Микрофлора как биоиндикатор загрязнения окружающей среды двигательными установками маломерных судов

Введение 4 Глава 1. Литературный обзор 6 1.1 Загрязнение окружающей среды двигательными установками маломерных судов 6 1.1.1 Классификация маломерных судов 6 1.1.2 Виды двигательных установок маломерных судов 9 1.1.3 Загрязнения осуществляемые маломерными судами 12 1.1.4 Исследования влияния ПЛМ на окружающую среду 15 1.2 Микрофлора как биоиндикатор загрязнения воды 20 1.2.1 Микрофлора поверхностных вод 20 1.2.2 Микроорганизмы как биоиндикаторы загрязнения окружающей среды 23 1.2.2.1 Микроорганизмы нефтедиструкторы как индикатор загрязнения окружающей среды 26 1.2.3 Характеристика основных углеводородокисляющих микроорганизмов 28 Глава 2. Объекты и методы исследования 29 2.1 Объект исследования 29 2.2 Схема исследования 30 2.3 Методы исследования 31 2.3.1 Отбор проб 31 2.3.2 Визуальная оценка исследуемого водотока 31 2.3.3 Определение органолептических показателей воды 31 2.3.3.1 Определение цветности 31 2.3.3.2 Определение характера запаха 32 2.3.3.3 Определение прозрачности 32 2.3.4 Определение гидрохимических показателей воды 33 2.3.4.1 Водородный показатель (рН) 33 2.3.4.2 Биохимическое потребление кислорода (БПК). Метод определения растворенного кислорода по Винклеру 33 2.3.4.3 Измерение массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных флоуориметрическим методом 35 2.3.5 Микробиологические показатели 36 2.3.5.1 Определение общего микробного числа 36 2.3.5.2 Определение численности сапротрофных и углеводородокисляющих микроорганизмов методом предельных разведений 36 2.3.6 Выделение углеводородокисляющих микроорганизмов 37 2.3.6.1 Выделение чистых культур, углеводородокисляющих микроорганизмов 38 2.3.6.2 Предварительная идентификация углеводородокисляющих микроорганизмов 38 Глава 3. Результаты исследования 40 3.1 Визуальная оценка исследуемого водотока 40 3.2 Определение органолептических показателей воды 42 3.3 Определение гидрохимических показателей воды 44 3.3.1 Водородный показатель (рН) 44 3.3.2 Биохимическое потребление кислорода (БПК5) 45 3.3.3 Измерение массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных флоуориметрическим методом 46 3.3.4 Микробиологические показатели 47 2.3.4.1 Определение общего микробного числа 47 3.3.4.2 Определение численности сапротрофных и углеводородокисляющих микроорганизмов 50 3.3.4.3 Выделение углеводородокисляющих бактерий, исследование их культуральных, морфологических и физиолого-биохимических свойств 52 3.3.4.4 Предварительная идентификация углеводородокисляющих микроорганизмов 53 Заключение 56

1. Апкаров, И.А. Внешние показатели различных способов смесеобразования в малоразмерных судовых дизелях / И.А. Апкаров, К.К. Колосов // Вестн. АГТУ. Сер. Морская техника и технология. – 2011. – № 2. – С. 55–58. - Библиогр.: с. 54-58. 2. Атласов, Р.Ю. Снижения токсичности отработавших газов оптиматизацией режимов эксплуатации / Р.Ю. Атласов, В.А. Туркин // Эксплуатация морского транспорта. – 2016. – № 4. – С. 111-116. Библиогр.: с. 114-116. 3. Баканов, А.И. Количественная оценка доминирования в экологических сообществах / Баканов Ф.И. // Количественные методы экологии и гидробиологии : сб. науч. тр., посвящ. памяти А.И. Баканова. – Тольятти : Изд-во Самар. науч. центра РАН, 2005. С. 37 – 67. 4. Бакка, М.Т. Техноэкология: учебное пособие / М.Т. Бакка, В.В. Дорошенко. – Житомир : ЖГТУ, 2007. – 219 с. 5. Безюков, О.К. Газомоторное топливо на водном транспорте / О.К. Безюков, В.А. Жуков, О.И. Ященко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. – 2014. – № 6 (28). – С. 31–39. Библиогр.: с. 37-38. 6. Брумштейн, Ю.М. Транспорт в Астраханской области: анализ влияния на экологическое состояние региона и использование интеллектуального потенциала граждан / Ю.М. Брумштейн, В.А. Мазеев, В.М. Сокольский, А.Е. Водопьянов // Астраханский вестник экологического образования, – 2014. – № 2 (28). – С. 105-107. 7. Буйволов, Ю.А. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / Ю.А. Буйволов, // – Л. : Гидрометеоиздат. – 1983. – № 15. - 239 с. 8. Буйволов, Ю.А. Физико-химические методы изучения качества природных вод / Ю.А. Буйволов, // Экосистема. – 1997. – № 38. – 17 с. 9. Васюкова, Т.Г. Экология: учебник / Т.Г. Васюкова, А.И. Ярошева. – Киев : Конкорд, 2009. – 524 с. 10. Веревкин, В.Ф. Развитие электродвижения судов на Дальнем Востоке России: дис. ... док. Тех. наук : 07.00.10 / Веревкин Владимир Федорович. – Владивосток, 1996. – 216 с. 11. Ворович, И.И. Структура и функция детрита в водных экологических системах / И.И. Ворович, Ю.А. Домбровский, Ю.А. Жданов, В.Г. Ильичев, Ф.А. Сурков // ДАН СССР. – 1996. – № 2. – С. 488-491. 12. Гак, Д.З. Бактериопланктон и его роль в биологической продуктивности водохранилищ: учебник / Д.З. Гак. – М. : Наука, 1975. - 254 с. : ил. ; 26 см. 13. ГОСТ 24902-81. Вода хозяйственно-питьевого назначения. Общие требования к полевым методам анализа. Введ. 1983-01-01. – М. : Стандартинформ, 1983. – 20 с. ; 22 см. 14. ГОСТ 31868-2012. Вода. Методы определения цветности. – Введ. 2014-01-01. – М. : Стандартинформ, 2014. – 6 с. ; 22 см. 15. Гутник, А.А Особенности классификации и постройки маломерных рыболовных судов / А.А. Гутник // Вологдинские чтения. – 2004. – № 38. – С. 63-66. 16. Дзержинская, И.С. Питательные среды для выделения и культивирования микроорганизмов / И.С. Дзержинская. Астрахань. : изд-во АГТУ, 2008. – 348 с. 17. Дзюбан, А.Н. Оценка состояния бактериопланктона и бактериобентоса Рыбинского водохранилища в районе г. Череповец (Вологодская обл.) / А.Н. Дзюбан, Крылова И.Н. // Биология внутренних вод. – 2000. – № 4. – С. 68-78. 18. Дмитриев, В.В. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем: учебное пособие / В.В. Дмитриев, Г.Т. Фрумин. – СПб. : Наука, 2004. – 88 с. 19. Дорогунцов, С.И. Экология: учебник / С.И. Дорогунцов, К.Ф. Коценко, М.А. Хвесик. – Киев : Финансы, 2005. – 371 с. 20. Дорохов, А.Ф. Метод расчета количественного состава токсичных составляющих в отработавших газах судовых дизелей / А.Ф. Дорохов, Е.В. Климова // Судостроение. –2010. – № 2. – С. 31-33. 21. Елезаров, К.Э. Краткий обзор состояния рынка стационарных двигателей для маломерного флота / К.Э. Елизаров // Морской вестник. – 2019. – № 4. – с. 58-60. 22. Жадин, В.И. Жизнь пресных вод: учебник / В.И. Жадин, А.И. Аргиропуло, А.Я. Тугаринов ; под ред. проф. В.И Жадина. – Москва : АН СССР, 1984. – 460 с. : ил. 26 см. – Библиогр.: с. 265-273. – 1000 экз. 23. Жадин, В.И. Жизнь пресных вод: учебник / В.И. Жадин ; под ред. Е.Н. Павловского. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л. : АН СССР, 1989. – 379 с. : ил. ; 26 см. – Библиогр.: с. 146. – 1000 экз. 24. Зиберов, А.В. Нормативно-правовое регулирование понятия «маломерное судно» / А.В. Зиберов // Евразийский юридический журнал. – 2019. – № 3. – С. 131-134. 25. Иванченко, А.А. Комплексное снижение вредных выбросов дизельными установками судов речного флота: автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.08.05. Иванченко Александр Андреевич. – Санкт-Петербург, 1999. – 47 с. 26. Иваненко, Н.В. Экологическая токсикология : учебное пособие / Н.В. Иваненко. – 2-е изд., пераб. И доп. – Владивосток : Изд-во ВГУЭС, 2006. – 108 с. ; 26 см. – Библиогр.:47-54. – 1000 экз. 27. Израэль, Ю.А. Состояние и комплексный мониторинг природной среды и климата. Пределы изменений = Integrated monitoring of the environment and climate. Limits of changes / Ю.А. Израэль, Г.М. Черногаева, Г.В. Груза и др.; Отв. ред. Ю.А. Израэль; [Рос. акад. наук и др.]. - М. : Наука, 2001. - 239, c. : ил., карт.; 22 см.; ISBN 5-02-002787-1. 28. Илларионова, Т.С. Практикум по гидрохимии: учебное пособие / Т.С. Илларионова, И.И. Краснюк. – М. : Академия, 2013. – 206 с. 29. Картамышева, Е.С. Судно как источник загрязнения окружающей среды / Е.С. Картамышева, Д.С. Иванченко, Е.А. Бекетова. // Молодой ученый. – М., 2018. – С. 12-15. 30. Квасников, Е.И. Микроорганизмы - деструкторы нефти в водных бассейнах / Е.И. Квасников, Т.М. Клюшникова. - Киев : Наук. думка, 1981. - 131 с. : ил.; 22 см. 31. Кириллов, Н.Г. Проблемы создания хранилищ СПГ в России / Н. Г. Кириллов // Gasworld Россия и СНГ. – 2013. – № 32. – С. 32–33. Библиогр.: с. 32-33. 32. Кириллов, Н.Г. Сжиженный природный газ как универсальное моторное топливо XXI века: технологии производства и системы долгосрочного хранения / Н.Г. Кириллов // ИРЦ «Газпром». – М., 2002. – С. 64. Библиогр.: с. 64. 33. Климова, Е.В. Образование вредных веществ в выбросах судовых дизелей в процессе горения топливовоздушной смеси. / Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер. Морская техника и технология. – 2011. – № 2. – С. 98-104. 34. Климова, Е.В. Рекомендации по применению способов снижения вредного воздействия судовых выбросов на гидросферу / Е.В. Климова, А.Ф. Дорохов // Вестник АГТУ. Сер. Морская техника и технология» г. Астрахань. – 2015. – № 1. – С. 91-96. 35. Князев, В.П. Роль подвесных лодочных моторов в загрязнении окружающей среды / В.П. Князев // В кн.: Проблемы охраны вод и рыбных ресурсов Поволжья : Тез.1, докл. 2-й конференции молодых ученых. – Казань, 1980. – С. 178179. 36. Князев, В.П. Экологические проблемы маломерного флота / В.П. Князев, Ю.С. Котов // Тезисы доклада в сборнике «Проблема охраны окружающей среды и подготовка специалистов в высших учебных заведениях». – Казань, 1982. – С. 59-60. 37. Ковальсикй, В.В. Биологическая роль микроэлементов: учебное пособие / В. В. Ковальский, И. Е. Воротницкая. – М. : Наука, 1983. – 238 с. 38. Кодекс внутреннего водного транспорта РФ (часть первая): офиц. текст (с изм. и доп. От 02.08.2019) // Собр. законодательства РФ. -. 2001. - №3-ФЗ. – Ст. 609. 39. Кононова, В.В. Cурфактантобразующая микрофлора: свойства и практическое использование / В.В. Кононова, А.С. Самсонова, Н.Ф. Семочкина // Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты : сб. научных трудов / ГНУ «Институт микробиологии НАН Беларуси». – М., 2007. – С. 80-82. 40. Марголина, Г.Л. Микробиологические процессы деструкции в пресноводных водоемах / Г.Л. Марголина; Отв. ред. А.Г. Кочарян; АН СССР, Ин-т вод. пробл. - М. : Наука, 1989. - 119, с. : ил.; 22 см.; ISBN 5-02-003283-2. 41. Логинова, О.О. Биодеградация нефтепродуктов в почве штаммами микроорганизмов рода Acinetobacter // О.О. Логинова, Т.Т. Данг, Е.В. Белоусова, С.С. Шалимова, М.Ю. Шевченко, М.Ю. Грабович // Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов : сб. межрегиональных научных работ. – Воронеж, 2010. – С. 129–136. 42. Логинова, О.О. Использование штаммов рода Acinetobacter для биоремедиации нефтезагрязненных почв на территории Воронежской области / О. О. Логинова, Т.Т. Данг, Е.В. Белоусова, М.Ю. // Грабович Вестник ВГУ. – 2011. – № 2. – С. 127-133. Библиогр.: с. 128-132. 43. Логинова, О.О. Перспективы использования штаммов В-3780, В-2838, В-5064 бактерий рода Acinetobacter для деградации почвенных нефтяных загрязнений / О.О. Логинова, Т.Т. Данг, Е.В. Белоусова, М.Ю. Шевченко, М.Ю. Грабович // Проблемы региональной экологии. – 2011. – № 20. – С. 174-197. Библиогр.: с. 190-196. 44. Логинова, О.О. Поверхностно-активные свойства сурфактантов, полученных из представителей консорциума нефтедеструкторов, состоящего из Acinetobacter radioresistens штамм BCБ-567 (В-5064), штамм ACKS-1(В-2838) и A. calcoaceticus штамм 134 (В-3780) / О.О. Логинова, Т.Т. Данг, Т.Н. Пояркова, О.С. Вязникова, Е.В. Белоусова, М.Ю. Шевченко, М.Ю. Грабович // Экология урбанизированных территорий. – 2011. – № 19. – С. 68-81. Библиогр.: с. 78-80. 45. Лунин, П.М. Судовые двигатели и электрооборудование маломерных судов [Электронный ресурс] / – М., 2018. – URL: http://www.katera5-lodki.ru/suddvig586 46. Мелехова, О.П. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учебное пособие / О.П. Мелехова, Е.И. Сарапульцева, Т. И. Евсеева. – М. : Академия, 2008. – 288 с. 47. Нетрусов, А.И. Микробиология: учебник / А. И. Нетрусов, И. Б. Котова. – Москва : Academia, 2006. – 349 с. : ил. , табл. ; 22 см. 48. Никитина, О.Г. Биоэстимация: контроль процесса биологической очистки и самоочищения воды: учебник / О. Г. Никитина. – М. : МАКС Пресс, 2010. – 288 с. ; 25 см. 49. Николайкин, Н.И. Экология: учебник / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. – М. : Дрофа, 2006. – 253 с. 50. О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в части определения понятия маломерного судна: федер. закон от 23.04.2012 № 36-ФЗ// Собр. законодательства РФ. – 2012.- № 29. – Ст. 3625. 51. Об утверждении Положения о Государственной инспекции по маломерным судам Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий: постановление Правительства РФ от 23.12.2004 № 835 // Собр. Законодательства РФ. – 2003. - № 991. - Ст. 3423 52. Оказова, З.П. Биоиндикация как метод исследования экологических систем [Текст] / З.П. Оказова, О.Э. Кадзаева, З.Б. Цуциева // Наука и образование в жизни современного общества : сб. материалов / МНПК. – Тамбов, 2015. – С. 29-30. 53. Оказова, З.П. Использование микроорганизмов в качестве индикаторов загрязнения окружающей среды / З.П. Оказова, Т.А. Автаева // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 5. – С. 605-624. 54. Оксиюк, О.П. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод / О.П. Оксиюк, В.Н. Жукинский, Л.П. Брагинский, П.Н. Линник, М.И. Кузьменко, В.Г. Кленус // Гидробиол. журн. - 1993. – № 4. – С. 62-76. 55. Патин, С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа / С.А. Патин. - М. : Изд-во ВНИРО, 1997. - 349 с. : ил.; 25 см.; ISBN 5-85382-159-8 56. Пестов, В.А. Классификация двигателей внутреннего сгорания. Краткие технические характеристики. Применение на маломерных судах [Электронный ресурс] / – М., 2017. – URL: https://kamstorm.ru/info/engine/class. 57. ПНД Ф 12.16.1-10. Методические рекомендации. Определение температуры, запаха, окраски (цвета) и прозрачности в сточных водах, в том числе очищенных сточных, ливневых и талых / Введ. 2015-11-27. – М. : 2015. – 12 с. ; 22 см. 58. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для студ. высш. учеб. Заведений / Нетрусов А.И. и др.; под ред. А. И. Нетрусова. – М.: Академия, 2005. – 608 с. 59. РД 52.24.420-2006. Биохимическое потребление кислорода в водах – Введ. 2006-03-27. – Ростов-на-Дону. : Гидрохимический институт, 2006. – 3 с. ; 22 см. 60. Русаков, Г.В. Астраханский заповедник: книга / Г.В. Русаков, А.Г. Конечный, А.А. Косова ; – М.: Агропромиздат, 1991. –191 с. : ил. ; 26 см. 61. СанПиН 4630-88. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения / Введ. 1989-01-01. – М. ; Стандартинформ, 1988. - 68 с. ; 22 см. 62. Сметанин, В.И. Восстановление и очистка водных объектов: учебное пособие для вузов / В.И. Сметанин ; под ред. В.И. Сметанина. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 2003. -157 с. : ил. ; 26 см. 63. Смирнов, Н.Н. Биологические методы оценки природной среды: учебное пособие / Н.Н. Смирнов. – М. : Наука, 1978. – 100 с. 64. Стадник, М.Е. Загрязнение окружающей среды транспортом и состояние водных ресурсов / М.Е. Стадник. // Проблемы социально-эконо5ического развития предпринимательства. – Днепропетровск, 2013. – С. 41–43. 65. Стадник, М.Е. Негативное воздействие компонентов транспортной системы на состояние окружающей среды / М.Е. Стадник. // Научный диалог. – М., 2013. – С. 38-47. 66. Туркин, А.В. Разработка системы мониторинга выбросов загрязняющих веществ от судовых энергетических установок в атмосферу морского порта: автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.08.05 / Туркин Алексей Владимирович. – Новороссийск, 2011. – 23 с. 67. Турунина, Н.В. Отрицательное влияние любительского рыболовства и маломерного флота на рыбохозяйственные водоемы / Н.В. Турунина, Ю.И. Никаноров // Рыбное хозяйство. – 1982. – № 3. – С. 37-39. 68. Фаустов, А.А. Практикум по микробиологии: учебное пособие / А.А. Фаустов. – М. : Знание, 2008. – 120 с. 69. Хейсин, Е.М. Краткий определитель пресноводной фауны: учеб. пособие / Е.М. Хейсин ; – М. : Учпедгиз, 1982. – 147 с. : ил. ; 25 см. 70. Худзик, О.Ф. Характеристика микрофлоры грунтов Саратовского и Волгоградского водохранилищ в районах влияния загрязнений нефтепродуктами и солями металлов: диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.18. Худзик Ольга Феликсовна. – Ленинград, 1984. – 179 c. 71. Шаркова, С.Ю. Биоиндикация городской среды по состоянию микробного комплекса почв / С.Ю. Шаркова, Е.А. Парфенова, Е.А. Полянская // Экология и промышленность России. – 2011. – № 11. – С. 44-47. Библиогр.: с. 46. 72. Handley, P. Bluewater Network (2015). Bluewater Network threatens legal action over National Park Service’s jet ski regulations. Bluewater Network News Release [Electronic resource]. – URL: www.earthislandorg/news/news_blue water.html. 73. Comparative Assessment of the Environmental Performance of Small Engines Marine Outboards and Personal Watercraft. Department of the Environment and Water Resources. / 2007.– 77 p. 74. Exhaust from recreational boats. Netherlands national water board - water unit in cooperation with DELTARES and TNO / 2008. – 10 p. 75. Hare, C.T. Exhaust emissions from uncontrolled vehicles and related equipment using internal combustion engines / C. T. Hare, K. J. Springier // Final Report. Part II.Outboard motors. Contract No. EHS 70-108. Report for US Environmental Protection Agency by Southwest Research Institute. San Antonio, Texas. – 2017. – 57 p. 76. Kado, N.Y. Tahoe Research Group / N.Y. Kado // The use of 2-cycle engine watercraft on Lake Tahoe: Water quality and limnological considerations. A report to the Tahoe Regional Planning Agency. Davis, California. – 1997. 77. Mills A.L. Colwell R.R. Enumeration of petroleum -degrading marine and estuarine microorganisms by the most probable number method / A.L. Mills, C. Breule, R.R. Colwell // Canad. J. Microbiol. 1978. – V. 24. – № 5. – P. 552. 78. Morse, J.C. Freshwater Biomonitoring with Macroinvertebrates in East Asia. Frontiers: book / J.C. Morse, Y.J. Bae, G. Munkhjargal, N. Sangpradub, K. Tanida, T.S. Vshivkova, B. Wang, L. Yang & C.M. Yule. - Ecology and the Environment, 2007. – 321 Р. 79. Newell, S.Y., Bacterial response to presence of eukaryote inhibitors in water from a coastal marine environment: book / B.F. Sherr, E.B. Sherr, R.D. Fallon // Marine Environmental Research.1983. – № 10. – 147-157 P. 80. Olmer, N. Greenhouse Gas Emissions from Global Shipping / N. Olmer, B. Comer, B. Roy, X. Mao, D. Rutherford. // The International Council on Clean Transportation. – Brussels, 2017. – 38 p. 81. Peng, C. Noise in the Sea and Its Impacts on Marine Organisms / C. Pen4, X. Zhao, G. Liu. // US National Library of Medicine National Institute of Health. – Zhejiang, 2015. – 23 p. 82. Potential impacts of emissions from outboard motors on the aquatic environment: a literature review. NIWA Client Report: HAM2007-026 March 2007. – 33 p. 83. Quispel, M. Department of Boating and Waterways, California (2017). Local Restrictions on Personal Watercraft and/or Two-Stroke Engines [Electronic resource]. – URL: www.dbw.ca.gov/TwoStroke/TSList.asp. 84. Rijkeboer, R.C. Stocktaking study on the current status of technology and regulations related to the environmental performance of recreational marine engines / R.C. Rijkeboer, R.J. Vermeulen, R. H. Jongbloed // TNO Automotive Report, Netherlands.. – 2005. – V 4. – P. 35-37. 85. Seas, S. Cargo Ships Bring Pollution / S. Seas. // Health Risks. – NY., 2016. – P. 10-12. 86. Thornton, J. Ship exhaust makes thunderstorms more intense, study says / J. Thornton. // Safety for sea. – Washington, 2017. – 17 p. 87. Toren, A. Emulsifying Activities of Purified Alasan Proteins from Acinetobacter radioresistens KA53 / A. Toren, S. Navon-Venezia, E.Z. Ron, E. Rosenberg // Applied and Environmental Microbiology. – 2001. – Vlo 67. – P. 1102-1106. 88. Vanderlaan, A. Vessel collisions with whales: the probability of lethal injury based on vessel speed / A. Vanderlaan, C. Taggart. // Marine Mammal Science. – Ottawa, 2017. – P. 144-156. 89. Warrington, P. (2018). Impacts of outboard motors on the aquatic environment.[Electronic resource]. – URL: www.prr.msu.edu/RMRC/research/Env ironmental%20Impact/Environmental%20Impact%20Articles/Impacts%20Outboard%20Motors%20on%20the%20aquatic%20environment.htm. 90. Winebrake, J. Ship pollution linked to 400K premature deaths per year / J. Winebrake. // Public Policy and Dean of the College of Liberal Arts. – Rochester, 2018. – 15 p.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1 Загрязнение окружающей среды двигательными установками маломерных судов 1.1.1 Классификация маломерных судов Под термином "маломерное судно" понимаются суда, которые поднадзорны Государственной инспекции по маломерным судам МЧС России (ГИМС МЧС России). В соответствии с утвержденным Правительством Российской Федерации Положением о ГИМС МЧС к таким судам отнесены (Зиберов А.В., 2019): – Самоходные суда внутреннего плавания и иные плавучие объекты вместимостью менее 80 тонн с главными двигателями мощностью менее 55 киловатт или с подвесными моторами независимо от мощности, водные мотоциклы (гидроциклы) и несамоходные суда вместимостью менее 80 тонн (кроме пассажирских, наливных, военных, прогулочных парусных и спортивных судов, судов смешанного (река-море) плавания, а .также принадлежащих физическим лицам гребных лодок грузоподъемностью более 100 килограммов, байдарок - более 150 килограммов и надувных безмоторных судов - более 225 килограммов), эксплуатируемые во внутренних водах; – Прогулочные суда пассажировместимостью не более 12 человек независимо от мощности главных двигателей и вместимости, иные суда и плавучие средства пассажировместимостью не более 12 человек с главными двигателями мощностью менее 55 киловатт или подвесными моторами независимо от мощности, водные мотоциклы (гидроциклы) и несамоходные суда вместимостью менее 80 тонн (кроме пассажирских, грузопассажирских, нефтеналивных, буксирных, военных и спортивных судов), используемые в целях мореплавания (пост. Правительства РФ № 835, 2003; Зиберов А.В., 2019). При этом установлено, что осуществляя свои полномочия в отношении указанных судов ГИМС России не регистрирует и не осуществляет технического надзора за военными и спортивными судами, катера­ ми и лодками, являющимися табельным имуществом морских и речных судов, а также за принадлежащими гражданам гребными лодками грузоподъемностью менее 100 кг, байдарками -менее 150 кг и надувными судами - менее 225 кг (федер. закон № 36-ФЗ, 2012). В Правилах пользования водными объектами для плавания на маломерных плавательных средствах, утвержденных во исполнение Водного Кодекса Российской Федерации органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, даны следующие понятия военных и спортивных судов (Зиберов А.В., 2019): – Под военными судами понимаются маломерные суда, принадлежащие войсковым частям. – Под спортивными судами понимаются маломерные суда, спроектированные и построенные по правилам национального или международного спортивного класса и используемые исключительно для участия в спортивных соревнованиях (гонках)". – По общепринятым для морских и речных судов признакам маломерные суда в основном классифицируются: По назначению (федер. закон № 36-ФЗ, 2012; Зиберов А.В., 2019): 1. Прогулочные - суда, предназначенные для прогулок, отдыха, занятий любительским спортом, туризмом, иных оздоровительных и культурных целей (любительская рыбалка, охота, экскурсии, водные путешествия); 2. Производственные (коммерческие) - суда, предназначенные для выполнения хозяйственных задач и функций (перевозка грузов и людей, промысел биоресурсов, водолазные работы); 3. Специальные (служебные) - суда, предназначенные для осуществления и выполнения специфических задач и функций в области надзора, охраны жизни людей на воде и окружающей среды, гидрографических и исследовательских работ (патрульные, спасательные, природоохранные, гидрографические, исследовательские катера и лодки) (федер. закон № 36-ФЗ, 2012). По характеру движения (Собр. законодательства РФ, 2012; Зиберов А.В., 2019): Водоизмещающие - суда, вытесняющие корпусом определенный объем воды, не зависящий от скорости; Глиссирующие - быстроходные суда, при движении которых на днище действует гидродинамическая подъемная сила, уменьшающая сопротивление воды и обеспечивающая скольжение (глиссирование) корпуса по водной поверхности; На подводных крыльях - суда, имеющие под корпусом особые крылья, на которых при движении возникает гидродинамическая подъемная сила, полностью приподнимающая корпус над водой; На воздушной подушке - суда, оборудованные мощными вентиляторами, которые нагнетают воздух под днище и создают там повышенное давление, приподнимающее судно над водой. Для поступательного движения судна служат воздушные винты, обеспечивающие высокую скорость (федер. закон № 36-ФЗ, 2012). По типу движителя моторные суда подразделяются на суда с гребным винтом, воздушным винтом, водометным движителем. По материалу корпуса суда бывают деревянные, из алюминиевых сплавов, пластмассовые, композитные. Имеется еще ряд признаков, по которым производится классификация судов, в и маломерных. Органами ГИМС МЧС России при постановке поднадзорных судов на учет и по их техническому состоянию классификация осуществляется по двум признакам: – по типу (в зависимости от двигательной установки) – по району плавания (бассейну), в котором разрешена эксплуатация данного судна (пост. Правительства РФ № 835, 2003; Гутник А.А., 2004). Типы маломерных судов (федер. закон № 36-ФЗ, 2012): 1. Катер - моторное судно, движение которого осуществляется при помощи установленного на нем стационарного двигателя; 2. Моторная лодка - судно, движение которого осуществляется при помощи подвесного лодочного мотора; 3. Парусное - судно, имеющее парусное вооружение, и движение которого осуществляется при помощи парусов; 4. Парусно-моторное - парусное судно, оборудованное дополнительно механической установкой (стацио­ нарным двигателем или подвесным мотором); 5. Несамоходное - судно или иное водное средство, движение которого возможно только при помощи его буксировки; 6. Гидроцикл - бескорпусное водное транспортное средство с механической установкой; 7. Гребное - судно (лодка) приводимое в движение гребными веслами, как правило, при помощи мускуль­ ной силы (федер. закон № 36-ФЗ, 2012). Районы плавания (Гутник А.А., 2004): Морской - бассейны, в которых установлен морской режим плавания (судоходства); Внутренние - бассейны, включенные в перечень судоходных внутренних водных путей; Несудоходные - внутренние водоемы, не включенные в перечень судоходных внутренних водных путей (пост. Правительства РФ № 835, 2003; Гутник А.А., 2004). 1.1.2 Виды двигательных установок маломерных судов Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - тепловой двигатель, в котором сгорание приготовленной горючей смеси и преобразование выделенной при этом теплоты в механическую работу происходит внутри замкнутой рабочей полости (в цилиндре) двигателя. Первый ДВС был сконструирован в 1860 году французским изобретателем Э. Ленуаром. В настоящем Пособии рассматриваются вопросы, связанные с устройством и эксплуатацией на маломерных судах только отечественных стационарных двигателей и подвесных лодочных моторов (ПЛМ) (Веревкин В.Ф., 1996; федер. закон № 36-ФЗ, 2012). Сведения о двигателях и ПЛМ, разрабатываемых за рубежом, приводятся лишь для сведения или как представляющие интерес с точки зрения технических решений рассматриваемой проблемы. Двигатели внутреннего сгорания условно классифицируются по месту установки, конструктивным и иным признакам. Так, по способу установки на маломерном судне они подразделяются на стационарные двигатели (на катерах) и подвесные лодочные моторы (на мотолодках), по способу преобразования энергии они могут быть поршневыми и беспоршневыми (Собр. пост. Правительства РФ № 835, 2003; Пестов В.А., 2017). В поршневых ДВС сгорание топлива и превращение тепловой энергии в механическую совершается внутри цилиндра, в газотурбинных - сгорание происходит в специальной камере, а энергия преобразуется из одного вида в другой на лопатках газовой турбины, у реактивных - за счет выброса струи отработанного газа из сопла специальной формы. Привлекают большое внимание конструкторов роторные двигатели, которые по способу преобразования энергии являются поршневыми (РПД), но вместо поступательного движения поршней применяется вращающийся в корпусе с внутренней рабочей поверхностью в виде цилиндрической эпитрохоиды трехгранный ротор, выполняющий функции поршня. Поскольку роторный двигатель находит применение на маломерных судах в настоящее время и может найти в перспективе - есть необходимость рассмотреть принцип его работы. При вращении все три вершины ротора постоянно касаются поверхности корпуса, образуя три отдельные седловидные камеры, которые четыре раза за один оборот ротора меняют свой объем. Благодаря этому осуществляется работа двигателя по четырехтактному циклу, причем циклы рабочего процесса происходят одновременно во всех трех камерах со сдвигом в 120° (федер. закон № 36-ФЗ, 2012; Лунин П.М., 2018). Однороторный РПД по сложности и количеству деталей вполне сравним с двухцилиндровым ДВС, но его детали конструктивно проще и надежнее. Функционально однотипны и практически не имеют принципиальных различий с ним другие узлы и детали систем охлаждения, зажигания, выпуска отработавших газов и пускового механизма. РПД легче традиционных четырехтактных ДВС в среднем на 15 - 20%, обладает лучшими тяговыми характеристиками, меньшей чувствительностью к изменению октанового числа бензина и повышенным КПД. Один из типов отечественного РПД был создан в объединении Авто-ВАЗ, выпустившем партию ав­томобилей с роторными двига­телями ВАЗ-311. Но поскольку на большинстве отечественных маломерных судов все - таки применяются поршневые ДВС, именно они и станут основой для дальнейшего изучения. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, применяемые в качестве силовых установок на маломерных судах, подразделяются (Пестов В. А., 2017; Елезаров К. Э., 2019): – по роду применяемого топлива: на жидкостные и газовые; – по рабочему циклу: непрерывного действия, 2-х и 4-х – способу смесеобразования и воспламенения топлива: с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием смеси и внутренним смесеобразованием, и воспламенением топлива от соприкосновения с предварительно сжатым в цилиндре воздухом, имеющим t = 600 -700 "С (дизельные); – по конструкции охлаждения: с жидкостным (вода, антифриз) охлаждением и воздушным; – по конструкции газораспределительного механизма: верхнеклапанные и нижнеклапанные (федер. закон № 36-ФЗ, 2012). Основными двигателями внутреннего сгорания, применяемыми в качестве силовых установок на большинстве маломерных судов, являются стационарные и подвесные, двух и четырехтактные поршневые карбюраторные ДВС, изучение устройства и эксплуатации которых и ляжет в основу вопросов, рассматриваемых в данном пособии (Веревкин В.Ф., 1996; пост. Правительства РФ № 835, 2003). Устройство большей части узлов, систем и механизмов стационарного четырехтактного карбюраторного двигателя и двухтактного подвесного лодочного мотора в этом разделе пособия рассматривается на примерах малолитражного двигателя М - 412 и ПЛМ "Вихрь" (без модификаций), с учетом того, что у всех двигателей устройство основных узлов принципиально аналогично и они отличаются только некоторыми конструктивными решениями (федер. закон № 36-ФЗ, 2012). В настоящее время существует пять типов механической установки, применяемой на маломерных судах (Судовые двигатели и электрооборудование маломерных судов; Елезаров К.Э., 2019): – стационарный двигатель, работающий непосредственно на гребной вал; – стационарный двигатель с угловой передачей на гребной вал; – стационарный двигатель с поворотно-откидной колонкой; – стационарный двигатель с водометным движителем; – подвесной мотор в качестве главного двигателя для мотолодки (федер. закон № 36-ФЗ, 2012; Лунин П.М., 2018). 1.1.3 Загрязнения осуществляемые маломерными судами Выявлены основные направления, по которым происходит загрязнение окружающей среды судами. Так, определено, что при эксплуатации судов происходит загрязнение сточными водами, мусором, нефтепродуктами при аварийных разливах, зачистке танков. Вред окружающей среде наносят отработавшие газы дизелей с судов, в которых содержатся сажа и компоненты неполного сгорания топлива, сброс балластных вод, шумовое загрязнение и столкновение млекопитающих с судами. (Дорогунцов С.И., 2005; Бакка М.Т., 2007; Васюкова Т.Г., 2009). Ежегодно более 52 000 судов, пересекающих океанские торговые маршруты, сжигают более 2 миллиардов баррелей мазута. Тяжелый мазут, побочный продукт сырой нефти, содержит концентрации серы в 1800 раз выше, чем дизельное топливо, сжигаемое на магистралях США. Торговое судоходство оказывает серьёзное влияние на интенсивность глобального потепления. Объём выбросов судов составляет от 2 до 3 процентов от общего объёма выбросов парниковых газов в мире (хотя согласно некоторым данным, ежегодный выброс кораблями углекислого газа достигает 1,12 млрд т — 4,5 % от всего газа). Если сейчас мировое сообщество не предпримет действия, направленные на борьбу с загрязнителями воздуха и сокращение парниковых газов, ситуация будет приобретать ещё более катастрофичные масштабы (Peng C., 2015). Воздействие судов на окружающую среду происходит сразу по нескольким каналам: ? во-первых, морские и речные суда загрязняют биосферу отходами, получаемыми в результате эксплуатационной деятельности; ? во-вторых, загрязнение происходит в результате аварийных происшествий, во время которых происходит выброс токсичных грузов (в большей части, нефти и нефтепродуктов); ? в-третьих, происходит выброс парниковых газов; ? в-четвёртых, имеет место шумовое загрязнение; ? в-пятых, слом и затопление судов несут в себе колоссальный ущерб для окружающей среды (Seas S., 2016; Картамышева Е.С., 2018). По оценкам Международной морской организации (ИМО), выбросы углекислого газа при транспортировке равны более 3 % общемировых выбросов в 2015 году, и ожидается, что к 2050 году они возрастут на 50-250 процентов по сравнению с 2012 годом (2,2 %). Этот аспект особенно важен для Англии и Франции, границы которых расположены вдоль Ла-Манша, одного из самых загруженных морских маршрутов в мире. Фактическое увеличение будет зависеть от будущих социально-экономических условий. Однако согласно всем сценариям, ожидается, что выбросы в результате деятельности судов будут непреклонно увеличиваться. Поскольку в других секторах экономики сокращается выброс парниковых газов, судоходство будет составлять всё большую долю в глобальном загрязнении окружающей среды (Thornton J., 2017). Судовые двигатели внутреннего сгорания работают на жидких топливах, являющихся продуктами переработки нефти, которая представляет собой сложную смесь различных углеводородов: парафиновых, нафтеновых и ароматических. В нефти содержатся также соединения серы, азота, ванадия, органические кислоты и ряд других примесей. При сгорании топлива в цилиндрах дизеля в процессе прохождения кинетических реакций под воздействием высоких температур образуется целый ряд новых химических соединений, в том числе наиболее токсичных веществ группы оксидов азота NOx. Токсичные вещества выбрасываются в атмосферу с отработавшими газами, картерными газами и в результате испарения топлива. Примерно 2 % от общего количества веществ, содержащихся в отработавших газах, классифицируются, как вредные. Окислы азота относят к третьей группе вредных: веществ, выделяющихся в атмосферу в составе отработавших газов дизелей. Находящийся в атмосфере диоксид азота NO2 отрицательно воздействует на организм человека: на слизистые оболочки глаз и носа, на нервную систему (Атласов Р.Ю., 2016; Картамышева Е.С., 2018). Основными загрязнителями гидросферы при работе судов является нефть и нефтепродукты. Разливы нефти имеют разрушительные последствия. Полициклические ароматические углероды (компоненты сырой нефти), которые являются очень токсичными для водной среды, очень трудно поддаются очистке и в течение многих лет сохраняются в воде. Гидробионты, постоянно подвергающиеся воздействию полициклических ароматических углеродов, испытывают проблемы в развитии, подвергаются заболеваниям и развитию аномальных репродуктивных циклов (Кириллов Н.Г., 2013). Загрязнения, которые возникают в процессе эксплуатации судов, портов и судоремонтных предприятий, образуются и сбрасываются постоянно, хотя и в относительно небольших количествах. При аварийных разливах происходят залповые сбросы большого количества загрязнителей, но они ограничены районом аварии и прилегающими территориями. При аварийном сбросе наблюдается массовая гибель гидробионтов, а при эксплуатационных загрязнениях происходит хроническое отравление всей водной экосистемы. Несмотря на то, что учитывая масштабы рисков и ущерба, нанесённых водной среде, правительствами многих стран мира были приняты надлежащие резолюции для защиты океанического окружения, и что даже круизные конгломераты медленно и неуклонно начали понимать важность и необходимость сохранения водной экосистемы, вопрос судоходства и сопряжённые с ним экологические проблемы требуют большего внимания и усилий на уроне всех стран (Апкаров И.А., 2011). 1.1.4 Исследования влияния ПЛМ на окружающую среду Российский маломерный флот крайне многочисленный, число зарегистрированных судов (согласно данным ГИМС) по состоянию на 2018 г. составляет около 1,5 млн штук. Расцвет развития производства и начала широкого применения подвесных лодочных моторов ПЛМ в СССР приходится на 1965–1970 гг. Впервые стали появляться материалы о возможном вреде (вредные выбросы, шум, вибрация) ПЛМ в начале 1970 г. и продолжаются по сегодняшний день. Исследования в области изучения экологических параметров ПЛМ, которые производились в СССР в 1975–1980 гг. может характеризовать публикация Ю. И. Никанорова и Н. В. Туруниной – специалистов Верхневолжского отделения ГосНИОРХа «Влияние маломерного флота рыболовов-любителей на качество воды в водоёмах». Авторы провели анализ состояния Иваньковского водохранилища, в котором после интенсивного использования моторных лодок с ПЛМ ухудшились свойства воды, появился металлический привкус в рыбе, отмечалась её гибель. Результаты расчётов были получены на основе статистических данных: количества ПЛМ, их мощности и анкетных данных владельцев (Турунина Н.В., 1982). Более предметными являются работы В. П. Князева и Ю. С. Котова о негативном влиянии выбросов ПЛМ на микрофлору, состав и качество воды водоёмов (Князев В.П., 1980; 1982). В 1984 г. О. Ф. Худзик рассмотрела в своей работе вопросы загрязнений грунтов Саратовского и Волгоградского водохранилищ нефтепродуктами и солями металлов в местах стоянок судов маломерного флота. Было отмечено, что самое большое количество загрязнений поступает в воду при наибольшей доле масла в топливной смеси для ПЛМ. Количество загрязнений, поступающих в воду от ПЛМ, не является постоянным: от 10 до 20 % первоначально заливаемого в двухтактный ПЛМ топлива может сбрасываться в водоём с выхлопными газами, максимально до 55 % (Худзик, О.Ф., 1984). Установлено, что потеря горюче-смазочных материалов при запуске ПЛМ «Вихрь», «Нептун-23», «Привет-22» составляет 0,3 мл, а при длительной работе 142 мл в час. В районах работы ПЛМ за несколько лет в пробах грунта количество нефтепродуктов может увеличиться в два раза, содержание бензпиринола, канцерогенного углеводорода в районах судоходства также может быть увеличено в воде, в водных растениях и донных отложениях. Можно отметить также работы следующих специалистов: А. Волкова, М. Виноградова, X. Якубова – сотрудников НИИ гигиены водного транспорта Министерства здравоохранения СССР, г. Москва; В. Ф. Курнавина, старшего научного сотрудника ВНИИ «Гидропроект» им. С. Я. Жука (Худзик, О.Ф., 1984). В более поздних исследованиях уже не ставится под сомнение факт вредного воздействия двигателей маломерных судов и ПЛМ на окружающую среду. В диссертационной работе А. А. Иванченко, выполненной в 1999 г. в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций, рассматривались вопросы вредного воздействия на окружающую среду судовых дизелей речных судов и отдельно одно- и двухцилиндровых дизелей небольшой мощности, при этом были даны рекомендации по введению в топливо противодымных присадок (Иванченко, А.А., 1999). В 2010 гг. благодаря исследованиям Н. Н. Моисеева, В. Г. Шеманина, В. Е. Привалова, А. Э. Фотиади, А. А. Иванченко, В. И. Смайлиса, В. Н. Стаценко, А. Ф. Дорохова, В. Е Зуева, Р. Межериса, Ф. С. Робертса, Н. В. Чепурных, А. Л. Новоселова, В. Н. Холиной начал подниматься вопрос о создании системного подхода к проблеме и мониторингу выбросов загрязняющих веществ от судовых энергетических установок в атмосферу, который отражён, например, в диссертационной работе А. В. Туркина. В ней была предложена лидарная система для дистанционного мониторинга загрязняющих веществ в атмосфере морского припортового комплекса с использованием интернет-каналов. Этот подход может применяться, в частности, и к мониторингу природоохранных зон или зон с интенсивным использованием маломерных судов (Туркин, А.В., 2011; Климова Е.В., 2015). В статье 2014 г. специалистов АГТУ Ю. М. Брумштейна, В. А. Мазеева, В. М. Сокольского, А. Е. Водопьянова отмечено, что водный транспорт в Астраханской области загрязняет водную среду выхлопными газами ПЛМ, утечками топлива и масла, а шум двигателей оказывает вредное влияние на людей и рыб. Следует отметить работы в области исследования, выполненные д.т.н., профессором А. Ф. Дороховым и Е. В. Климовой (Дорохов, А.Ф., 2010; Климова, Е.В., 2011; Брумштейн, Ю.М., 2014; Климова Е.В., 2015). В настоящее время начинают применяться автоматизированные беспилотные аппараты воздушного, надводного и подводного типа (дроны) для экологического контроля. Зарубежные исследования влияния ПЛМ на окружающую среду проводились достаточно интенсивно в США, Новой Зеландии, Европе, Австралии и других странах в период с 1970-х гг. по настоящее время. В 1971 г. в США были проведены масштабные лабораторные и полевые испытания по изучению негативного влияния ПЛМ на окружающую среду под названием «Analysis of pollution from marine engines and effects on environment» (Климова Е.В., 2015). Лабораторная часть исследований проводилась инженерным отделением Мичиганского университета, натурная – специалистами корпорации технологического контроля штата Мичиган и научной корпорации по охране среды штата Флорида. Основными задачами исследований являлись: определение воздействия двухтактных ПЛМ на водную экосистему; получение качественной и количественной характеристики вредных выхлопов. Особое внимание уделялось тем компонентам, которые имеют тенденцию оставаться и накапливаться в водной среде. Характеристика вредных сбросов рассматривалась как производная от их мощности, продолжительности использования, степени износа и конструктивного совершенства, качества эксплуатации ПЛМ. Для испытаний применялись стандартные модели ПЛМ, которые были подвергнуты «старению» путём наработки в объёме 50-ти часов на полных оборотах (эквивалент года эксплуатации в нормальных условиях). Исследования показали, что при существовавших условиях опытов работа ПЛМ не оказывает существенного воздействия на окружающую экосистему. Однако результаты данных исследований должны рассматриваться строго в рамках условий и ситуаций, использованных в ходе исследований. В тоже время, Всероссийский научно-исследовательский институт технической эстетики (ВНИИТЭ), анализируя результаты проведённых исследований в США, отмечал факты увеличения в выхлопных газах и, соответственно, в воде содержания свинца при переходе на высокооктановые сорта бензина, что говорит о влиянии ПЛМ на гидросферу. В настоящее время полученные результаты уже не являются актуальными, но позволяют сделать основной вывод о проведении комплексных исследований – как в лабораторных, так и в натурных условиях. В зарубежных странах стали подниматься вопросы по замене устаревших ПЛМ на более новые с целью снижения их вредного воздействия на окружающую среду. На основе данных Национального Реестра Выбросов штата Мэн («Mine’s 2002 National Emissions Inventory») 2002 г. и Реестра Выбросов СреднеАтлантических штатов / Северо-Восточного союза 2002 г. («MANE-VU [MidAtlantic / Northeast Visibility Union] 2002 Emissions Inventory») установлено, что маломерные суда выбрасывают 7574 т углеводородов, которые составляют 5 % от общих выбросов штата Мэн. В 2010 г. были введены новые морские правила об охране окружающей среды США, которые распространились на суда, работающие на бензине, включая ПЛМ. Новые стандарты потребовали сокращения у ПЛМ суммарных выбросов CH + NOx на 60 %. Новые стандарты требовали замену ПЛМ двухтактного типа четырёхтактными с 1998 по 2006 гг. Это позволило уменьшить выбросов углеводородов бензиновых ПЛМ на 75 % (Warrington, P., 2018). Последствия влияния ПЛМ на окружающую среду могут быть классифицированы согласно исследованиям 2004 г. R. C. Rijkeboer и других специалистов на следующие виды: влияние на качество воздуха; влияние на качество воды; воздействие шума на экосистемы и экипажи моторных лодок (Rijkeboer R.C., 2005). Если количественная оценка загрязнения атмосферы двигателями маломерных судов не представляет серьёзных проблем, то исследования загрязнений гидросферы более затруднительны в связи с наличием выхлопа ПЛМ в воду.