Геоэкологическая характеристика лицензионного участка «Лаганский» Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 502.31/.53

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИЦЕНЗИОННОГО УЧАСТКА «ЛАГАНСКИЙ»

© Монахов С.К., Есина О.И.

ГУ «Каспийский морской научно-исследовательский центр»

Дана геоэкологическая характеристика лицензионного участка «Лаганский», расположенного в северо-западной части Каспийского моря, включающая в себя краткое описание природных условий и антропогенной нагрузки на его акваторию. Приведены современные данные о загрязнении морской среды на участке «Лаганский»

The article presents a geoecologic description of the license area "Lagansky", located in the north-western part of the Caspian Sea, comprising a brief description of natural conditions and anthropogenic load on its water area. The article provides the reader with up-to-date data on marine environment pollution at the license area "Lagansky.

Ключевые слова: природные условия, антропогенная нагрузка, загрязнение морской среды

Key words: natural conditions, anthropogenic load, marine environment pollution

Геэкологическая характеристика того или иного участка поверхности Земли традиционно включает в себя два основных раздела, первый из которых посвящен описанию природных условий, а во втором описываются особенности антропогенной нагрузки на этот участок. Настоящая геоэкологическая характеристика основывается на данных комплексных экологических исследований, которые проводятся на участке «Лаганский», начиная с 2005 гожа.

Лицензионный участок «Лаганский» примыкает к территории Республики Калмыкия. Его сухопутная граница проходит от ильменя Татарская Бороздина на севере до места впадения реки Кумы в Кизлярский залив на юге. Северная граница пересекает Волго-Каспийский канал вблизи о. Искусственный и следует в направлении о. Чистая банка. Южная граница следует выше банки Тюленьей в направлении Астраханского рейда. Восточная граница участка проходит от о.Чистая банка до Астраханского рейда, но не прямо, а прижимаясь к берегу и пересекаясь с Волго-Каспийским каналом.

Лицензионный участок «Лаганский» отличается мелководностью, на большей части его акватории глубина моря не превышает 1-2 метров и только в юго-восточном секторе участка, в районе Астраханского рейда она увеличивается до 4-5 метров. Для данного района характерно также наличие островов (Иван-Караул, Чапурьей Косы) и банок (Песчаная, Часовая, Становая). Кроме того, правая и левая бровки Волги-Каспийского канала, проходящего через лицензионный участок, представляют собой череду островов и отмелей, покрытых растительностью.

Зарослями водной растительности покрыта вся прибрежная акватория шириной от 5 до 15 км и глубиной менее 1 метра. В надводной растительности преобладает тростник, встречаются рогоз, клубнекамыш, осока. В мягкой подводной растительности преобладают шелковник и роголистник, встречаются рдесты, хара, уруть, полушник, водяная сеточка. Доминирующими фракциями донных отложений являются мелкий песок и алеврит, алевритовые отложения приурочены к району прохождения второго колена Волго-Каспийского канала, где речные воды распластываются по акватории.

Благодаря расположению моря в средних широтах, и в центре материка, а также окружающим море полупустыням и мелководности Северного Каспия, климат района имеет континентальный характер. Влияние моря на атмосферные процессы выражено слабо и проявляется в основном в бризовой циркуляции. Над рассматриваемой акваторией преобладают восточные и северо-западные ветра. Характер атмосферной циркуляции подвержен сезонным и многолетним изменениям. Усиление штормовой активности наблюдается весной и осенью, когда увеличивается повторяемость восточных ветров. Зимой и особенно летом скорость ветра снижается. Для настоящего времени характерны снижение штормовой активности и уменьшение конти-нентальности климата за счет повышения зимних температур.

Основными факторами формирования гидрологического режима являются солнечная радиация, речной сток, колебания уровня моря и мелководность рассматриваемой акватории. Благодаря последнему обстоятельству море быстро прогревается и столь же быстро остывает, а зимой покрывается льдом. Вся северная часть акватории занята пресными речными водами, только в южном и центральном районах участка иногда наблюдается адвекция солоноватых вод соленостью не более 4-5%о. Из-за Волго-Каспийского канала, по которому следует струя волжских вод, мелководье, расположенное между каналом и берегом, изолировано от остальной акватории Северного Каспия. Ветровые условия сами по себе мало влияют на водообмен между отмелыми и приглубыми районами акватории. Более значимым является влияние сгон-но-нагонных колебаний уровня моря.

Основными факторами формирования гидрохимического режима являются речной сток, трансформация химического состава воды на геохимическом барьере «река-море» и высокая активность «живого вещества». В зоне 0-2% промилле речные воды по минеральному составу полностью трансформируются в морские воды. Концентрация растворенных газов (кислорода, диоксида углерода) в условиях, благоприятствующих газообмену с атмосферой, близка к значениям их растворимости в воде. Ее сезонные изменения в этих условиях в основном определяются колебаниями температуры воды.

При затруднении газообмена на мелководье в зарослях водной растительности или подо льдом возможно возникновение гипоксии. На концентрацию биогенных элементов (К, Р, 81) влияет их поступление с речными водами и вовлечение в биогеохимический круговорот. В свою очередь на концентрацию соединений, вовлеченных в круговорот, влияет баланс продук-ционно-деструкционных процессов. Например, наибольшая концентрация нитратного азота в водах участка «Лаганский» наблюдается летом во время половодья, а наибольшая концентрация аммонийного азота - осенью во время отмирания водной растительности.

В связи с низкой соленостью в составе планктона и бентоса преобладают виды, относящиеся к пресноводному и солоноватоводному комплексам. Весной в фитопланктоне по численности и биомассе преобладают диатомовые водоросли, а осенью - синезеленые водоросли. Биомасса водорослей достигает 5-10 г/м3, наибольшие значения биомассы фитопланктона наблюдаются осенью. Весной в зоопланктоне по численности и биомассе преобладают личинки моллюсков, осенью - ветвистоусые рачки и коловратки. От весны к осени численность и биомасса зоопланктона возрастает, соответственно до 100-125 тыс. экз/м3 и 1,0-1,4 г/м3. В зообен-тосе весной и осенью по численности преобладают олигохеты, вслед за ними весной идут ракообразные, а осенью - хирономиды. По биомассе весной и осенью доминируют черви и моллюски. От весны к осени биомасса бентоса снижается за счет выедания рыбами ракообразных и хирономид. Приведенные данные указывают, что акватории в целом свойствен высокий уровень биологической продуктивности.

На акватории участка «Лаганский» встречаются речные (туводные), полупроходные, проходные и морские рыбы. Наиболее многочисленными среди полупроходных и речных рыб являются вобла и лещ, реже встречаются судак, сом, сазан, синец, чехонь, карась, красноперка, густера, линь, щука. Численность этих рыб, как правило, возрастает от весны к осени за счет нового поколения (сеголетков). При проведении траловых съемок на участке «Лаганский» весной и осенью 2005 года была выловлена только одна севрюга, тогда как еще несколько лет

назад численность осетровых рыб на этом участке была относительно высокой (например, численность севрюги в 2000 году составляла 23 экз/трал). Среди морских рыб, встречающихся на участке «Лаганский», по численности абсолютно доминирует обыкновенная килька (до 90% и более), менее многочисленна атерина, и еще реже (не более 1% по численности) встречаются сельди. На глубинах более 2 метров обитают бычки, местами образующие достаточно плотные скопления. Редким гостем на рассматриваемой акватории является каспийский тюлень - единственный вид морских млекопитающих, обитающий в Каспийском море. Благодаря гидробиологическим условиям участок «Лаганский» представляет особую ценность для нагула обыкновенной кильки, питающейся планктонными рачками, а также для молоди воблы и леща, потребляющей донных ракообразных и хирономид. По данным наблюдений за бычковыми рыбами их физиологическое состояние ухудшается от весны к осени, что вообще свойственно бен-тосоядным рыбам Северного Каспия в связи с аккумуляцией донными животными загрязняющих веществ, поступающих с речным стоком.

Водоплавающие птицы, обитающие на участке «Лаганский» типичны для морских мелководий Северного Каспия. Их численность и видовой состав подвержены сезонным изменениям, так как рассматриваемый район, как и в целом устьевая область Волги, являются одним из крупнейших в Евразии, регионов миграции птиц. Среди птиц - постоянных обитателей акватории преобладают гусеобразные и чайковые. В прибрежных и островных зарослях гнездятся лебедь-шипун, кряква, серый гусь, красноносый нырок, поганки (большая, малая и краснощекая), белокрылая и белощекая крачки. Из аистообразных встречаются выпи (большая и малая) и цапли (белая, серая, рыжая, изредка желтая). На открытых участках кормятся бакланы, чайки и пеликаны. Весной и осенью рассматриваемая акватория является местом массовой концентрации перелетных птиц (лебедей, гусей, речных и нырковых уток). И среди пролетных птиц, и среди птиц, постоянно обитающих на акватории участка «Лаганский» есть виды, занесенные в Красную книгу РФ (кудрявый пеликан, черноголовый хохотун, малый лебедь, краснозобая казарка и т.д.)

Характеризуя антропогенную нагрузку на участок «Лаганский» следует отметить, что традиционные виды морской деятельности - судоходство и рыболовство - уже давно оказывают воздействие на окружающую среду рассматриваемой акватории. Наиболее мощным фактором воздействия стало возведение Волго-Каспийского канала, нарушившего естественный гидрологический режим устьевой области Волги, благодаря устойчивому перераспределению основной части речного стока в западную часть дельты и далее в направлении участка «Лаган-ский». Удлинение канала в его морской части, последовавшее вслед за резким снижением уровня моря в 1930-1940 гг., формирование вдоль его фарватера островов и отмелей способствовали изоляции северного района участка и ухудшению водообмена между ним и окружающей акваторией.

Практически этот район в настоящее время является заливом, заполненным пресной водой, обновление которой в основном происходит в период половодья. После возведения каскада ГЭС и водохранилищ на Волге, снижения объема и срезки пика половодья степень этого обновления уменьшилась. Следует отметить также, что в результате зарегулирования стока уменьшилось поступление взвешенных наносов в море, основной поток которых, благодаря Волго-Каспийскому каналу и, судя по распределению алевритовой фракции, в настоящее время практически минует рассматриваемую акваторию, донные отложения которой в основном сложены песчаными отложениями.

Совокупное действие всех названных факторов в сочетании со снижением уровня моря в двадцатом столетии способствовало повышению биологической продуктивности акватории участка «Лаганский», расширению за счет нее ареала обитания пресноводных рыб, а также водоплавающих птиц. В настоящее время биопродукционный потенциал акватории обеспечивает пищей не только пресноводных рыб, но и молодь полупроходных и проходных рыб, а также морских рыб, нагуливающихся на участке. Однако запасы ценных проходных и полупроходных рыб на акватории снизились за счет промысла и ухудшения условий воспроизводства, обу-

словленного зарегулированием стока. Реконструкция Волго-Каспийского канала, его расширение и углубление будет способствовать дальнейшей изоляции акватории, при этом ее рыбохо-зяйственная значимость станет еще больше зависеть от колебаний уровня моря. Ответвление Волго-Каспийского канала в направлении Лагани приведет к полной изоляции сектора, расположенного между двумя ветвями канала, его быстрому зарастанию и потере рыбохозяйствен-ной значимости.

Направление большей части водного стока и стока взвешенных наносов в западную часть дельты способствовало тому, что основной поток растворенных и взвешенных загрязняющих веществ также был направлен в эту сторону, т.е. в сторону участка «Лаганский». По данным наблюдений Росгидромета в период 1995-2004 гг. поступление растворенных загрязняющих веществ (ЗВ) с волжским стоком в Каспий в среднем за год составило: нефтяных углеводродов -56,4 тыс. тонн; железа - 50,6 тыс. тонн; цинка - 9,2 тыс. тонн, СПАВ - 8,0 тыс. тонн, меди и никеля - по 1,5 тыс. тонн; марганца, хрома, кобальта, свинца и кадмия - от 100 до 400 тонн, ртути - 14-15 тонн. При этом от 40 до 50% стока ЗВ приходится на период половодья, а от 60 до 70% стока ЗВ сосредоточено в западных рукавах дельты. Благодаря Волго-Каспийскому каналу большая часть стока загрязняющих веществ следует транзитом через участок «Лаган-ский». С другой стороны, слабый водообмен этого участка с окружающей акваторией благоприятствует накоплению загрязняющих веществ, поступивших на его акваторию во время половодья и при нагонах.

В 2009 году, как следует из данных, приведенных в таблице 1, из 21 гидрохимического показателя, концентрация которых определялась в водах участка «Лаганский» в апреле, июле и ноябре 2009 года и содержание которых нормируется в рыбохозяйственных водоемах, превышение ПДК зарегистрировано для 7 показателей: БПК5, фенолов, нефтепродуктов, железа, никеля, меди и бенз(а)пирена.

В соответствии с установленными критериями максимально разовое содержание загрязняющих веществ 1-2 класса опасности, превышающее ПДК в 5 и более раз, 3-4 класса опасности - в 50 и более раз считается экстремально-высоким (ЭВЗ). Высоким загрязнением (ВЗ) считается максимально разовое содержание загрязняющих веществ 1-2 класса опасности, превышающее ПДК в 3-5 раз, 3-4 класса опасности - в 10-50 раз (для нефтепродуктов, фенолов, соединений меди, железа и марганца - от 30 до 50 раз).

В 2009 году на участке «Лаганский» случаев ЭВЗ и ВЗ не зафиксировано. Биохимическое потребление кислорода в апреле превышало норму в 10 % проб, в июле - в 100 %; в ноябре величина БПК вошла в рамки норматива. Изменение средней концентрации в течение года - 0,8 ПДК - 1,8 ПДК - 0,4 ПДК; изменение максимальной концентрации - 1,2 ПДК - 2 ПДК- 0,5

Концентрация фенолов превышала ПДК в апреле в 77% проб, в июле - в 83%, в ноябре -в 100%. Изменение средней концентрации в течение года - 2 ПДК - 2 ПДК - 4 ПДК; изменение максимальной концентрации - 2 ПДК - 4 ПДК- 4 ПДК.

Концентрация нефтепродуктов превышала ПДК в апреле в 47% проб, в июле - в 83%, в ноябре - 100%. Изменение средней концентрации в течение года - 1,2 ПДК - 1,4 ПДК - 2 ПДК; максимальная концентрация составляла 2 ПДК.

Концентрация железа превышала ПДК в 100% проб в течение всего года. Средняя концентрация составляла 2 ПДК, максимальная - 3-4 ПДК.

ПДК.

о о

о о

СХ1 см

01 О!

^

а> ч—5 с

си Е

са а.

м о

(0 си

о. >

си

к хз

^

О СП

с; о

о о

Ь£ о

О си

го

'со

О со

О

О СС

о.

^ О

о

со

си

г~

1—

к

1_ ><

О с; СП О

о о

Ь£ о

О си

О о

а> си

1_ О

Таблица 1

Нормируемые показатели загрязненности морских вод на участке «Лаганский» в апреле, июле и ноябре 2009 года. Повторяемость значений, превышающих ПДК для рыбохозяйственных водоемов (°Л

Нормируемые показатели Концентрация Повторяемость, % ПДК

апрель июль ноябрь

сред макс сред макс сред макс апрель июль ноябрь

Кислород, мг/л 11,6 12,4 8,3 8,7 11,4 12,5 0 0 0 не менее 4

БПК5, мг/л 1,6 2,4 3,6 4,2 0,72 0,97 10 100 0 2

Фосфаты, мкг/л. 6,7 9,0 6,0 7,4 4,9 8,5 0 0 0 50

Нитраты, мкг/л. 11,8 13,8 10,7 13,8 13,3 17,8 0 0 0 40000

Нитриты, мкг/л. 1,97 2,36 2,43 2,84 2,49 2,76 0 0 0 80

Аммоний, мкг/л 188 256 277 352 153 228 0 0 0 500

СПАВ, мг/л 0,06 0,08 0,04 0,06 0,05 0,06 0 0 0 0,1

Фенолы, иг/л 0,002 0,002 0,002 0,004 0,004 0,004 77 83 100 0,001

Нефтепродукты, мг/л 0,06 0,09 0,07 0,10 0,10 0,11 47 83 100 0,05

Железо, мг/л 0,11 0,23 0,12 0,20 0,12 0,17 100 100 100 0,05

Цинк, мкг/л 13,1 39,4 11,4 20,4 12,4 22,4 0 0 0 50

Никель, мкг/л 7,6 12,3 9,1 17,8 10,7 15,6 3 40 60 10

Медь, мкг/л 7,9 16,1 8,6 15,5 9,6 17,4 77 100 100 5

Марганец, мкг/л 6,2 13,1 7,2 12,8 5,2 10,4 0 0 0 50

Кадмий, мкг/л 0,23 0,46 0,15 0,33 0,23 0,39 0 0 0 10

Свинец, мкг/л 0,7 1,6 1,5 2,5 1,9 3,2 0 0 0 10

Барий, мкг/л 21,4 26,0 15,4 25,5 17,4 32,3 0 0 0 740

Ртуть, мкг/л 0,02 0,02 0,01 0,02 0,01 0,02 0 0 0 0,1

Мышьяк, мкг/л 3,7 7,7 2,7 5,4 2,4 3,0 0 0 0 10

Нафталин (нг/л) 510 559 541 593 571 584 0 0 0 4000

Бенз(а)пирен (нг/л) 4,64 6,30 5,11 8,56 3,98 5,63 30 47 27 5

(£> О

Концентрация никеля превышала ПДК в апреле в 3% проб, в июле - в 40 %, в ноябре - в 60%. Изменение средней концентрации в течение года - 0,8 ПДК - 0,9 ПДК - 1 ПДК; изменение максимальной концентрации - 1,2 ПДК - 1,8 ПДК- 1,5 ПДК.

Концентрация меди превышала ПДК в апреле в 77% проб, в июле и ноябре в 100%. Изменение средней концентрации в течение года - 1,6 ПДК - 1,7 ПДК - 2 ПДК; изменение максимальной концентрации - 3- 3,5 ПДК.

Концентрация бенз(а)пирена превышала ПДК в апреле в 30% проб, в июле - в 47%, в ноябре - в 27%. Изменение средней концентрации в течение года - 0,9 ПДК - 1 ПДК - 0,8 ПДК; изменение максимальной концентрации - 1,2 ПДК - 1,7 ПДК- 1 ПДК.

Таким образом, по гидрохимическим данным наиболее высокий уровень загрязнения вод наблюдался в осенний сезон. Тем самым эти данные подтверждают результаты токсикологических исследований, также указывающих на осеннее ухудшение качества вод. Комплексная оценка качества вод с использованием ИЗВ также подтверждает эту динамику. Судя по данным, приведенным в таблице 2, воды на участке «Лаганский» весной и летом относились к «умеренно загрязненным», тогда как осенью акватория была «загрязненной». Комплексная оценка качества вод также указывает, что сезонное ухудшение качества вод в основном произошло за счет повышения концентрации нефтепродуктов и фенолов.

Таблица 2

Индекс загрязнения вод на участке «Лаганский» в апреле, июле и ноябре 2009 года

Апрель Июль Ноябрь

1,03 (умеренно загрязненные) 1,17 (умеренно загрязненные) 1,71 (загрязненные)

Результаты анализа содержания загрязняющих веществ в донных отложениях на участке «Лаганский» свидетельствуют об относительно благоприятной обстановке. Сравнение с зарубежными нормами показывает, что донные осадки исследуемого района являются относительно чистыми (табл. 3), хотя в части проб концентрация фенолов, меди и никеля превышала пределы, установленные зарубежными нормативами (Нидерланды). Следует отметить, что речь идет о максимальной концентрации. Превышение составляло 1,8 для фенолов (ноябрь); 1,1 для меди (апрель) и 1,3 для никеля (апрель).

В ближайшем будущем следует ожидать увеличения антропогенной нагрузки на участок «Лаганский», связанного с реализацией проектов расширения судоходного сообщения между Каспийским и Черным морями, а также с прокладкой трубопроводов от нефтегазовых месторождений Северного Каспия к нефтегазоперерабатывающим предприятиям Калмыкии и Ставрополья. Открытие на участке «Лаганский» промышленных запасов нефти и газа и их последующее освоение также может внести весомый вклад в повышение антропогенной нагрузки на акваторию участка «Лаганский».

о сэ

Т-

о о

см см

01 О!

^

О) с

Н си Е

т о.

м о

го си

а. >

„ си

к "О

^ >

О О)

с; о

о о

^ о

о си

го

"со

О со

О

о СС

о.

^ О

£

О

со

си

1—

к

>

О с; О) о

о о

^ о

о си

о о

ш си

|_ О

Таблица 3

Показатели загрязненности донных отложений на участке «Лаганский» в сравнении с зарубежными нормативами

качества донных отложений в апреле, июле и ноябре 2009 года

Показатели Концентрация Зарубежные нормативы качества ДО

Апрель Июль Ноябрь

средний макс средний макс средний макс

НУ, м кг/кг 1,9 3,9 2,2 3,6 2,4 4,0 50,0

СПАВ, мкг/кг 1,0 3,7 1,6 2,8 1,8 2,6 —

Фенолы, мкг/кг 0,03 0,08 0,04 0,08 0,05 0,09 0,05

Ртуть, мкг/кг 0,02 0,03 0,03 0,11 0,05 0,22 0,3

Свинец, мкг/кг 1,9 3,5 1,5 2,6 1,2 1,6 85,0

Кадмий, мкг/кг 0,10 0,27 0,09 0,20 0,14 0,26 0,8

Медь, мкг/кг 17,1 38,4 14,4 29,4 13,5 24,0 35

Марганец, мкг/кг 31 62 44,8 85,6 57,2 79,9 —

Железо, мкг/кг 2356 3373 2659 3833 2452 3000 —

Никель, мкг/кг 22,7 47,0 17,2 30,9 15,0 22,6 35

Цинк, мкг/кг 7,7 19,7 10,9 16,1 10,3 28,4 140

Барий, мкг/кг 16,7 41,7 10,8 27,6 12,5 19,9 —

Хром, мкг/кг 3,2 7,3 2,9 5,2 3,1 5,5 100

Мышьяк, мкг/кг 0,5 0,8 0,7 1,3 0,7 1,2 29

Сумма ПАУ мкг/кг 17,0 24,2 17,1 24,0 17,2 20,1 40000

00 о