содержание тяжелых металлов и нефтяных углеводородов в

Труды ГИН АН Грузии. Нов. сер. Вып. 119. 2004
УДК 577.4(479.22)
ЭКОЛОГИЯ
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В
МОРСКИХ ДОННЫХ ОСАДКАХ АКВАТОРИИ
СУПСИНСКОГО НЕФТЕПЕРЕГРУЗОЧНОГО ТЕРМИНАЛА
В.Г.Гвахария, Н.О.Мачитадзе, Г.В.Майсурадзе, Р.Г.Харгелия, Н.Э.Гелашвили
Содержание тяжелых металлов и нефтяных углеводородов в морских донных осадках акватории
Супсинского нефтеперегрузочного терминала. В.Г.Гвахария, Н.О.Мачитадзе, Г.В.Майсурадзе, Р.Г.
Харгелия, Н.Э.Гелашвили. Геологический институт АН Грузии, ул.М.Алексидзе, 1/9, 0193 Тбилиси
([email protected])
Для выявления воздействия на морскую среду Супсинского нефтеперегрузочного терминала исследовано содержание тяжелых металлов (ТМ) Fe, Mn, Zn, Pb, Cd, Ni, Cu, Cr и нефтяных углеводородов
(НУ) в речных и морских донных осадках акватории терминала, изучен также их фракционный состав.
Установлено, что в процессе накопления в морских донных осадках ТМ и НУ одним из решающих факторов является морфология морского дна. Следов химического загрязнения за период 1997 -2001 гг. не
обнаружено.
v.bvt kbsjyt,bcf lf yfdsj,bc yf[ibhoefk,flt,bc itvwdtkj,f ceacbc yfdsj,uflfcfndbhsb nthvbyfkbc frdfnjhbbc pqdbc acrthek yfktmt,ib\ d\udf[fhbf= y\vfxbnf.t=
u\vfbcehf.t= h\[fhutkbf= y\utkfidbkb\ cfmfhsdtkjc vtwybtht,fsf frfltvbbc utjkjubehb bycnbnenb= v\fktmcb.bc m\= 1/9= 0193 s,bkbcb
([email protected])
ceacbc yfdsj,uflfcfndbhsb nthvbyfkbc ufhtvjpt ptvjmvtlt,bc itcfcofdkfl ufvjrdktekbf v.bvt kbsjyt,bcf Fe, Fe, Mn, Zn, Pb, Cd, Ni, Cu,
Cr lf yfdsj,bc yf[ibhoefk,flt,bc itvwdtkj,f nthvbyfkbc frdfnjhbbc vlbyfhbcf lf pqdbc acrthek yfktmt,ib\ itcofdkbkbf fuhtsdt acrthekb yfktmt,bc ahfmwbekb
itvflutykj,f\ lflutybkbf= hjv acrthek yfktmt,ib v.bvt kbsjyt,bcf lf yfdsj,bc yf[ibhoefk,flt,bc frfvekfwbbc ghjwtcib thsthsb uflfvoedtnb afmnjhbf pqdbc
acrthbc vjhajkjubf\ 1997-2001 okt,bc ufyvfdkj,fib mbvbehb lf,by.eht,bc rdfkb fh fqbybiyt,f\
Heavy metals and petroleum hydrocarbons content in bottom Sediments of Supsa Oil transshipment
terminal water area. V.Gvakharia, N.Machitadze, G.Maisuradze, R.Khargelia, N.Gelashvili. Geological
institute of Georgian Academy of Sciences, 1/9, M.Alexidze str., 0193 Tbilisi ([email protected])
In order to define impact of Supsa oil transshipment terminal on the marine system grain size of bottom
sediments and content of heavy metals (HM) Fe, Fe, Mn, Zn, Pb, Cd, Ni, Cu, Cr and petroleum hydrocarbons in
river and sea bottom sediments in the limit of the terminal water area were studied. Revealed is that one of the
main decisive factors defining distribution of heavy metals and petroleum hydrocarbons in the bottom sediments
is morphology of the ground. No traces of chemical pollution in 1997-2001 were observed.
Начало работ по проекту Trasseka - важнейшему элементу устойчивого развития грузинской экономики - обусловило реструктуризацию и активизацию инфраструктуры морского
транспорта и строительства новых промышленных комплексов черноморского побережья Грузии. Наряду с традиционными видами грузовых перевозок сегодня реальностью является беспрецедентный рост перевозок нефти и нефтепродуктов. Следствием роста новых грузопотоков
является возведение и продолжающееся строительство нефтеперегрузочных терминалов. Эти
процессы повлекли за собой изменение качества антропогенного воздействия на окружающую
среду, рост опасности возможного загрязнения морской акватории.
Воздействие на окружающую среду связано с большим количеством различных факторов.
Осуществление контроля и превентивных мер безопасности невозможно без проведения специальных научных исследований. Настоящая статья посвящена изучению морских донных осадков акватории Супсинского нефтеперегрузочного терминала.
Супсинский нефтеперегрузочный терминал расположен в зоне приморского поселка Супса. На терминал нефть поступает по наземному нефтепроводу Баку - Супса. В танкеры нефть
подается по 3- километровому трубопроводу, проведенному по морскому дну.
До вступления в эксплуатацию Супсинского терминала, нами в 1997 году были исследованы морские донные отложения приустьевого участка р.Супса, будущей акватории терминала,
с целью определения в них тяжелых металлов (ТМ) и нефтяных углеводородов (НУ). Результаты исследований планировалось использовать в качестве реперных данных для оценки степени
химического воздействия на акваторию. Исследования проводились с участием норвежской компании Det Norske Veritas.(DNV) (Tecnical Report, 1996). Учитывая особенности осадкопереноса приустьевой зоны, станции наблюдения и пробоотбора 2 и 6 были расположены к северу от
устья р.Супса, на расстоянии примерно 3-х морских миль от места загрузки танкеров. В табл. 1
приведены результаты определения содержания ТМ и НУ в морских донных осадках.
Таблица 1
Содержание металлов и нефтяных углеводородов
в морских донных осадках, мг/кг (1997 г)
№ станции
Глубина,
Cu
Zn
Cd
Pb НУ
пробоотбора
м
Море, 2
58
84
98 0,18 21,5 231
Море, 6
27
19
77 0,06 12,5 15,1
После вступления в эксплуатацию терминала, в 2001 году, по заказу Грузинской компании нефтепровода (GPC) нами были проведены повторные исследования того же участка морской акватории, целью которых являлась оценка степени возможного химического загрязнения,
связанного с функционированием терминала. Исследуемый материал был отобран в приустьевой морской акватории на тех же станциях, что в 1997 г, а также на новых станциях: станции 1,
расположенной к югу от нефтепровода, и двух станциях на р.Супса 1 и 2 (рис.1). На каждой
станции отобрано по три образца. Образцы донных осадков отбирались дночерпателем с борта
сейнера. Координаты точек пробоотбора уточнялись с помощью навигационного прибора GPS.
На рис. 1 дана схема исследуемой акватории и расположения станций пробоотбора, в табл. 2
указаны их координаты, глубины морского дна и описание осадков
Рис.1. Схема исследуемой территории
1- шоссе; 2- трасса нефтепровода; 3- станция пробоотбора
Подготовка проб к анализу, химический и гранулометрический анализы морских и речных донных осадков проведены стандартными методами (Manual for..,1995). Для определения
содержания металлов применены пламенный и беспламенный методы атомно-абсорбционного
анализа на установке Hitachi 180-80. Определение содержания НУ проводилось хроматографическим методом (USEPA, 1997) на газовом хроматографе Perkin-Elmer F-22 с пламенно-ионизационным детектором. В отличие от исследований 1997 года к числу определяемых металлов
добавились Fe, Mn, Ni и Cr, так как эти элементы дают информацию об особенностях геохимических процессов в донных осадках и характере их связей с литологией горных пород данного
региона.
Таблица 2
840
Расположение станций пробоотбора, описание морских и речных
донных осадков и показатели глубин, 2001 г.
Станция
пробоотбора
Р.Супса, 1
Р.Супса, 2
Море, 1
Море, 2
Море, 6
Описание осадков
Пески с илами
Илы с растительными остатками
Пески
Алеврит с примесью
мелкозернистого песка
Пески
Пески с растительными остатками
Алеврит с примесью
мелкозернистого песка
Глубина,
м
1,0
2,0
1,0
Координаты
Сев. шир. Зап. долг.
4201'11'' 4143'21''
4201'17'' 4145'14''
4201'18'' 4145'15''
1,5
4201'29''
4145'23''
1,5
1,5
18,0
29,0
35,0
4201'31''
4201'32''
41,72637
41,69086
41,70916
4145'19''
4145'20''
41,93810
42,03999
42,03272
На обеих станциях пробоотбора на р.Супса (станции 1 и 2) отобрано по 3 образца – у
берегов и в центе русла. Усредненные значения фракционного состава и содержаний ТМ и НУ
в речных и морских донных осадках приведены соответственно в табл. 3 и 4.
Таблица 3
Фракционный состав речных и морских донных осадков, 2001 г
Станция
Глубина,
пробоотбора
м
Р. Супса, 1
1,17
Р. Супса, 2
1,50
Море, 1
18,0
Море, 2
29,0
Море, 6
35,0
> 0,5
мм
7,5
16,2
0,0
0,0
0,4
0,5-0,2
мм
46,4
34,5
12,8
13,7
18,2
0,2-0,14 0,14-0,07 <0,07
мм
мм
мм
18,1
19,4
8,5
11,0
16,8
21,5
23,1
58,3
5,8
14,5
54,9
16,8
10,7
33,7
34,6
Таблица 4
Содержание ТМ и НУ в речных и морских донных осадках, 2001г.
(Fe,Mn, %, Cu, Zn, Ni, Cd, Cr, Pb, НУ- мг/кг)
Станция
пробоотбора
Р.Супса 1
Р.Супса 2
Море, 1
Море, 2
Море, 6
Глубина,
м
1,2
1,5
18,0
30,0
35,0
Fe
Mn
Cu
Zn
Ni
Cd
Cr
Pb
НУ
9,17
7,75
5,30
4,05
4,50
0,15
0,15
0,12
0,14
0,16
55,0
56,7
36,7
35,0
58,3
85,0
78,3
76,7
81,7
93,3
83,3
75,0
83,3
55,0
65,0
0,27
0,27
0,17
0,25
0,26
308
212
283
100
127
7,7
9,0
12,8
13,5
31,3
16,2
12,3
N.D
30,3
97,8
В силу высокого показателя гравитационного фракционирования, морские осадки, в
отличие от речных, более однородны, в них почти отсутствуют частицы крупнее 0,5 мм. С увеличением глубины ясно просматривается общая тенденция к увеличению содержания глинистых фракций в осадках и уменьшение грубых фракций, содержащих темноцветные минералы.
Плохо сортированные донные осадки р.Супса в основном представлены тонкозернистыми песками и илами с большим количеством растительных остатков. Содержание железа и марганца (7-10% и 0,15%, табл. 4) соответствует их концентрации в распространенных в данном
регионе Грузии красноземных почвах, развитых на красноземной коре выветривания основных
пород, отличающихся высоким содержанием вышеуказанных элементов (Сабашвили, 1965).
Концентрация других элементов в речных осадках примерно соответствует их кларкам для
почв (Войткевич, Кокин и др., 1980).
В морских осадках, по сравнению с речными, наблюдается уменьшение концентрации Fe
и Cr, которые поступают в море в составе речного терригенного материала, выносимого из горного массива Аджаро-Триалети. Этот материал обогащен продуктами выветривания основных
пород, в частности темноцветными минералами: магнетитом, биотитом, пироксеном и др.(Machitadze et al., 2001; Machitadze et al., 2001; Гвахария и др., 2002).
841
Содержание Fe, Cr и Ni в морских осадках коррелирует с содержанием гранулометрической фракции 0,14-0,07 мм (табл. 3 и 4). Этот факт можно объяснить тем, что в данной фракции
сосредоточены темноцветные минералы, содержащие элементы группы железа, и их содержание уменьшается соответственно с увеличением глубины.
Распределение Cu, Zn, Cd, Pb и НУ носит иной характер. Результаты проведенных анализов свидетельствуют о том, что за счет сорбционных процессов, эти компоненты аккумулируются в основном в тонкозернистых глинистых минералах. Среди образцов трех морских станций (1, 2 и 6) наивысшее содержание этих компонентов, а также фракции <0.07 мм обнаружены
в образцах, отобранных с наибольшей глубины (станция 6). Таким образом, с увеличением
глубины и, следовательно, с увеличением содержания пелитовых фракций, растет содержание
Cu, Zn, Cd, Pb и НУ.
Исходя из вышесказанного, расхождение в результатах, полученных нами в 1997 и 2001
годах (см. табл. 1 и 4 и рис.2) объясняется изменением глубины морского дна в местах отбора
проб.
250
200
1997
М ор е № 2
0 ,3 0
М ор е № 6
0 ,2 5
0 ,2 0
150
100
0 ,1 5
0 ,1 0
50
0
0 ,0 5
0 ,0 0
250
Г луби н а,
м
C u, м г/кг Z n, м г/кг P b , м г/кг Н У , м г/кг
2001
C d , м г/кг
М ор е № 1
0 ,3 0
200
М ор е № 2
0 ,2 5
150
М ор е № 6
0 ,2 0
100
0 ,1 5
50
0 ,1 0
0 ,0 5
0
Г луби н а,
м
C u, м г/кг Z n,
м г/кг P b ,
м г/кг
НУ,
м г/кг
0 ,0 0
C d, м г/кг
Рис. 2. Распределение ТМ и НУ в морских донных осадках по данным 1997 и 2001 гг.
В 1997 г. пробы на станции 2 были отобраны с глубины 58 м, а на станции 6 – с глубины
27 м. Соответственно, содержание Cu, Zn, Cd, Pb и НУ в образцах морских осадков, отобранных на станции 2, превышало содержание этих элементов в образцах, отобранных на станции 6.
В 2001 году положение изменилось, т.к. глубина морского дна в районе станции 2 уменьшилась
по сравнению с глубиной в районе станции 6, следовательно, изменилось и распределение указанных компонентов
Содержание металлов и нефтепродуктов в морских осадках, отобранных на станции 1,
оказалось самым низким из-за наименьшей глубины морского дна, не превышающей в районе
отбора проб образцов 18 м.
Таким образом, в процессе распределения ТМ и НУ в морских донных осадках одним из
решающих факторов является морфология морского дна. Сравнивая результаты двух исследований, можно заключить, что состав морских осадков и закономерности аккумуляции и перераспределения тяжелых металлов в морских донных осадках акватории обусловлены литологическими особенностями региона и морфологией морского дна. Необходимо отметить, что в период с 1997 по 2001 гг. следов химического загрязнения в морских донных осадках, связанных
со строительством и функционированием Супсинского нефтеперегрузочного терминала, не обнаружено.
Литература
Войткевич Г.И., Кокин А.Г., Мирошкин А.Е., Прохоров В.Г. (1980). Справочник по геохимии.
М.: Недра. 476 с.
Гвахария В.Г., Твалчрелидзе А.Г., Мачитадзе Н.О. (2002). Распределение Cu, Zn, Mo и Fe в современных донных отложениях грузинского сектора Черного моря //Тр. ГИН АН Грузии.
Нов. сер. Вып. 117. С.424-429.
842
Сабашвили М. (1965) Почвы Грузинской ССР. Тбилиси: Мецниереба. 552 с.
Machitadze N., Gvakharia V., Tvalchrelidze A. (2001). Vanadium and Cromium content in present sediments of Georgian sector of the Black Sea. //Bull. of the Georg. Acad. of Sci. Vol.164. N.3.
Р.501-503.
Machitadze N., Tvalchrelidze M., Gvakharia V. (2001). Particularities of forming geochemical zones
in the sediments of South-Eastern sector of Black Sea Georgia. //Bull. of the Georg. Acad. of
Sci.. Vol. 163, N.2. Р.297-300.
Manual for the Geochemical analyses of Marine Sediments and Suspended Particulate Matter. (1995).
Reference methods for Marine Pollution Studies. No 63. UNEP.
Tecnical Report.(1996) Georgian Pipline Company. Environmental Monitoring of the Supsa Area.
Georgia. Report No. 97-3587. Det Norske Veritas.
USEPA. (1997). Total Petroleum Hydrocarbons. Method 418.
843