ГЕОХИМИЯ, 2008, № 4, с. 414-421
СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ УГЛЕВОДОРОДОВ В ДОННЫХ ОСАДКАХ САХАЛИНСКОГО ШЕЛЬФА
© 2008 г. И. А. Немировская
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117851 Москва, Нахимовский просп., 36 Поступила в редакцию 09.10.2006 г.
Проведено исследование алифатических и полициклических ароматических углеводородов в поверхностном слое донных осадков восточной части шельфа о. Сахалин (лето 2002 г). Установлено, что концентрации углеводородов после начала разработки месторождений изменились по сравнению с предыдущими годами. Согласно распределению маркеров в составе углеводородов, в донных осадках доминируют аллохтонные (терригенные) наиболее устойчивые соединения. Наличие трансформированных антропогенных нефтяных алканов, не обнаруженных ранее, может свидетельствовать о возрастающем загрязнении исследуемого района.
В настоящее время шельф о. Сахалин стал основным нефтегазоносным районом Дальнего Востока России [1]. В его пределах разведано 384 млн. т нефти и около 1 трлн. м3 газа. Сахалинский шельф загрязняется предприятиями угле- нефте- и газодобычи, целлюлозно-бумажными комбинатами, рыбопромысловыми и перерабатывающими судами, сточными водами коммунальных объектов. Ежегодное поступление нефтепродуктов в юго-западную часть моря с речным стоком по разным оценкам колеблется от 0.08 [2] до 2.13 [3] тыс. т. Согласно проводимыми Роскомгидрометом авиа наблюдениям, весной интенсивное пленочное загрязнение нефтью прослеживалось в северной части моря в заливе Шелихова и в Тайской губе [2]. Это связано с активным таянием льда, аккумулировавшего нефтепродукты в зимний период. Реализация на шельфе о. Сахалин таких масштабных проектов, как "Сахалин-1" и "Сахалин-2" уже приводит к возникновению различных экологических проблем [4]. Поэтому нефтяные УВ относятся к основным компонентам, загрязняющим морские воды и донные осадки этого района.
Проведенные нами исследования до разработки месторождений показали, что в открытых водах Охотского моря, за исключением восточной части сахалинского шельфа, концентрации алифатических УВ в растворенной форме (АУВр) довольно стабильны, и их средние значения изменялись в поверхностных водах в диапазоне 15-23 мкг/л, а в придонных - 18.3-21 [5]. В латеральном распределении, в пределах месторождений Лозин, Баутин и Аркутун-Даги дисперсия концентраций довольно высокая и для АУВр значения среднеквадратичного отклонения (а) составили 18-31% от средней величины, а для АУВв (во взвешанной форме) в пределах месторождения Баутин в придонных водах -68% [6].
В 1993 г. максимальные концентрации АУВр с очень высоким градиентом на соседних станциях были установлены на восточном шельфе о. Сахалин в районе Пильтун-Астохского месторождения в акватории нефтяной вышки: 15-2172 мкг/л [5]. Значения а здесь превышали среднюю величину более чем в 2 раза с максимальной степенью накопления АУВр в ПМС 13.2. Область с аномально высокими концентрациями АУВ охватывала лишь северную часть исследованного района. Перепады концентраций здесь достигали 2-х порядков на соседних станциях. В южной части в районе Луньско-го месторождения, их концентрации были близки к фоновым.
Донные осадки различных районов Охотского моря и сахалинского шельфа характеризовались довольно низким содержанием АУВ, по сравнению с менее продуктивными акваториями [5]. Это обусловлено сравнительно низким содержанием органического вещества (ОВ) в осадках, что может быть связано с коротким вегетационным периодом диатомовых водорослей и соответственно низкими среднегодовыми величинами биомассы [7]. Кроме того, в биогенном ОВ взвеси доминируют быстро разлагающиеся белки и углеводы [8]. Однако доля АУВ в составе Сорг (0.07-0.62%) зачастую превышала таковую в донных осадках продуктивных районов, где она достигала лишь 0.34% [9].
С целью определения содержания и состава УВ после начала освоения месторождений летом 2002 г. был проведен отбор проб донных осадков на участке от северо-восточной оконечности о. Сахалин до залива Терпения (рис. 1). Потоки вещества из различных сфер земли в конечном итоге поступают в донные осадки, которые становятся природным самописцем работы других сфер и возникают за счет накопления их вещества [10].
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Методика анализа УВ совпадала с использованной в 1993 и 1994 гг. [2, 3]. УВ выделяли из влажных проб донных осадков хлороформом [9]; для удаления поровой, пленочной и сорбированной влаги к пробам перед экстракцией добавляли безводный сернокислый натрий (из расчета 1 : 2.5 - для песка и 1.3 : 1 - для пелитового ила), который образует кристаллогидраты и приводит к осушению пробы. Для пересчета концентраций АУВ в концентрации Сорг использовали коэффициент 0.86 [11].
Отдельные углеводородные фракции выделяли методом колоночной хроматографии на силикаге-ле: АУВ - гексаном, а ПАУ - смесью гексана с бензолом (3 : 2) [12]. Содержание АУВ определяли ИК-методом (в эквиваленте смеси Симмарда: 37.5% изооктана, 37.5% гексадекана, 25% бензола) по полосе 2930 см-1 [13] на приборе IR-435 ("Shimadzu", Япония). Содержание алканов определяли методом капиллярной газовой хроматографии на хроматографе тВт (Франция), в качестве стандарта использовали сквалан.
Содержание и состав ПАУ определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на приборе Милихром-А02 ("Эконова", Россия); снабженным колонкой прон-тосил-120-5-С18ПАУ. В качестве элюента использовали смесь ацетонитрила с водой в градиентом режиме (с 75 до 100% ацетонитрила). Измерения проводили при 254 нм; идентификацию осуществляли по времени выхода индивидуальных полиаре-нов, полученных из лаборатории Environmental Protection Аgency (США). В результате были идентифицированы следующие незамещенные полиарены: фенантрен (Ф), антрацен (А), флуорантен (ФЛ), пи-рен (П), трифенилен (TP), хризен (ХР), перилен (ПЛ), бенз(а)пирен (БП), 1,12-бензперилен (БПЛ).
Определение Сорг в пробах донных осадков проводили методом сухого сожжения на анализаторе АН-7529.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Проведенные анализы показали, что среднее содержание изучаемых органических соединений изменилось по сравнению с предыдущими исследованиями (табл. 1), что может быть обусловлено несколькими причинами. Во-первых, были проанализированы осадки различных гранулометрических типов, а этот фактор является основным, контролирующим распределение органических соединений. Увеличение дисперсности осадков способствует концентрированию в них органических веществ, что неоднократно отмечалось для многих водоемов [9, 14, 15]. Наряду с избирательной сорбцией компонентов ОВ глинистыми минералами это связано с элиминацией лабильных ком-
55'
54'
53
52'
51
50°
49°
48° 1
Рис. 1. Схема расположения станций на шельфе о. Сахалин.
понентов до достижения ими дна, и накоплению наиболее устойчивых УВ в донных осадках. Поэтому среднее содержание Сорг, АУВ и ПАУ в пелито-вых осадках (2002 г.) было соответственно в 8.9, 1.8 и 2.6 раза выше, чем в грубодисперсных. Алевритовые осадки с примесью мелкозернистых песков обладают большей сорбционной емкостью, по срав-
145° 146°
Таблица 1. Содержание и состав углеводородов в поверхностном слое донных осадков шельфа о. Сахалин
Район работ, вид осадков
С %
орг
Концентрация, %
алифатические УВ
Концентрация, мкг/г
п X интервал а п X
Все пробы 51 0.39 0.03-1.85 0.36 52 19.5
Илы 10 1.07 0.9-1.90 0.47 10 29.5
Песчанистые 41 0.12 0.03-0.32 0.10 43 16.4
Район месторождений 22 0.19 0.04-1.85 0.38 22 23.6
интервал
% от
ПАУ
Концентрация, нг/г
а орг п X интервал а
19.2 1.41 22 15.8 3.1-58.7 13.1
20.6 0.75 3 34.7 15.9-58.7 31.3
14.8 1.37 19 13.1 3.1-33.4 9.1
22.2 2.37 11 19.3 5.9-58.7 16.4
% от С
орг
4-4
Сахалинский залив, пески
Илистые
Песчанистые
Сахалинский залив
9 0.14 0.07-0.29 0.06 9 3
2002 г. 3.4-89.9 11.9-89.9 3.4-54.4
4.6-89.9
1993 г. 1.2-7.6
2.4 0.27
6 2.1
0.9-4.1 1.2
Восточный шельф
2 10
28
1.3 0.18
0.25
1.15-1.40 0.06-0.27
0.09-1.56
0.09
0.37
2 10
25
19.6 11.1
7.5
15.4-23.7 6.2-16.5
1994 г. 3.5-20.5
3.6
3.8
0.15 0.62
0.3
25
4.1
2.2
2.1
3.9-4.3 0.9-3.5
0.5-10.3
Месторождения на восточном шельфе о. Сахалин
1.1
2.2
Лозин 25 0.06 0.03-0.12 0.02 25 3.0 1.0-7.6 1.5 0.5 25 1.8 1.5-3.9 0.6 3.2
Баутин 23 0.10 0.06-0.14 0.03 24 3.4 2.0-6.2 1.1 0.3 24 2.1 1.6-3.1 0.6 2.1
Аркутур-Да- 25 0.03 0.00-0.09 0.03 25 4.5 2.3-9.9 1.9 1.6 25 1.3 0.4-3.6 0.9 0.9
ги
п - количество проанализированных проб; х - средняя концентрация; а - стандартное отклонение.
нению с песками, что в свою очередь повышает содержание Сорг и УВ. Увеличение доли мелких фракций в донных осадках может быть обусловлено выемкой грунта в месте установки платформы и засыпки основания мелким песком [16]. В неактивных в сорбционном отношении осадках (гравий, песок) в большинстве случаев, так же как в осадках, исследованных ранее [9], концентрации АУВ не превышали 3-4 мкг/г, а ПАУ - 3-12 нг/г. Вместе с тем ОВ песчанистых осадков обогащено УВ, по сравнению с илистыми.
Для детализации групп АУВ в донных осадках был проведен корреляционный анализ их концентраций с гранулометрическим составом осадков, с Сорг, и с маркерами в составе УВ. Существование тесной связи между распределением Сорг и гранулометрическим составом осадков (Ма) подтверждают высокие значения коэффициента корреляции: г(Сорг - Мй) = 0.93. Между распределением Сорг и АУВ (г = 0.47) и Сорг и ПАУ (г = 0.66) связи слабее.
Наличие общих черт в латеральном распределении Сорг и УВ вызвано как процессами дифференциации, так и тяготением максимальных концентраций к тонкой фракции.
Однако кроме гранулометрического фактора, на распределение изучаемых органических соединений влияют и другие процессы, так как их концентрации отличаются большой вариабельностью (значения а сопоставимы со средними величинами, табл. 1). В некоторых случаях станции находились на небольшом расстоянии одна от другой, и среда современного осадконакопления практически не менялась. В частности, в районе месторождений при близком содержании Сорг (0.08-0.12%) концентрации АУВ измен
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.