научная статья по теме ЭКОГЕОХИМИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОННЫХ ОСАДКОВ, МОРСКОЙ ВОДЫ И ПОВЕРХНОСТНОГО МИКРОСЛОЯ НА ПОЛИГОНАХ КАСПИЙСКОГО МОРЯ Геология

Текст научной статьи на тему «ЭКОГЕОХИМИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОННЫХ ОСАДКОВ, МОРСКОЙ ВОДЫ И ПОВЕРХНОСТНОГО МИКРОСЛОЯ НА ПОЛИГОНАХ КАСПИЙСКОГО МОРЯ»

КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

УДК 504.054

ЭКОГЕОХИМИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОННЫХ ОСАДКОВ, МОРСКОЙ ВОДЫ И ПОВЕРХНОСТНОГО МИКРОСЛОЯ НА ПОЛИГОНАХ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

© 2012 г. А. К. Амбросимов, З. И. Верховская

Институт океанологии РАН 117997Москва, Нахимовский просп., 36 Поступила в редакцию 09.02.10

Изложены результаты мониторинговых исследований содержания органического вещества в донных осадках, воде и поверхностном микрослое, полученных в экспедициях 2000—2004 гг. в северозападной части Каспийского моря.

Ключевые слова: морская вода, донные осадки, поверхностный микрослой, нефтяные углеводороды, химико-битуминологические исследование, нормальные алканы, основные изопреноиды, индивидуальные углеводороды.

Нефть и растворенное рассеянное органическое вещество (ОВ) донных осадков и воды содержат сходные по составу классы органических соединений, в том числе углеводороды (УВ). Они могут поступать в поверхностные осадки, а затем в морскую воду из нижележащих толщ при миграционных процессах. В связи с этим большое значение приобретает системный анализ и оценка геохимического фонового состояния морской среды, особенно в районах разработки нефтяных и газовых месторождений. Детальные химико-битумологические исследования ОВ донных осадков [4], а также геохимические анализы морской воды и поверхностного микрослоя (ПМС) на уровне молекулярных структур позволяют определить источники и пути поступления УВ. Кроме того, только мониторинговые исследования помогут выявить направленность происходящих в экосистеме изменений. Исследования проводились на полигонах "Чистая Банка", "Жемчужный" и над нефтегазоносными структурами Северного Каспия: Ракушечной, Сарматской, им. Ю.Корчагина, "Дружба" и Хвалынской.

Полигон "Чистая банка" размером 20 х 30 км и глубинами 1.2—2.7 м располагался между о. Чистая Банка и Волго-Каспийским каналом (ВКК, или Бахтемир). Станции отбора проб были расположены на субширотных профилях с расстояниями 5 км друг от друга (рис. 1).

Полигон "Жемчужный" с глубинами ~5—6 м располагался между банкой "Средняя Жемчужная" на юго-западе и о. Малый Жемчужный на северо-востоке (рис. 1).

В табл. 1 представлено описание отобранных проб. Образцы донных осадков были получены в

экспедиции на полигоне "Чистая Банка" в северо-западной части Каспийского моря. На анализ взяты образцы с 33 станций в верхнем трехсантиметровом слое донных осадков.

Химико-битумологические исследования донных осадков проводились в стационарных условиях. Определение органического и карбонатного углерода проводилось на экспресс-анализаторе АН-7529. Содержание органического углерода (Сорг) в исследованных образцах колеблется от 0.03% до 3.18%, составляя в среднем 0.45%. Максимальные значения Сорг относятся к образцам, взятым в районе ВКК. Содержание СаСО3 меняется от 1.33 до 13.66%. Среднее значение составляет 4.37%. Повышенные концентрации Сорг также зарегистрированы в осадках на станциях, приуроченных к ВКК. ОВ осадков отличается низким выходом хлороформенного битумоида (ХБА), что характерно в целом для осадков Северного Каспия. Его содержание колеблется в пределах 0.0013— 0.0083%.

Таблица 1. Количество проб осадков, воды и ПМС, отобранных в экспедициях 2000—2004 гг.

Год Количество образцов

осадки вода ПМС

2000 33

2001 10 10

2003 6 20 20

2004 17

1. 4 \

47°40 в.д. 48°00 в.д. 48°20 в.д.

Рис. 1. Карта-схема полигонов "Чистая Банка" и "Жемчужный" в 2000—2003 гг. в экспедициях ИО РАН в Каспийском

море.

45°20 с.ш.

#7 "

' I

11 11

6* ® 18 11

// »17

10 45°18 с.ш. •11 •19 ,

•12 20 #21

13

о. Чистой банки

16

26 *5 4

27

$28 29*

25

3 24

38 «39

15

21

23 • 40

22 »41

37

• 36 »35 »30 31

34

48°00 в.д.

о. Малый Жемчужный

°00 с.ш.

32 »33

113 112 105 12'

Волго-Каспийский канал КАСПИЙСКОЕ МОРЕ

114 111 106

119

115 110 107 118 банка 116^ ч4» • •

шя Жемчужная 1,09 108

121 • » •

44°50 с.ш. Средн

На станциях, приуроченных к ВКК, ХБА имеет максимальные значения 0.0183, 0.0131 и 0.0135%. В групповом составе ХБА концентрации УВ-фракции изменяются от 5.55 до 50%, спирто-бензольных смол (СПБ смол) — от 16.66 до 93%. Можно отметить в составе ХБА низкие концентрации фракции асфальтенов. Наиболее информативная группа в составе УВ-фракции — нормальные алканы (н-алканы), представленные широким спектром — от С13 до С35 [1]. Они относятся к наиболее стабильным соединениям, что способствует почти полному сохранению и накоплению их в осадках. На газо-жидкостном хроматографе Легаша! GCRI-2 был получен качественный и количественный состав индивидуальных УВ С13 —С35. На диаграммах представлены распределения концентраций н-алканов в образцах донных осадков, собранных на станциях полигона "Чистая Банка" в августе 2000 г. (рис. 2).

В табл. 2 представлены наиболее важные параметры распределения УВ в донных осадках и

основных изопреноидов — пристана (Ю19) и фи-тана (Ю20), полученных на станциях полигона "Чистая Банка". Концентрации н-алканов в осадках условно можно разбить на четыре группы. Для первой характерно равномерное чередование четных и нечетных алканов. Отличие второй группы — резкое увеличение УВ С17, что свидетельствует о появлении в составе УВ сапропелевой органики. Третья группа характеризуется бимодальным распределением УВ с повышенными концентрациями в высокомолекулярной области. В четвертой — смещение повышенного содержания УВ в низкомолекулярную область. В большинстве исследованных образцов осадков присутствуют основные изопреноидные УВ, и почти во всех пробах отношение /С19 к /С20 меньше 1, что еще раз подтверждает присутствие нефтяных УВ. Результаты химико-битуминологических исследований донных осадков свидетельствуют о значительной неоднородности в распределении содержания и состава ОВ. Чередование зон повы-

%

20 10

Ст. 1

ТТТТ1Т1ТПТ ^Н^НГЧГЧ

СССС

%

20 10

1111II11

т гя т

СС

Ст. 2

%

20 10

IIгггггг1ггг1ггггг1IIII СССССС

Ст. 18

% 20

10 -

N111111111111111111111 ^н^нгчгчгчт

СССССС

Ст. 4

) И ШИПИ

СССССС

% 20

10 -

Ст. 5

СССССС

% 20

10

Ст. 6

) IгггГггГггггГ

^Н^НГЧГЧ

СССС

%

20 г 10 0

Ст. 7

И'ГШП'П'Г ^н^нсчсч СССС

%

20 10

ПМт т гч т

СС

Ст. 8

0 1'111/| 11111111111111111 СССССС

%

20 10

Ст. 9

ТТи

ттшт ^н^нгчгчгчт

СССССС

%

20 10

1Ггп 0

Ст. 12

ил-

11ГИТИТ11111111111111

СССССС

%

20 10 0

Ст. 13

1111Г Г ГIГ Г Г Г Г Г Г Г Г ГIГ111 ^н^нгягягяго

СССССС

%

20 10 0

гпт

Ст. 14

Шк

СС

111111111

2223 СССС

Ст. 15

%

20 10 0

МЛ

11111IIII ^н^нСЧ

ССС

%

20 10

%

20 10

Ст. 21

11111Г11111III

СССССС

Ст. 16

I ГГП'ГГ Г.....

593 223 ССС

СССССС

%

20 г 10

ш'ммм

Ст. 29

^н^нгчгчгчт

СССССС

Ст. 17

%

20 10

ттт

СССССС

%

20 г 10

Ст. 30

Ст. 18

%

20 10

) мнтггптптттгг СССССС

Ст. 31

20 10

\\Ш1ШШШШШ

^Н^НГЯГЯГЯГО

СССССС

) ГТТТТ ^н^нсчсчсчт

СССССС

Ст. 19

%

20 10 -

^^нгяг^гят

СССССС

Ст. 34

% 20

10 -

1Г1ИТИИ ^^гягцгят

СССССС

Ст. 20

%

20 10 I-

Шп 0

тшгп

III1111111 Гни ^н^нгчгчгчт

СССССС

%

Ст. 35

20 10

111ГГГ г г г г I г г1гг11г г 111 СССССС

%

20 |-10 -

Ст. 36

%

20 г 10

ШИН II

93 23 СС

Ст. 37

^н^нсчсчсчт

СССССС

%

20 10

Ст. 38

^н^нгчгчгчт

СССССС

%

20 10

Ст. 39

) И М ГН I II I I г

СССССС

%

20 10

Ст. 40

11.

%

20 Г 10 -

11II11II ч I ч I ч ч 11 ч ч III11

СССССС

Ст. 41

УВ

Рис. 2. Диаграмма распределения концентраций н-алканов в образцах донных осадков, отобранных на станциях полигона "Чистая Банка" в августе 2000 г.

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

шенных и пониженных концентраций Сорг, по-видимому, отражает влияние речного стока и морских течений, формирующихся под воздействием ветров. Имеет значение также и гранулометрический состав осадков. Зафиксированные на станциях вблизи ВКК аномально высокие содержания Сорг, ХБА, спирто-бензольных смол (СПБ-смол) и УВ свидетельствуют о техногенном загрязнении осадков, возможно — нефтепродуктами. Равномерное распределение четных и нечетных н-алканов (индекс нечетности немногим

менее 1) подтверждает присутствие в осадках нефтяных УВ. Однако одни только УВ не позволяют реально оценить уровень загрязнения морской воды и осадков. Индикатором загрязнения морской среды нефтепродуктами могут служить комплексные исследования ОВ, его битумологи-ческие характеристики с учетом фоновых значений [3].

Для более полной экологической оценки влияния нефтяного загрязнения на морские экосистемы были проведены исследования фракции

Таблица 2. Содержание н-алканов и основных изопреноидов в донных осадках в августе 2000 г.

№ станции Координаты Сумма УВ, % нч/ч ;С19/;'С20

N Е ^13 С24 С25 С35

1 45 °07.347' 47°57.491' 45.37 50.92 2.39 1.00

2 45 °07.490' 47°53.701' 71.58 22.35 1.18 0.78

3 45 °08.089' 47°50.015' 36.36 57.38 1.89 1.00

4 45 °08.869' 47°46.301' 56.16 39.99 1.42 0.38

5 45 °09.833' 47°42.849' 34.73 61.63 1.77 0.69

6 45 °14.001' 47°43.960' 55.78 39.73 1.78 1.00

7 45 °16.659' 47°44.847' 49.96 43.18 1.57 0.87

8 45 °19.305' 47°45.710' 53.88 43.47 1.24 0.93

9 45 °21.886' 47°46.532' 59.17 35.66 1.35 0.35

12 45°15.075' 47°54.863' 43.22 50.74 2.14 0.65

13 45°15.384' 47°58.786' 23.10 72.75 2.37 0.77

14 45°10.066' 47°57.604' 44.67 49.33 2.28 1.00

15 45°10.857' 47°53.895' 44.03 51.14 2.02 1.00

16 45°11.493' 47°50.203' 32.69 65.15 1.11 1.00

17 45°11.972' 47°46.441' 29.36 63.87 2.09 0.92

18 45°14.113' 47°45.570' 43.92 53.50 1.21 0.62

19 45°14.054' 47°49.468' 43.05 51.71 2.06 0.41

20 45°13.639' 47°53.203' 39.95 54.66 1.60 0.71

21 45°12.996' 47°56.907' 48.48 44.21 1.48 0.70

28 45°04.419' 47°41.621' Следы Следы

29 45°01.744' 47°42.446' 66.34 27.80 3.20 0.74

30 45°00.814' 47°46.181' 51.94 41.43 2.58 0.95

31 45°00.000' 47°49.863' 37.29 62.69 1.39

32 44°59.000' 47°53.324' Следы Следы

33 44°58.948' 47°57.269' » »

34 45°02.209' 47°57.692' 37.39 57.14 1.71 0.75

35 45°02.140' 47°54.161' 50.81 42.49 2.22 0.92

36 45°02.279' 47°50.211' 43.00 51.88 1.57 0.68

37 45°03.186' 47°47.155' 53.71 41.48 2.32 0.80

38 45°06.279' 47°45.590' 49.33 47.02 1.90 0.80

39 45°06.628' 47°49.789' 41.38 58.59 1.45

40 45°05.523' 47°53.416' 47.28 40

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком