научная статья по теме СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ УГЛЕВОДОРОДОВ В ДОННЫХ ОСАДКАХ САХАЛИНСКОГО ШЕЛЬФА Геология

Текст научной статьи на тему «СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ УГЛЕВОДОРОДОВ В ДОННЫХ ОСАДКАХ САХАЛИНСКОГО ШЕЛЬФА»

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.

Показать целиком