научная статья по теме УГЛЕВОДОРОДЫ В ВОДАХ И ДОННЫХ ОСАДКАХ ПРИБРЕЖНЫХ РАЙОНОВ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ Математика

Текст научной статьи на тему «УГЛЕВОДОРОДЫ В ВОДАХ И ДОННЫХ ОСАДКАХ ПРИБРЕЖНЫХ РАЙОНОВ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 464, № 3, с. 334-340

= ГЕОХИМИЯ

УДК 504.054

УГЛЕВОДОРОДЫ В ВОДАХ И ДОННЫХ ОСАДКАХ ПРИБРЕЖНЫХ РАЙОНОВ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ

© 2015 г. И. А. Немировская, академик РАН А. П. Лисицын

Поступило 30.01.2015 г.

Приводятся данные по содержанию и составу алифатических и полициклических ароматических углеводородов в поверхностном слое воды и донных осадках в сопоставлении с распределением общего органического углерода, взвеси, липидов и хлорофилла в Геленджикской и Голубой бухтах и в районе Большого Сочи. Активные процессы трансформации органических соединений в толще воды и на границе вода—дно привели к тому, что в составе алканов донных осадков исследованных районов Черного моря доминировали природные компоненты. Зона смешения речных вод с морскими выступает в качестве геохимического барьера, препятствующего попаданию основной части загрязнений, выносимых реками, в открытые морские районы.

Б01: 10.7868/80869565215270195

Черное море занимает одно из главных мест в Мировом океане по объемам танкерной транспортировки нефти и нефтепродуктов (далее — нефтепродуктов). Только через порт Новороссийск ежегодно перевозят 32 млн т нефтепродуктов, а в ближайшие 10 лет объем перекачки с учетом увеличения экспорта продуктов каспийских месторождений может увеличиться втрое [1]. Ежегодный поток нефтепродуктов при всех видах потерь при танкерных перевозках в Черном море оценивают в 9000 т [2]. Кроме того, большой вклад в загрязнение прибрежной зоны вносят отслужившие свой срок очистные сооружения, построенные на Черноморском побережье. Основными зонами риска в российском секторе Черного моря стали районы, прилегающие к городам Новороссийск, Сочи, Геленджик и Туапсе, а также места якорных стоянок, где сбрасывают в море технологические воды и фекально-бытовые отходы [3, 4]. Наиболее высокие концентрации углеводородов были установлены в районе портовых терминалов Новороссийска, в Цемесской бухте и вблизи морского терминала Каспийского трубопроводного консорциума в пос. Южная Озереев-ка, где содержание углеводородов колебалось в пределах 330—740 мкг/л и превышало ПДК в 6.5— 15 раз [5]. Повышенное содержание тяжелых смолистых соединений (16—24%) в составе суммарной экстрагируемой фракции характерна для трансформированного загрязнения, прошедшего

Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии наук, Москва E-mail: nemir@ocean.ru

стадию фракционирования. На побережье Новороссийского района отмечены многочисленные нефтяные агрегаты различного происхождения.

С целью определения загрязненности нефтепродуктами прибрежных районов северо-восточной части Черного моря были проведены исследования алифатических углеводородов (АУВ) в поверхностных водах и в донных осадках в Геленджикской и Голубой бухтах и в акватории малых рек (Мзымта, Кудепста, Битха) района Большого Сочи.

АУВ исследовали, сопоставляя с содержанием взвеси, Сорг, липидами, хлорофиллом (хл а). Взвесь выделяли методом фильтрации на предварительно отмытых соляной кислотой и взвешенных ядерных фильтрах диаметром 47 мм (размер пор 0.45 мкм). Для определения органических соединений (ОС) — липидов, АУВ, Сорг и хл а — их выделяли на стекловолокнистые фильтры ОБ/Б (0.7 мкм). Липиды экстрагировали метиленхло-ридом. Концентрацию липидов (до колоночной хроматографии на силикагеле) и АУВ (после колоночной хроматографии на силикагеле) определяли методом ИК-спектроскопии, Сорг — методом сухого сожжения, хл а — флуориметрическим методом, состав взвеси — с помощью сканирующего электронного микроскопа. Подробности методик описаны в работах [6, 7].

В Голубой и Геленджикской бухтах летом 2012 г. концентрации АУВ оказались близкими (табл. 1). Их среднее содержание (9—11 мкг/л) было даже ниже фонового уровня для прибрежных морских районов — 20 мкг/л [6] — и намного ниже ПДК для нефтяных углеводородов — 50 мкг/л. Столь низ-

Таблица 1. Концентрации органических соединений (мкг/л) во взвеси поверхностных вод

Район Год АУВ Липиды Хлорофилл a Взвесь, мг/л

Геленджикская бухта 2012 5 -1 5 9 2 2- 40 3 1 0. 25 - 1.90 0 .60 0 . 58 - 1.62 0.90

2013 11- 42 20 3 3- 10 0 58 0. 15 - 1.30 0 .30 -

Голубая бухта 2012 9 -1 3 1 1 29- 53 3 5 0. 40 - 2.1 0 0 .80 0 . 71 - 2.62 1 .31

2013 10- 29 1 8 4 0- 63 49 0. 13 - 0.2 1 0 .16 -

р. Мзымта — Черное море 2013 3 8 - 23 8 61 88- 743 240 0. 14 - 0.35 0 .26 1 . 38 - 31. 57 1 2.03

2014 19- 84 7 1- 35 7 0. 25 - 1.65 1 . 22 - 8.6 9

39 1 16 1 .11 4.20

р. Кудепста — Черное море 2013 19- 35 26 58- 15 6 99 0. 15 - 0.37 0 .28 1 . 61 - 2.1 1 1 .73

2014 4 - 23 9 - 98 0. 36 - 1.03 1 . 16 - 7 .3 6

1 3 47 0 .59 3 .05

р. Сочи — Черное море 2014 8 -1 4 1 1 34- 72 5 3 0. 62 - 1.73 1 .19 2 .90 - 3.25 3 .09

р. Битха — Черное море 2014 3 2 - 675 118 84- 875 208 0. 91 -2.46 1 .55 1 . 87 - 3.0 6 2 .32

Примечание. В числителе приведен интервал концентраций, в знаменателе — средняя концентрация.

кие концентрации АУВ согласуются с данными спутникового мониторинга, который не обнаружил наличие нефтяных пленок в этом районе во время наших исследований.

В Геленджикской бухте повышенные концентрации АУВ (рис. 1а), так же как и хл а, приурочены к береговой зоне, в особенности к ее восточной части. Такое же распределение АУВ в поверхностных водах было отмечено в этом районе в 2010 г. [8] и, скорее всего, обусловлено их поступлением с загрязнением и динамикой вод. Основной водный поток поступает в Геленджикскую бухту через центр горловины, доходит до берега и образует водовороты в западной части и (более сильный) в восточной. Западная часть бухты вентилируется лучше восточной, где выходящая вода может несколько раз вовлекаться в круговорот. Поэтому концентрирование АУВ, хл а и взвеси происходит на востоке бухты. Кроме того, впадение р. Су-Аран в этом районе также влияет на распределение изучаемых соединений.

В Голубой бухте более высокие концентрации АУВ наблюдали в центральной части (рис. 1б). Связано это, скорее всего, со сварочными работами по утилизации сухогруза "Ibrahim", который ранее сел здесь на мель. Согласно данным скани-

рующего электронного микроскопа, основу взвеси этого района составили сферы сгорания, а на прибрежных станциях — обломки минеральных частиц, диатомовые водоросли и кокколитофто-риды. В отличие от АУВ повышенные концентрации хл а приурочены к северной части бухты, к месту впадения р. Ашамба. Влияние биогенных частиц на состав взвеси подтверждает наличие линейной зависимости между концентрациями взвеси и хл а: хл = 0.99свз — 0.26, г2 = 0.74, т.е. распределение хл а в отличие от распределения АУВ в основном зависит от концентрации взвеси и определяется биологическими процессами.

В 2013 гг. в Геленджикской и Голубой бухтах содержание АУВ в поверхностных водах возросло (в среднем до 18—20 мкг/л, табл. 1), но также оставалось ниже значений ПДК для нефтяных углеводородов. Район повышенных концентраций АУВ в Геленджикской бухте сместился на северо-запад, но по-прежнему оставался в прибрежной зоне (рис. 1в). При этом концентрация хл а уменьшилась в 2 раза (табл. 1). Концентрирование АУВ происходило на выходе из бухты (рис. 1г) и не совпадало с распределением хл а. Последнее обусловлено разным генезисом этих ОС. Зависимости между хл а и АУВ наблюдаются при биоген-

336

НЕМИРОВСКАЯ, ЛИСИЦЫН

с.ш. 44.58°

с.ш. 44.576°

44.574°

44.572°

44.570° ^

44.55°

38.025° 38.035° 38.045° 38.055° 38.065° 38.075° 37.977° 37.979° 37.981° 37.983° 37.985°

о

о

Рис. 1. Распределение концентраций АУВ (мкг/л) в Геленджикской (а, б) и Голубой (в, г) бухтах (а, в — 2012 г., б, г — 2013 г.).

ном автохтонном происхождении АУВ, так как хл а характеризует биогенную часть взвеси [9].

Состав алканов в интегральных пробах, выделенных из поверхностных вод, оказался близким для Геленджикской и Голубой бухт. Доминировали биогенные низкомолекулярные автохтонные алканы. Отношение низкомолекулярных к высокомолекулярным гомологам колебалось от 4 до 5. Основной источник АУВ — фитопланктон, о чем свидетельствовал максимум содержания при н-С17, а увеличение содержания гомологов н-С20, н-С22 указывает на их микробную трансформацию. Плавное распределение гомологов в высокомолекулярной области (СР1 = 0.95—1.07, СР1 — отношение величин содержания нечетных и четных н-алканов в области С25-35) может указывать на присутствие выветренных нефтяных углеводородов.

Донные осадки Голубой и Геленджикской бухт, отобранные летом 2013 г., в основном были представлены заиленным песчанистым материалом с влажностью от 21 до 45%. Содержание АУВ изменялось от 25 до 252 мкг/г в Геленджикской и от 16

до 103 мкг/г в Голубой бухтах (табл. 2) и от 0.5 до 6.5% в составе Сорг (рис. 2). Концентрация АУВ так же как ОС в целом, определяет гранулометрический состав осадков [6]. Поэтому наиболее высокие концентрации АУВ приурочены к донным отложениям с повышенным содержанием илистой фракции. Величины концентраций АУВ превышали фоновое содержание (для песчанистых осадков — 10 мкг/г, для илистых — 50 мкг/г и в составе Сорг < 1% [6, 10, 11]), что обычно связывают с нефтяным загрязнением. Такие результаты согласуются с данными, полученными ранее для прибрежных осадков российского шельфа (15— 170 мкг/г) [10], а также для глубоководных осадков Черного моря (10—103 мкг/г) [11] и устья Дуная (20—179 мкг/г) [6]. Этим подтверждается повышенная сорбционная емкость тонкодисперсного материала по отношению к АУВ. Уровни этих углеводородов совпали с концентрациями АУВ в осадках Средиземного моря, но они значительно ниже, чем в акваториях с постоянными нефтяными поступлениями [6, 12].

Таблица 2. Содержание органических соединений в поверхностном слое донных осадков

Район Количество проб АУВ, мкг/г С % Влажность, %

интервал среднее интервал среднее интервал среднее

2013 г.

Геленджикская бухта 8 25-252 62 0.063-0.592 0.323 20.9-33.7 27.9

Голубая бухта 6 16-103 38 0.021-1.975 0.816 20.6-45.1 29.7

2014 г.

р. Сочи 4 30-43 33 0.125-0.269 0.160 23.0-25.0 24.3

р. Мзымта—Кудепста 6 20-119 52.4 0.064-0.349 0.150 21.6-25.8 23.2

р. Битха 8 5-60 21.5 0.069-0.14

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