И.А. Немировская, В.П.Шевченко - Институт океанологии им. П
реклама
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: [email protected],[email protected] 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
