Влияние бурового раствора и тампонажной жидкости на виды-индикаторы морских прибрежных бентосных экосистем

И. И. Руднева1, *, В. Г. Шайда2, М. В. Медянкина3, О. В. Шайда1

1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

2 ООО «ЭкоСервис-А», Москва, Россия

3 Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского (Первый казачий университет), Москва, Россия

* e-mail: svg-41@mail.ru

Аннотация

Исследовали токсичность используемых в морских нефтегазовых операциях бурового раствора и тампонажной жидкости в концентрации 10, 50, 100, 500 и 1000 мг/л для массовых видов бентосных морских сообществ прибрежной части Черного моря – зостеру Nanozostera noltii и амфипод Chaetogammarus olivii. Анализировали влияние этих токсичных смесей на прирост биомассы, листьев и корней зостеры и на выживаемость амфипод через 10, 20 и 30 сут. Показана бо́льшая токсичность бурового раствора по сравнению с тампонажной жидкостью для исследуемых организмов. Под воздействием бурового раствора в концентрации 10 мг/л прирост биомассы растения снизился на 49 % через 10 сут после начала эксперимента, а через 20 и 30 сут – на 62 и 78 % соответственно. При повышении концентрации бурового раствора до 50 и 100 мг/л этот показатель продолжал интенсивно снижаться до 60 и 80 % соответственно по отношению к контролю, а при концентрации 500 и 1000 мг/л растения погибли. Корни зостеры оказались более чувствительны к действию токсиканта, чем листья: прирост корней имел выраженную тенденцию к снижению на 48 % по отношению к контролю при концентрациях токсиканта 50 и 100 мг/л уже через 10 сут. Вредное влияние тампонажной жидкости на зостеру было выражено в меньшей степени, чем влияние бурового раствора. Под воздействием тампонажной жидкости в самой высокой концентрации (1000 мг/л) растения погибли через 30 сут инкубации. Достоверных различий между приростом листьев в опытных и контрольных вариантах не установлено, но прирост корней уже на 10 и 20 сутки достоверно уменьшился на 64 и 90 % при концентрациях тампонажной жидкости 500 и 1000 мг/л соответственно. На протяжении всего эксперимента выживаемость ракообразных, экспонированных в растворах с концентрацией бурового раствора более 10 мг/л, была достоверно ниже контроля на 30–85 %, тогда как при инкубации в растворах с тампонажной жидкостью достоверные различия отмечены только при самой высокой концентрации 1000 мг/л. Экотоксикологическая оценка токсичности веществ, применяемых при бурении нефтяных скважин, необходима для определения их опасности при нефте- и газодобыче, а также для выбора оптимальных компонентов в их составе, способствующих снижению экологического вреда для донных морских сообществ.

Ключевые слова

Черное море, нефтегазовый комплекс, амфиподы, зостера, биотестирование

Для цитирования

Влияние бурового раствора и тампонажной жидкости на виды-индикаторы морских прибрежных бентосных экосистем / И. И. Руднева [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2025. № 3. С. 81–95. EDN TUWYZA.

Rudneva, I.I., Shaida, V.G., Medyankina, M.V. and Shaida, О.V., 2025. Effects of Drilling and Cementing Fluids on Indicator Species in Marine Coastal Benthic Systems. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (3), pp. 81–95.

Список литературы

  1. Environmental and public health effects of spent drilling fluid: an updated systematic review / M. Antia [et al.] // Journal of Hazardous Materials Advances. 2022. Vol. 7. P. 100–120. https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2022.100120
  2. Physical and chemical characterization of drill cuttings: A review / L. C. Costa [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2023. Vol. 194, Part A, 115342. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2023.115342
  3. Toxicity of drilling fluids in aquatic organisms: a review / J. F. Aslan [et al.] // Ecotoxicology Environmental Contamination. 2019. Vol. 14, iss. 1. P. 35–47. https://doi.org/10.5132/eec.2019.01.04
  4. Monitoring of drilling fluids and cuttings as an environmental management tool for offshore fluid operations / L. S. Marinho [et al.] // Proceedings of Offshore Technology Conference, Houston, Texas, USA, May 6–9, 2024. OTC, 2024. (OTC-35185-MS).
  5. Green drilling fluid additives for a sustainable hole-cleaning performance: a comprehensive review / H. Mahmoud [et al.] // Emergent Materials. 2024. Vol. 7. P. 387–402. https://doi.org/10.1007/s42247-023-00524-w
  6. Stark J. S. Effects of lubricant oil and diesel on macrofaunal communities in marine sediments: A five year field experiment in Antarctica // Environmental Pollution. 2022. Vol. 311. 119885. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.119885
  7. Development of novel inhibitive water-based drilling muds for oil and gas field applications / E. Yalman [et al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2022. Vol. 210. 109907. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.109907
  8. Acute toxicity of produced water on selected organisms in the aquatic environment of the Niger delta / O. Temilola [et al.] // Scientific African. 2020. Vol. 8. e00460. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2020.e00460
  9. Environmental, health and safety assessment of nanoparticle application in drilling mud – Review / C. A. Martin [et al.] // Geoenergy Science and Engineering. 2023. Vol. 226. 211767. https://doi.org/10.1016/j.geoen.2023.211767
  10. The genome of the seagrass Zostera marina reveals angiosperm adaptation to the sea / J. L. Olsen [et al.] // Nature. 2016. Vol. 530. P. 331–335. https://doi.org/10.1038/nature16548
  11. Dynamics of a deep-water seagrass population on the Great Barrier Reef: annual occurrence and response to a major dredging program / P. H. York [et al.] // Scientific Reports. 2015. Vol. 5. 13167. https://doi.org/10.1038/srep13167
  12. Review of seagrass bed pollution / Y. Zhang [et al.] // Water. 2023. Vol. 15. 3754. https://doi.org/10.3390/w15213754
  13. Lewis M. A., Devereux R. Nonnutrient anthropogenic chemicals in seagrass ecosystems: fate and effects // Environmental Toxicology and Chemistry. 2009. Vol. 28, iss. 3. P. 644–661. https://doi.org/10.1897/08-201.1
  14. Photosynthetic parameters of the seaweeds widely spread near the Crimean coast / E. F. Vasechkina [et al.] // Regional Studies in Marine Science. 2023. Vol. 66, iss. 15. 103170. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2023.103170
  15. Impacts of climate change on submerged and emergent wetland plants / F. T. Short [et al.] // Aquatic Botany. 2016. Vol. 135. P. 3–17. https://doi.org/10.1016/J.AQUABOT.2016.06.006
  16. Recommendations for improving the reporting and communication of aquatic toxicity studies for oil spill planning, response, and environmental assessment / A. C. Bejarano [et al.] // Aquatic Toxicology. 2023. Vol 255. 106391. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2022.106391
  17. Price W. A., Macauley J. M., Clark J. R. Effects of drilling fluids on Thalassia testudinum and its epiphytic algae // Environmental Experimental Botany. 1986. Vol. 26, iss. 4. P. 321–330. https://doi.org/10.1016/0098-8472(86)90019-5
  18. Interaction of short-term copper pollution and ocean acidification in seagrass ecosystems: toxicity, bioconcentration and dietary transfer / S.I. de los Santos [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2019. Vol. 142. P. 155–163. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.03.034
  19. Toxic effects of increased sediment nutrient and organic matter loading on the seagrass Zostera noltii / L. L. Govers [et al.] // Aquatic Toxicology. 2014. Vol. 155. P. 253–260. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2014.07.005
  20. Comparative analysis of heavy metal accumulation and bioindication in three seagrasses: Which species is more suitable as a bioindicator? / C. Hu [et al.] // Science of the Total Environment. 2019. Vol. 669. P. 41–48. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.425
  21. Руднева И. И., Медянкина М. В., Шайда В. Г. Оценка токсичности буровых растворов для морских бентосных ракообразных // Экосистемы. 2023. Т. 34. С. 140–144.
  22. Uptake of polycyclic aromatic hydrocarbons via high-energy water accommodated fraction (HEWAF) by beach hoppers (Amphipoda, Talitridae) using different sandy beach exposure pathways / B. M. Duke [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2023. Vol. 190. 114835. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2023.114835
  23. Persistent organic pollutants (POPs) in coastal wetlands: A review of their occurrences, toxic effects, and biogeochemical cycling / L. Girones [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2021. Vol. 172. 112864. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2021.112864
  24. Weber D. E., Flemer D. A., Bundrick C. M. Comparison of the effects of drilling fluid on macrobenthic invertebrates associated with the seagrass, Thalassia testudinum, in the laboratory and field // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 1992. Vol. 35, iss. 3. P. 315–330. https://doi.org/10.1016/S0272-7714(05)80051-4
  25. Multi-leveled insights into the response of the eelgrass Zostera marina L to Cu than Cd exposure / Y. Qiao [et al.] // Science of the Total Environment. 2022. Vol. 845. 157057. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157057
  26. Physiological responses of eelgrass (Zostera marina) to ambient stresses such as herbicide, insufficient light, and high water temperature / K. Mochida [et al.] // Aquatic Toxicology. 2019. Vol. 208. P. 20–28. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2018.12.018
  27. An ecosystem perspective on potential impacts of drilling fluid discharges on seagrasses / J. R. Kelly [et al.] // Environmental Management. 1987. Vol. 11. P. 537–562. https://doi.org/10.1007/BF01867661
  28. Hasler-Sheetal H. Detrimental impact of sulfide on the seagrass Zostera marina in dark hypoxia // PLoS ONE. 2023. Vol. 18, iss. 12. e0295450 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0295450
  29. Insights into response of seagrass (Zostera marina) to sulfide exposure at morphological, physiochemical and molecular levels in context of coastal eutrophication and warming / Y. Zhang [et al.] // Plant, Cell and Environment. 2024. Vol. 47, iss. 12. P. 4768–4785. https://doi.org/10.1111/pce.15048

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.