Ю. П. Ильин, к.ф.-м.н., Н. П. Клименко, И. В. Мезенцева, А. В

Ю. П. Ильин, к.ф.-м.н., Н. П. Клименко, И. В. Мезенцева, А. В. Чайкина
(Морское отделение Украинского научно-исследовательского
гидрометеорологического института), Украина
КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРСКОЙ СРЕДЫ В ПРИБРЕЖНЫХ РАЙОНАХ
СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ
С ростом техногенной составляющей воздействия на окружающую
среду возрастает роль экологического мониторинга. Актуальность
комплексного, всестороннего подхода к оценке состояния природной
среды, неоднократно подчеркивалась рядом авторов [1-3]. Прогноз уровня
загрязнения морских вод зачастую оказывается недостаточно корректным
без учета переноса и трансформации загрязняющих веществ (ЗВ) в
системах: морская вода – донные отложения и морская вода – биота.
К сожалению, недостаточность исследований донных осадков и
сокращение гидробиологического мониторинга не позволяют в настоящее
время дать полную характеристику качества морской среды в прибрежных
районах моря, испытывающих максимальный антропогенный прессинг. В
районах мониторинга на морской и устьевой сети подразделений
государственной гидрометслужбы Украины проводятся наблюдения за
гидрохимическим режимом прибрежных акваторий Черного моря, а также
за содержанием в воде
приоритетных ЗВ, каковыми являются
нефтепродукты (НП), хлорорганические пестициды (ХОП), синтетические
поверхностно-активные вещества (СПАВ), фенолы, тяжелые металлы [4].
Степень техногенной загрязненности оценивается комплексным
показателем, включающим рассчитываемые по содержанию в воде
нормируемых ЗВ и растворенного кислорода, значений индекса
загрязненности вод (ИЗВ), с последующим присвоением водам на основе
величин ИЗВ класса качества и описательной характеристики [5].
По данным за сопоставимые периоды 1990-2001 гг. наблюдается
улучшение качества вод в районах п.Одесса, Бугского, Днепровского и
Сухого лиманов, входного канала и очистных сооружений г.Ильичевска.
Значения угловых коэффициентов линейных трендов ИЗВ для указанных
районов находятся в пределах от –0,08 до –0,3. Для дельты р. Дунай с 1993
г. отмечается увеличение ИЗВ (r = 0,06). Характер изменений качества вод
для некоторых прибрежных районов иллюстрируются рисунком 2.
На рис. 3 представлены относительные величины показателей
качества вод в среднем за последние пять лет. Табл. 1 содержит численные
значения этих показателей, а также характеристику классов качества вод.
Можно отметить, что в районах Сухого и Днепровского лиманов
доминирует загрязнение вод нефтепродуктами. Техногенное воздействие в
акватории Одесского порта определяется поступлением прежде всего
фенолов и нефтепродуктов. Для вод дельты р.Дунай преобладающим
загрязняющим веществом является хром шестивалентный.
Таблица 1 - Средние за период 1997-2001 гг. показатели техногенного
загрязнения (в единицах ПДК) и комплексные
характеристики качества вод
Показатель
НП
СПАВ
Фенолы
Кислород
Нитриты
Хром
ИЗВ
Класс
качества
Характеристика
Дельта
р.Дунай
1,24
0,65
1,68
4,2
1,53
III
Районы мониторинга
порт
Днепровский
Одесса
лиман
3,56
6,4
1,24
0,3
6,4
2,72
0,59
0,82
2,95
2,56
V
умеренно
грязные
загрязненные
Сухой лиман
1,32
0,34
0,16
0,73
0,64
V
II
грязные
чистые
Однако, степень достоверности диагноза состояния экосистемы
зависит от учета максимально возможного ряда системообразующих
факторов.
Поэтому в комплекс задач, связанных с техногенной
безопасностью прибрежных зон Украины и других причерноморских
государств, должны входить наблюдения за содержанием приоритетных
ЗВ в морской воде, а также в донных осадках и биоте, поскольку высокая
аккумулятивная способность последних представляет реальную угрозу
морским экосистемам и человеку. Так, многолетние (1982-1993 гг.)
наблюдения за содержанием хлорорганических соединений и
полихлорированных бифенилов (ПХБ) в наиболее подверженной
техногенному воздействию северо-западной части Черного моря показали,
что их концентрации в планктоне могут достигать значительных величин
(1170-1996 нг/г). Особенно высоким содержанием ПХБ (до 43000 нг/г)
характеризуется планктон в предустьевой части Дуная [6]. Низкая
растворимость и адсорбция хлорорганических соединений взвешенными
частицами обусловили значительное накопление их в донных осадках. По
некоторым оценкам, грунты являются основным звеном в депонировании
полихлорбифенилов. Например, в водах устьевых областей рек Днепра и
Южного Буга содержание ксенобиотика в отдельные годы достигало 400
нг/л, а в донных отложениях варьировало от 94 до 4800 нг/г [6].
0.9
4
0.8
3
0.7
2
y = 0.0284x - 55.306
0.6
1
0.5
y = 0.0088x - 17.282
0.4
0
0.3
-1
0.2
-2
y = -0.0349x + 69.636
0.1
0
1984
Содержание НП
в грунте, мг/г
Содержание НП
в воде, мг/л
Немаловажен также вклад поступления в морскую среду
загрязняющих веществ из атмосферы. Выполненные в МО УкрНИГМИ
(Севастополь) экспериментальные исследования атмосферных осадков в
период с 1993 по 2000 гг. показали значительное содержание в них
органических микрокомпонентов. Например, в широком диапазоне
изменялись концентрации -ГХЦГ (2-50 нг/г), ГПХ (5-260), ПХБ (0-180),
2,4,6-ТХФ (170-340), а содержание фенола достигало 10480 нг/г [7].
Как известно, основным источником поступления ЗВ в морскую среду
является терригенный сток. Это особенно актуально для устьевых
областей крупных рек, где значительная часть ЗВ задерживается, уходя в
седимент уже на ранней стадии смешения речных и морских вод в
процессе трансформации осадочного материала на геохимическом барьере
река-море [8]. Акватории с ограниченным водообменом, каковыми
являются лиманы и закрытые бухты, усиливают эффект геохимического
барьера, действуя как естественный отстойник. Так, в Днепро-Бугской
устьевой области (ДБУО) по данным за 1984-1999 гг. речные воды Днепра
и Южного Буга привносили нефтепродуктов до 370, детергентов до 121,3,
железа до 115, общего азота до 210, общего фосфора до 1050 т/год. Как
известно, днепровские воды содержат повышенное количество железа в
форме закисных и железо-гуминовых соединений, которые в зоне
смешения осаждаются в виде гидроокисных и гуматных флоккул и,
являясь активными сорбентами, захватывают основную долю
растворенных микроэлементов. Следовательно, отдельное изучение таких
объектов как речной сток, воды лимана и донные осадки не позволяет дать
достоверный диагноз и прогноз уровня загрязнения системы в целом. В
качестве примера рассмотрим межгодовую изменчивость содержания НП в
дельтовых водах р. Днепр, в придонных водах и донных осадках
Днепровского лимана.
-3
1986
1988
1990
придонный горизонт Днепровского лимана
1992
1994
вода р.Днепр
1996
1998
2000
седимент Днепровского лимана
Рис.1 - Тенденции изменения содержания нефтепродуктов в р.Днепр и
Днепровском лимане в 1985-2000 гг.
Как показано на рис.3, загрязненность нефтепродуктами речных вод
снижается (угловой коэффициент линейного тренда r = - 0,03). Вместе с
тем, продолжающееся накопление токсиканта в донных отложениях влечет
за собой ухудшение качества вод придонного слоя и указывает на
угнетение процессов самоочищения.
Следует отметить, что тормозить процессы самоочищения, подавляя
развитие бактериальной жизни, в том числе и нефтеокисляющей
микрофлоры, может восстановительная обстановка. Она формируется при
достаточно характерном для ДБУО заражении сероводородом седимента и
придонных вод, которое происходит в результате сульфатредукции в
условиях интенсивного привнесения свежей органики.
Поскольку дефицит самоочищающего потенциала морской среды
проявляется, как указывалось выше, в интенсивности аккумуляции ЗВ в
седименте, то для целей диагноза и прогноза состояния экосистемы
наибольший интерес представляет степень антропогенной трансформации
именно донных отложений как более консервативной системы по
сравнению с гидродинамически активными морскими водами.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что в
настоящее время экологический мониторинг на морской сети
Госгидромета Украины, контролирующей в основном гидрохимические
показатели, носит достаточно формальный характер. Следовательно,
диагноз и прогноз состояния экосистемы не будут достоверными без
увязывания гидрологических, гидрохимических, геохимических и
гидробиологических показателей морской среды, а также данных о
техногенной нагрузке (источниках поступления загрязняющих веществ).
Литература
1.
2.
3.
4.
Зацерклянный М.М., Кравчук А.О., Золотарева И.Г. и др. О проблеме
оперативного контроля состояния биокосных систем (северозападный шельф Черного моря). Екологічні проблеми Чорного моря. –
Одеса: ОЦНТІ, 2001, С.118-123.
Ларченко Е.П., Чередниченко А.П., Астафурова С.А. Роль
геологического фактора в оценке состояния прибрежно-морских
экосистем. Екологічні проблеми Чорного моря. – Одеса: ОЦНТІ, 2001,
С.186-196.
Орлова И.Г., Михайлов В.И., Попов Ю.И., Украинский В.В. Причины
и последствия эвтрофикации северо-западной части Черного моря. Научные труды УкрНИГМИ. - Вып. 248, 2000, С. 209-220.
Ilyin Y.P., Klimenko N.P., Ryabinin A.I., Shibayeva S.A. The Black Sea
coastal waters pollution in the period of 1990-2000 on monitoring materials
5.
6.
7.
8.
of Ukrainian hydrometeorological Units. – In: The Black Sea ecological
problems: Collected papers. - Odessa: SCSEIO, 2000, pp. 91-95.
Губанов В.И., Клименко Н.П., Монина Т.Л. и др. Современное
состояние загрязнения вод Черного моря. Гидрометеорология и
гидрохимия морей. Т.IV. Черное море. Вып.3. – Севастополь: ЭКОСИГидрофизика, 1996 . – 230 с.
Поликарпов Г.Г., Жерко Н.В. Экологические аспекты изучения
загрязнения Черного моря хлорированными ксенобиотиками. –
Экология моря – 1996. – Вып. 45 – С.92-100.
Рябинин А.И., Клименко Н.П., Мальченко Ю.А. и др.
Микрокомпонентный состав
атмосферных осадков в районе
г.Севастополя. // Научные труды УкрНИГМИ. – Вып. 248, 2000.– С.
172.181.
Демина Л.Л., Гордеев В.В., Фомина Л.С. Формы Fe, Mn , Fe, Mn. Zn,
Cu в речной воде и взвеси и их изменения в зоне смешения речных
вод с морскими (на примере рек бассейнов Черного, Азовского и
Каспийского морей) . – Геохимия, 1978, № 8, С. 1211-1229.
7
6
3
5
2
1
2000
1998
2000
1998
1994
1992
1990
0
1996
Одесса-порт
1
1996
2
Днепровский лиман
1994
0
1990
3
1992
4
Сухой лиман
2
2000
1998
1996
1994
1992
0
1990
1
Дельта р.Дунай
3
Севастополь
2
2000
1998
1996
1994
1992
0
1990
1
Рис. 2. - Межгодовая изменчивость величины индекса загрязненности воды (ИЗВ) в некоторых прибрежных
районах Северо-западной части Черного моря по данным мониторинга на сети Госгидромета Украины
за период 1990-2001 гг.
Днепровский
лиман
Одесса
(порт)
Сухой
лиман
Дельта
р.Дунай
Фенолы
СПАВ
Нефтепродукты
Нитриты
Севастополь
Хром
Кислород
Рис. 3 - Относительный вклад приоритетных веществ в величину ИЗВ для некоторых прибрежных районов
СЗЧМ. Диаметр диаграмм пропорционален средним значениям ИЗВ за 1997-2001 гг. (см. также табл. 1)