И.А. Немировская, В.П.Шевченко - Институт океанологии им. П

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ЛИТОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ И
ЗАГРЯЗНЕНИЙ МОРЕЙ АРКТИКИ И АНТАРКТИКИ.
И.А. Немировская, В.П.Шевченко
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, E- mail:
nemir@ocean.ru,vlshevchenko@ocean.ru
Основная цель программы – изучить взаимодействие между разными
геохимическими процессами в единой системе Арктики и Антарктики
(атмосфера, снег, лед и др.) на количественном уровне, с применением новых
подходов и методов и провести сравнение этих систем не только для
природных веществ, но и загрязнений. Разработанные модификации химикоаналитических
компонентах
определений
в
многофакторные
единой
процессы
различных
соединений
системе
этих
районов
их
поведения
во
всех
позволили
(распределение,
основных
изучить
миграция,
превращение) в барьерных зонах, на границах раздела водной толщи с
атмосферой, дном, берегом, под влиянием биоты.
На основании изучения многочисленных маркеров в составе аэрозолей
стало возможным определить области захвата с поверхности Земли эолового
материала, траектории его переноса и участки отложения (депоцентры).
Установлено,
что
в
Арктике
главная
поставка
эолового
материала
осуществляется зимой, когда поверхность питающих провинций скрыта снегом
и скована льдом. Основное значение имеют аэрозоли дальнего и сверхдальнего
происхождения. Через аэрозоль идет главный путь загрязнений в Арктику.
На примере Норильского региона и бассейна Белого моря показано, что
снежный покров обладает свойствами, которые делают его удобным
индикатором загрязнения не только атмосферных осадков и воздуха, но и
последующего загрязнения льда и вод. Большое количество вредных веществ,
выбрасываемых в атмосферу в крупных индустриальных регионах, осаждается
на поверхность, не доходя до самых северных областей, загрязняя почву и
водные объекты в среднеширотных и приарктических водоемах. Установлено,
что флуктуация атмосферных поступлений продуктов горения определяет
содержание и состав загрязняющих веществ, особенно это относится к
полициклическим
ароматическим
углеводородам
(ПАУ).
Следовательно,
снежный покров выступает в качестве «планшета», который концентрирует
«свежее» загрязнение не только атмосферных осадков и воздуха, но и
последующего загрязнения льда и вод, т.е. снежный покров обладает
свойствами, делающих его удобным индикатором состояния экосистемы.
Проведено
изучение
распределения
нефтяных
и
природных
углеводородов (УВ) в снежно-ледяном покрове в районах с антропогенным
влиянием и фоновых акваториях в сопоставлении с содержанием Сорг и
взвешенного вещества. Установлено, что в фоновых акваториях, содержание
УВ контролируется распределением взвеси. Концентрации взвеси, Сорг и УВ
увеличивались к границе лед-вода (в 1.5-15 раз по сравнению с подледной
водой), что является типичным как для припайных, так и паковых льдов в
Арктике и Антарктике. Напротив, в импактном районе (устьевая зона р.
Северной Двины в районе г. Архангельска) концентрирование органических
соединений наблюдалось в снеге и верхней части льдов. Маркеры в составе УВ
указывали на свежее загрязнение нефтью и продуктами горения. С удалением
от источников эмиссии в снежно-ледяном покрове доминируют природные
соединения.
Снег и лед не только транспортируют различные соединения, но в них
происходит их образование и трансформация, наиболее интенсивное в
барьерных зонах снег-лед и лед-вода, синхронное с увеличением взвеси. Эти
зоны (особенно вода-лед) даже при низких температурах остаются активной
биогеохимической
средой,
где
развиваются
автохтонные
процессы,
способствующие образованию и аккумулированию УВ. Высокая слоистость и
пористость льдов создают условия для аккумулирования здесь не только
планктонных организмов, но и органических соединений (во взвешенной
форме), в том числе УВ. На основании изучения УВ в снежно-ледяном покрове
Белого моря, была сделана попытка оценить количественно вклад УВ в
процессы современного седиментогенеза. Оказалось, с ледовым стоком в Белое
море попадает 9.5 т АУВ. Эта величина (с учетом площади моря и толщины
ледового слоя в среднем 0.5 м) сопоставима в сравнении с ледовым стоком УВ
во взвеси в целом для высокоширотных районов Мирового океана, который
оценивается величиной 880 тыс. т
Изучение потоков осадочного вещества с помощью седиментационных
ловушек (Белое море) установило самое низкое поступление в конце летней
межени, а также в сентябре-декабре. Среди УВ в наибольшей степени
изменяется поток ПАУ, который резко увеличивается с февраля по март (от 15
до 90 нг/м2/сут) из-за работы отопительных систем.
В Антарктике, из-за малого количества аэрозолей в атмосфере в снеге,
собранном на припайных льдах и в самих льдах, содержание взвеси и
органических соединений (ОС) во взвеси оказалось ниже, чем в Арктике.
Увеличение концентраций различных соединений в Арктике, как правило,
происходит, из-за загрязнения атмосферы, в Антарктике – из-за образования
взвеси и ОС на границе снег-лед (образования инфильтрационного льда при его
погружении в воду при сильном снегопаде). В Арктике во льдах доминировали
аллохтонные соединения, а в Антарктике - автохтонные, т.е. антарктический
снежно-ледяной покров по составу кардинально отличается от арктического.
Фито- и зоопланктон оказывают существенное влияние на распределение
взвеси и ОС во взвеси в морских водах. Увеличение продуктивности акватории
повышает уровни УВ в поверхностных водах, но в меньшей степени, чем
поступление нефтяных загрязняющих веществ.
Установлено, что главную роль в трансформации УВ при нефтяных
разливах на припайных льдах Антарктиды приобретают не ветровые процессы,
как это отмечалось в Арктике, а фильтрация по капиллярам и каналам стока,
обусловленная
конвективно-диффузионным
механизмом.
Морские
льды
прибрежных вод Антарктики по своему строению отличаются от морских льдов
Арктики, прежде всего тем, что их образование происходит из воды, соленость
которой равна или близка к океанической. В арктических же морях очень
велико влияние речного стока.
Полученные
результаты
показывают,
насколько
взаимосвязаны
исследования различных процессов в высокоширотных акваториях, их роль в
системе этих районов только начинают вырисовываться. Поэтому такие
исследования необходимы не только для систематизации данных, но для
изучения круговорота веществ в высокоширотных акваториях, для определения
взаимодействия
экосистемы.
отдельных
биотических
и
абиотических
компонент