£1ЕЧКЫ1ЕШЖПШ В АКВАТОРИИ СОНИ
Доктор географических наук Петр ЗАВЬЯЛОВ, заместитель директора Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, доктор географических наук Петр МАККАВЕЕВ, заведующий лабораторией биогидрохимии того же института
Как антропогенные воздействия влияют на показатели качества вод акваторий Черного моря, примыкающих к устьям рек Мзымта, Сочи, Хоста, Кудепста, Битха и др. в черте города-курорта Сочи? Представить реальную картину загрязнений в этом районе помогают данные натурных и спутниковых наблюдений. На протяжении ряда лет их ведут сотрудники Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН.
О ЧЕМ ГОВОРИТ СТАТИСТИКА?
В целом по Мировому океану суммарный среднемноголетний объем стока рек оценивается примерно в 40 ООО км3 в год, что составляет около четверти приходной части водного баланса океана (остальные три четверти обеспечивают атмосферные осадки на его зеркало). Однако для отдельных шельфовых районов, а также внутренних и окраинных морей относительная роль материкового стока может быть на порядок выше, чем для всего океана. Для Черного моря этот показатель (около 340 км3 в год) превышает атмосферные осадки (240 км3 в год) и приближается к величине испарения (390 км3).
Речной сток — главный источник поступления в море растворенных и взвешенных веществ
материкового происхождения, в том числе продуктов антропогенного загрязнения. Так, по официальным данным Министерства природных ресурсов и экологии РФ в моря России сток ежегодно выносит 200 тыс. т аммонийного азота, 60 тыс. т фосфора, 50 тыс. т металлов (железа, меди, цинка и др.), 30 тыс. т нефтепродуктов, более 1 тыс. т фенолов. Эти и другие вещества материкового происхождения существенно и во многих случаях негативно влияют на экосистемы, поэтому предсказание путей распространения речного стока на морских шельфах — важная практическая задача.
Динамика данных процессов достаточно сложна и не до конца изучена. Покинув устье реки, материковые воды, растекаясь по поверхности, образуют в море характерные структуры, кото-
Вид с самолета на устье р. Мзымта. Сочи, Адлерский район, май 2013 г.
рые в современной литературе называют «речными плюмами». Пространственные их масштабы варьируют от десятков метров до десятков километров, а для крупных рек и сотен километров, при этом они в большинстве случаев сохраняют резко очерченные границы с окружающими морскими водами. Именно в динамике плюмов лежит ключ к пониманию процессов переноса терригенных (т.е. принесенных с суши) загрязнений в прибрежной зоне.
Будучи внутренней, почти замкнутой акваторией, Черное море* особенно подвержено влиянию речного стока. Число впадающих в него больших и малых рек приближается к 1000, из них в пределах России — свыше 30. Все они сравнительно малые, их общий среднемного-летний объем — около 7 км3 в год, что составляет лишь около 2% от общего пресноводного стока в Черное море, и поэтому в научной литературе им уделялось сравнительно мало внимания. Но являясь относительно незначительным компонентом водного баланса для моря в целом, их сток оказывает заметное влияние на систему суша-море в региональных масштабах, биологическую продуктивность российского черноморского шельфа, а также на качество вод в этом районе.
Проблема загрязнения особенно актуальна в акваториях вблизи крупных городов. В первую очередь это относится к Сочи — крупнейшему
*См.: М. Флинт. Черное море: проблемы и перспективы. — Наука в России, 2007, № 4 (прим. ред.).
курорту страны. Одним из источников опасности здесь являются промышленные и бытовые отходы, поступающие со стоком рек Мзымта, Сочи, Кудеп-ста, Хоста и др. Из опубликованных данных известно, что в воде рек в черте этого города концентрация нефтепродуктов превышает предельно допустимую в 10—15 раз, тяжелых металлов — в 3—5 раз. Дополнительным фактором ухудшения качества морских вод в Сочи в последние годы стало строительство, интенсивно проводившееся на ряде участков береговой линии, и особенно возведение новых портовых объектов в Адлере у устья р. Мзымта, а также в районе центрального морского вокзала вблизи устья р. Сочи. Шлейфы мутной воды с высоким содержанием взвешенных и растворенных органических веществ около речных устьев несут большие количества твердых бытовых отходов (пластиковые и стеклянные бутылки, полиэтиленовые пакеты, бумага, куски дерева и др.). Соприкасаясь с берегом у пляжей и набережных, насыщенные мусором речные плюмы существенно ухудшают рекреационные условия в ряде районов города-курорта.
НОВЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Мониторинг загрязнения и показателей качества морских вод в Сочи проводится на регулярной основе службами Росгидромета. Ценность этих наблюдений определяется долгосрочностью рядов данных. Однако их ограниченное пространственное и временное разрешение (насколько нам известно, в данном случае речь идет о 4 измерениях в год в 8 отдельных точках) не позволяет описать детали распределе-
Кудепста
Расположение полигонов и пример схемы организации измерений. Ломаная линия — путь движения судна, пронумерованы точки отбора проб; черные кружки — точки установки заякоренных измерителей течений, черный квадрат — точка установки портативной метеостанции.
ний загрязнителей, локализовать их источники, а также проследить за их синоптической динамикой под влиянием ветра и прибрежных морских течений. Эти задачи требуют организации измерений с гораздо большим разрешением, а также использования специальных численных моделей.
В этих целях в рамках ежегодных комплексных экспедиционных работ Института океанологии РАН в 2006 г. была начата специальная программа «Малые реки Черного моря». В 2009—2013 гг. исследования выполнялись в черте Большого Сочи (реки Мзымта, Кудепста, Хоста, Сочи, Битха и др.). Практически все экспедиции осуществлялись в один и тот же период года — весной (в мае), который в этом районе обычно соответствует паводковому стоку рек.
Измерения проводили с борта маломерного судна, и в каждом районе они были организованы в виде 3—5 поперечных берегу разрезов длиной до 4 км, обычно — от изобаты 5 м до изобаты 50 м, при расстоянии между соседними разрезами 1—3 км. На каждом из них выполняли несколько остановок («станций») для измерений и отбора проб воды. Непрерывную регистрацию параметров поверхностного слоя моря проводили и при движении судна на переходах. Для этого использовали специально разработанные в Институте океанологии РАН проточную зондирующую систему, а также ультрафиолетовый флуоресцентный лидар*. Проточные датчики регистрировали температуру и соленость, концен-
*Лидар — оптический радар для дистанционного зондирования воздушных и водных сред (прим. ред.).
трацию кислорода и отдельных химических компонентов в забортной воде по ходу судна, а лидар анализировал спектры флуоресценции растворенных и взвешенных в воде веществ и производил экспрессные определения концентрации хлорофилла, взвеси и растворенной органики. Таким образом обеспечивалось необычайно высокое для подобных измерений пространственное разрешение начиная с единиц метров.
Для исследования переноса загрязнений и терри-генных веществ на всех полигонах также устанавливали заякоренные станции, оснащенные измерителями скорости течения. Аналогичные приборы ставили и непосредственно в устьях рек, чтобы проследить за изменениями расхода речной воды. Наконец, на берегу действовала портативная метеостанция, и в течение всего периода измерений регистрировались 10-минутные осреднения скорости и направления ветра, а также основных метеоэлементов. Все данные затем обрабатывали в специально разработанной численной модели, о которой речь пойдет ниже.
ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОД
Для всех полигонов в горизонтальном распределении минеральной и общей взвеси, растворенной органики, а также большинства химических показателей на внутреннем шельфе четко прослеживаются области загрязненных вод в виде ярких плюмов, почти всегда приуроченных к речным устьям. Линейные размеры таких шлейфов различны для разных районов города — наиболее протяженные обычно наблюдались в Адлере вблизи устья р. Мзымта. Их
Ультрафиолетовый флуоресцентный лидар измеряет загрязнение в морской акватории города Сочи.
средние размеры составляют около 2 км (площадь соответствующей области достигает в среднем 4— 5 км2), однако отмечены и случаи «гигантских» шлейфов площадью свыше 50 км2. В наших наблюдениях рекордная протяженность полосы загрязнения от устья р. Мзымта составила 16 км. Интересно отметить, что эта река выносит в море на порядок больше терригенной взвеси, чем р. Сочи, хотя среднемного-летние мощности их стока отличаются лишь втрое. Вообще, стоковые структуры в приустьевых районах рек Сочи, Кудепста, Хоста и других имеют, как правило, существенно меньшие размеры, чем у Мзым-ты, но при этом не обязательно характеризуются меньшими концентрациями загрязнителей.
Так, например, общая концентрация растворенных органических веществ в морской воде вблизи устья малой речки Битха (район Лоо — Уч-Дере) превышает фоновые значения более чем в 15 раз, концентрация фосфатов — более чем втрое, кремния — в 18 раз, нитритов и нитратов — в 6 раз, а аммонийного азота — почти в 40 раз. Эта речка заслуживает отдельного обсуждения. Дело в том, что она протекает через крупнейший в Сочи полигон бытовых отходов. Вред, наносимый свалкой экологии региона, неоднократно являлся причиной протестных митингов и темой бурного обсуждения в местных и центральных средствах массовой информации. Однако степень и пространственный масштаб связанного с полигоном и стоком речки Битха загрязнения морских вод практически не исследовались. В наших измерениях впервые было показано, что оно в этом районе на самом деле крайне существенно. Правда, к счастью, загрязнение локализовано в относительно неболь-
шой по площади зоне и распространяется в основном в направлении района Дагомыс на вдольберего-вой полосе шириной 100—200 м и длиной порядка километра. Администрации расположенных в этой зоне курортных предприятий необходимо информировать о ситуации своих гостей и продумать меры защиты. Высокое содержание растворенных
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.