КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 504.4.054:058
НЕФТЯНЫЕ КОМПОНЕНТЫ В УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ р. ДОН И В АЗОВСКОМ МОРЕ (РЕЗУЛЬТАТЫ МНОГОЛЕТНИХ ИССЛЕДОВАНИЙ)1 © 2014 г. А. Н. Кузнецов, Ю. А. Федоров
Южный федеральный университет 344006 Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, 105/42 E-mail: fizgeo@sfedu.ru Поступила в редакцию 10.08.2012 г.
Представлены результаты многолетних исследований распределения содержания главных нефтяных компонентов (углеводородов, ПАУ и смолисто-асфальтеновых веществ) в водной толще, вертикально осаждающемся взвешенном веществе и колонках донных отложений, отобранных по разрезу Нижний Дон—Таганрогский зал.—российский сектор Азовского моря в летне-осенние периоды 2006—2011 гг. Установлены пространственные и сезонные закономерности распределения общего содержания нефтяных компонентов и значений соотношения между ними в воде, а также пространственные и межгодовые особенности их аккумуляции в донных отложениях. С помощью радиологических методов проведено послойное датирование колонок донных отложений и определена мощность слоя, сформировавшегося при максимальном антропогенном воздействии на экосистемы. Во всех компонентах обследованных аквальных комплексов выявлено присутствие значительного количества углеводородов современного биологического происхождения.
Ключевые слова: Азовское море, река Дон, устьевая область, вода, донные отложения, нефтяные компоненты, углеводороды, смолы, асфальтены, загрязнение.
Б01: 10.7868/80321059614010076
Нефть и нефтепродукты представляют собой сложные смеси, состоящие из нескольких сотен индивидуальных углеводородов (УВ) и смолисто-асфальтеновых веществ. Присутствие в окружающей среде многих входящих в состав нефти соединений — естественно и обусловлено их современным биосинтезом. По приблизительным оценкам, живое вещество ежегодно генерирует на суше ~100 млн т, в океане ~12 млн т углеводородов [2, 10, 13], еще 600 тыс. т нефти высачивается из морского дна в районах шельфовых месторождений, тогда как в результате хозяйственной деятельности человека в Мировой океан поступает ~700 тыс. т нефти и нефтепродуктов в год [28, 30]. В глобальных масштабах антропогенный источник так называемых "нефтяных компонентов" (соединений, входящих в состав нефти) — не главный, и распределение загрязнения происходит на устойчивом природном фоне. Однако во
1 Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки России (Госконтракты 14.740.11.1045, 02.740.11.0334, П1102), грантов Президента РФ (НШ-8030.2010.5, НШ-5658.2012.5, МК-4216.2010.5).
многих водных объектах на суше, на прибрежных и внутриконтинентальных акваториях Мирового океана, окруженных антропогенно-преобразованными территориями с высокой степенью индустриализации и урбанизации, концентрации этих веществ могут многократно превышать естественный фон, серьезно нарушая функционирование экосистем.
Бассейн Азовского моря — один из таких им-пактных районов. Его нефтяное загрязнение связано с деятельностью крупных промышленных центров России и Украины; с высокой степенью сосредоточения населения, объектов коммунального хозяйства и транспорта, портовых комплексов; с интенсивным судоходством, утечками при перевозке нефти и нефтепродуктов. По имеющимся оценкам [4], в настоящее время ежегодно со стоком р. Дон в Азовское море выносится ~1.5 тыс. т нефтепродуктов. Это в 3—4 раза меньше показателей для периода с конца 1980-х до начала 1990-х гг. В связи с сокращением производства и модернизацией систем очистки сточных вод (в частности, в г. Ростов-на-Дону) уменьшилось поступление
нефтяных компонентов от промышленных предприятий и крупных городов. С другой стороны, по отношению к показателям во второй половине 1990-х гг. в 2—3 раза увеличились объемы нефтепродуктов и прочих грузов, перевозимых судами через Азово-Донскую транспортную магистраль. Безусловно, это повысило риск возникновения аварийных ситуаций, связанных с нефтяными разливами. Подтверждение этому — серия кораблекрушений, произошедших в ноябре 2007 г. во время сильного шторма в Керченском прол. и сопровождавшихся разливом 1.3 тыс. т мазута. Также в связи с ростом потоков загрязняющего атмосферу автотранспорта увеличивается поступление нефтепродуктов с атмосферными выпадениями [4].
Мониторинг нефтяного загрязнения бассейна Азовского моря осуществляется с 1970 г. сотрудниками Азовского НИИ рыбного хозяйства, Донской и Кубанской устьевых станций Росгидромета, Южного федерального университета, Информационно-аналитического центра по водопользованию и мониторингу Азовского моря и других организаций [1, 4, 20]. Согласно полученным данным, с середины 1980-х до начала 1990-х гг. в устьевой области р. Дон и в Азовском море произошло существенное сокращение суммарного содержания нефтяных компонентов с 0.25—0.50 до 0.05—0.15 мг/дм3 в воде и с 0.8—1.3 до 0.2—0.5 мг/(г сухой массы (с.м.)) в донных отложениях (ДО). В последующем загрязнение стабилизировалось, и даже наметилась тенденция к его росту. При этом по наиболее высоким его концентрациям как в водной толще, так и в ДО традиционно выделяется устьевая область р. Дон — переходная зона между рекой и морем, включающая в себя дельту, придельтовый участок реки и Таганрогский зал. В этом районе сосредоточены наиболее крупные источники загрязнения (города Ростов-на-Дону, Азов, Таганрог, Мариуполь, Ейск), осуществляется интенсивная навигация судов. Кроме того, в результате смешения речных и морских вод здесь формируется каскад геохимических барьеров, так называемых маргинальных фильтров [9], где происходит переход в ДО большей части загрязняющих веществ (ЗВ), выносимых с речным стоком.
Цель настоящей работы — изучение особенностей распределения содержания главных нефтяных компонентов в системе "водная толща-взве-шенное вещество-ДО" и закономерностей их аккумуляции в толще ДО по разрезу р. Дон-Таганрогский зал.-Азовское море на основе результатов исследований в период 2006-2011 гг. Для этого были проанализированы данные синхронного опробования воды, взвешенного веще-
ства и ДО рассматриваемых водных объектов. Особое внимание уделено послойному изучению и датированию колонок ДО как депонирующей среды, способной сохранять информацию о биогеохимических процессах прошлого.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В летне-осенние периоды (июль-ноябрь) 2006-2011 гг. на Нижнем Дону (от Цимлянского водохранилища до дельты), в Таганрогском зал., российской части Азовского моря, Керченском прол. и устье Темрюкского рук. р. Кубани (рис. 1) авторами была организована и проведена серия научно-исследовательских экспедиций, в ходе которых изучалось распределение наиболее распространенных ЗВ (включая компоненты нефтяного ряда) в водной толще, взвешенном веществе и ДО [21, 23, 25, 26]. Уникальность выполненных исследований в том, что впервые для рассматриваемых водных объектов с помощью ударной грунтовой трубки были отобраны и послойно опробованы колонки ДО мощностью 0.15-1.0 м с параллельным определением в пробах активности радиоизотопов 137С8, 241Ат, 210РЬ и 226Яа для их последующей датировки [22-24]. Это позволило определить время образования отдельных слоев и восстановить хронологию аккумуляции ЗВ. В ходе суточных экспериментов проведено синхронное опробование поверхностного и придонного горизонтов водной толщи, взвеси и ДО с последующим определением в них содержания нефтяных компонентов. Необходимое для анализа количество вертикально осаждающегося взвешенного вещества было собрано с помощью се-диментационных ловушек цилиндрической формы оригинальной конструкции. Пробы воды отбирались с помощью батометра Молчанова ГР-18 из приповерхностного и придонного горизонтов, а в районах с глубинами более 10 м (центральная часть основной акватории Азовского моря) - также из среднего горизонта водной толщи.
Анализ проб выполнялся в соответствии с современными аттестованными методиками, включая колоночную и тонкослойную хроматографию, гравиметрический, инфракрасный фотометрический, люминесцентный и комбинированный оптический методы, позволяющие определять в воде и ДО суммарное содержание нефтяных компонентов, разделять их на три хроматографические зоны, соответствующие следующим группам веществ: 1) алифатические, алициклические, моно- и диа-роматические УВ; 2) 3-5-ядерные ароматические углеводороды (ПАУ); 3) смолистые компоненты (СК) - смолы и асфальтены; а также оценивать
Рис. 1. Станции наблюдений в российском секторе Азовского моря и в нижнем течении р. Дон, лето—осень 2006—2010 гг.
./ >
Цимлянск
Украина
Мариуполь^
ш 9 • "АЗОЕ
# ^ Очаковская коса
Таганрогский ,
п Чумбурская коса
зал. песчаные ш '
Сазальницкая коса ^ Глафировская коса ^Ейская коса
" Ейск Ейский Р.Ея
лиман
Россия
Новочеркасск
Ростов-на-Дону'"у../'^
Волгодонск
%, Таганрог
Азов Батайск
Веселовское
С
Ю
Пролетарское
вдхр.
Пролетарск
Станции наблюдений • морские наземные
суточных наблюдений ■А радиологических исследований
тип, возраст и источник нефтяного загрязнения, выявлять присутствие УВ современного биологического происхождения [12, 14—19]. В общей сложности проанализировано 168 проб воды, 3 пробы взвешенного вещества, 241 проба ДО (в том числе 48 колонок, разделенных на 211 проб).
Измерение активности радиоизотопов в пробах ДО проводилось гамма-спектрометрическим методом [22]. Радионуклиды 137С8, 241Ат, 210РЬ и 226Яа идентифицировались по результатам обработки гамма-спектров в диапазоне 40—2500 кэВ по характерным фотопикам, их удельная активность определялась на основе предварительно установленной с помощью стандартного источника эффективности регистрации в зависимости от энергии квантов. Радиологически исследовалось 18 колонок ДО, разделенных на 168 проб.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Согласно полученным результатам, в летне-осенние периоды 2006 — 2011 гг. в водной толще р. Дон, Таганрогского зал. и российской части Азовского моря суммарное содержание нефтяных компонентов варьировало от следовых зна-
чений до 0.76 мг/дм3 (15 ПДК для рыбохозяй-ственных водоемов) при средней летней концентрации 0.16, осенней — 0.23 мг/дм3. В
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.