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.