научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ ГИДРОЛОГО-ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА АЗОВСКОГО И ЧЁРНОГО МОРЕЙ В 2013 Г Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ ГИДРОЛОГО-ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА АЗОВСКОГО И ЧЁРНОГО МОРЕЙ В 2013 Г»

ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА Том 11, № 2, 2015, стр. 36-44

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК 551.46 (262.54 + 262.5)

ОСОБЕННОСТИ ГИДРОЛОГО-ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА АЗОВСКОГО И ЧЕРНОГО МОРЕЙ В 2013 г.

© 2015 г. Академик Г.Г. Матишов1' 2, О.В. Степаньян1, К.С. Григоренко3, В.М. Харьковский1, В.В. Поважный1, В.Г. Сойер3

Поступила 26.12.2014

Приведены результаты комплексных гидролого-гидрохимических работ в Азовском и Черном морях в 2013 г. Выявлено, что концентрация биогенных элементов в водах Азовского моря в значительной степени зависит от короткопериодных погодных явлений, когда нарушается структура внутренних химических и биологических процессов в водоеме. Эти явления затрагивают всю толщу вод, море "живет" от шторма до шторма. Показано, что в позднеосенний период показатели аммония и нитрит-иона могут значительно изменяться в течение короткого периода (несколько суток). В Черном море погодные условия затрагивают верхнюю толщу вод и обусловливают вертикальный обмен вод: богатые биогенными элементами глубинные воды поступают в фотическую зону, обеспечивая продукционные процессы. Высокие концентрации биогенных элементов в поверхностном слое Черного моря могут быть следствием апвеллинга, проявляющегося как в прибрежной зоне, так и в центральной части моря. Выявлено, что значительный запас потребляемых гидробионтами биогенных элементов законсервирован в органическом веществе. Полученные закономерности вертикального распределения минеральных и органических форм азота и фосфора показывают, что в глубинной анаэробной зоне Черного моря происходит преобразование органического вещества, связанное с его глубокой деструкцией и высвобождением минеральных форм биогенных элементов. Выявлено, что на глубинах 100 м и ниже черноморские воды содержат существенный запас минерального фосфора, перенос которого в фотическую зону возможен при апвеллинге. Наибольшие концентрации нефтепродуктов в течение года характерны для акватории Черного моря в районах Новороссийска и Туапсе (0,015-4,90 мг/л), где имеются крупные нефтяные порты и наиболее напряженный трафик морских перевозок нефти. Курортные акватории Анапы и Геленджика и вод Республики Абхазии значительно чище. Уровень загрязнения углеводородами нефти выше допустимых концентраций на всей обследованной акватории от Нижнего Дона и Керченского пролива до Анапы и Сухума. В современный период наблюдается рост уровня нефтяного загрязнения (концентрация углеводородов нефти составляет 0,58-0,69 г/ кг сухой массы) донных отложений Таганрогского залива, который приближается к уровню 1990-х гг., максимальные концентрации отмечены в западной части залива, в районе порта Мариуполь.

Ключевые слова: Азовское море, Черное море, гидрология, гидрохимия, биогенные элементы, углеводороды нефти, загрязнение.

Более 10 лет Южный научный центр РАН проводит научные исследования в южных морях России [1-7]. В 2013 г. на научно-исследовательских судах "Денеб" и "Профессор Панов" проведено

1 Южный научный центр Российской академии наук (Southern Scientific Centre, Russian Academy of Sciences), 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41, e-mail: matishov_ssc-ras@ssc-ras.ru, step@ssc-ras.ru

2 Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра РАН (Murmansk Marine Biological Institute, Kola Scientific Center, Russian Academy of Sciences), 183010, г. Мурманск, ул. Владимирская, 17.

3 Институт аридных зон Южного научного центра Российской академии наук (Institute of Arid Zones, Southern Scientific Centre, Russian Academy of Sciences), 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41.

12 экспедиций [8]. При осуществлении морских работ большое внимание уделяется основным элементам гидролого-гидрохимического режима морских водоемов, маркерам климатических изменений [9-15]. Основная цель исследований - оценка влияния природных и антропогенных факторов на динамику морских экосистем юга России. Одна из задач - изучение особенностей режима биогенных элементов при различной синоптической ситуации.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Комплексные исследования включали метеорологические наблюдения, изучение гидролого-гидрохимических параметров, загрязнения воды и

36° 37° 38° 39° 40° 41° в.д.

36° 37° 38° 39° 40° 41°

Рис. 1. Карта-схема морских исследований ЮНЦ РАН в 2013 г. 1 - океанологические станции и точки отбора проб на НИС "Профессор Панов"; 2 - океанологические станции и точки отбора проб на НИС "Денеб"; 3 - вертикальные гидролого-гидрохимические профили (см. рис. 2)

донных осадков. Исследования осуществляли в соответствии с общепринятыми методиками и руководствами по проведению океанографических работ, использовали современное океанологическое оборудование. При отборе проб воды использовали глубоководный пробоотборный комплекс карусельного типа, состоящий из 12 батометров и зонда гидрологического БВЕ19р1ш У2 (США). Для ускорения и оптимизации обработки гидрохимических проб "первого дня" применяли судовой проточный измеритель биогенных элементов 8ап++ (Нидерланды). Определение нефтепродуктов проводили стандартным методом с экстракцией тетрахлорметаном, выделением углеводородных фракций методом колоночной хроматографии и ИК-регистрацией на концентратомере КН-2м. На акватории Азовского и Черного морей выполнено свыше 250 комплексных океанографических станций (рис. 1). Исследования осуществляли в основные гидрологические сезоны - весной, летом, осенью.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Таганрогский залив. В середине апреля в Таганрогском заливе температура воды изменялась

от 10,87 до 13,09 °С, соленость - от 0,55 епс (единицы практической солености) в кутовой части до 8,47 епс в центральной части залива. Выявлены существенные вертикальные градиенты температуры и солености, что свидетельствует о проникновении более холодных и плотных азовских вод в залив. Максимальные концентрации биогенных элементов отмечены в районах фронтальных зон, где происходит трансформация речных и азовских вод и рас-пресненной кутовой части залива, при этом в этой части залива концентрации аммонийного иона, нитрит-иона, фосфора и кремния в 2 раза превышали средние значения по заливу. Содержание кислорода в толще воды было равным или превышало значение насыщения. В середине мая на большей части залива отмечено однородное распределение температуры от поверхности ко дну, при этом наблюдалось плавное увеличение указанных параметров от кутовой части к горлу залива. При приближении к горлу залива отмечено выраженное влияние более соленых и холодных придонных азовских вод на распределение биогенных элементов и планктона.

В конце июня на большей части залива установилась выраженная гомотермия с температурой воды, превышающей 30 °С, что привело в начале июля к

появлению выраженных заморных зон и случаям массовой гибели рыб. Концентрации аммонийного иона, нитрит-иона, фосфора так же, как и весной, в 2-3 раза превышали средние значения по заливу. Пространственное распределение кремния было неоднородным и имело два максимума: один был приурочен к кутовой части залива и обусловлен развитием солоноводных мелких диатомовых водорослей, второй максимум был отмечен в западной части залива и обусловлен развитием морских диатомовых водорослей.

Осенью с началом штормов гомотермия вод залива нарушилась. В октябре отмечена выраженная стратификация вод: поверхностные воды теплые и распресненные, придонные воды более холодные и плотные. В центре залива в придонном слое отмечены линзы распресненных вод, что обусловлено сложившейся синоптической ситуацией и преобладанием в течение нескольких суток устойчивых ветров восточных румбов. В октябре уровни содержания биогенных элементов снизились по сравнению с летним периодом в 1,5 раза: концентрации аммонийного иона снизились до аналитического нуля, что свидетельствует об активной утилизации его фитопланктоном, содержание кремния резко возросло с максимумом 5,38 мкг/л в кутовой части залива. В ноябре отмечены высокие и редко регистрируемые концентрации нитритов - от 20,4 до 39,0 мкг/л. Такие концентрации характерны для зон массового развития и отмирания микроводорослей. Подтверждением служат пониженные концентрации аммонийного иона, являющегося источником генерации нитрит-иона, повышению концентрации КИ+ к выходу из залива соответствует спад концентрации N02". Наконец низкие концентрации нитратного иона свидетельствуют как о продолжении вегетации водорослей, так и о невысокой скорости бактериальной переработки нитритов в нитраты. Распределение концентрации NH+ через 10 суток существенно отличается от зарегистрированного ранее. Причина перестройки режима биогенных элементов - в изменении погодных условий: слабый ветер восточных румбов, штилевые условия и стратификация вод моря в первый период сменились усилением ветров западных румбов, нагонными явлениями, нарушением стратификации вод, взмучиванием донных осадков, что привело к резкому увеличением концентрации NH/+. В водах Азовского моря в зоне Мариуполя на обоих этапах исследования обнаружены значительно более высокие концентрации аммония, что может быть связано с промышленным загрязнением. Существенное изменение динамики и пространственного распределения аммонийного иона за сравнительно короткий период наблюдений подтверждает одну

из закономерностей химии вод Азовского моря -зависимость от погодных условий. В Таганрогском заливе концентрации N03 зарегистрированы на довольно низком уровне (ниже N02") с неравномерным "пятнистым" распределением по акватории. При повторном обследовании спустя 10 суток значения концентрации N0^ существенно увеличились с обычно наблюдаемым превышением концентраций N03 над N02".

Весной концентрация нефтепродуктов колебалась от 0,36 мг/л в устье Дона до 0,11 мг/л в заливе. Летом концентрации нефтепродуктов на всей акватории залива выросли в 2 раза и более, что связано с увеличением интенсивности судоходства. В ноябре показатели нефтяного загрязнения снизились в устье Дона, но остались высокими в заливе. В течение всего периода исследований максимальные концентрации углеводородов нефти отмечались в районе порта Мариуполь [16]. Летом в Таганрогском заливе 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.

Показать целиком