Научная статья на тему 'Некоторые органические поллютанты в донных отложениях прибрежных акваторий острова Сахалин'

Некоторые органические поллютанты в донных отложениях прибрежных акваторий острова Сахалин Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
374
67
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Лишавская Т. С., Мощенко А. В., Чернова А. С.

В июне-июле 2001 г. с целью получения фоновых характеристик морской среды на участках установки нефтедобывающих платформ, в районах трасс морского трубопровода и других объектов инфраструктуры по фазе 2 развития проекта "Сахалин-2" были выполнены фоновые экологические съемки на акваториях ряда районов сахалинского шельфа. Показано, что пространственное распределение нефтяных углеводородов, фенолов и детергентов в донных отложениях большинства изученных акваторий отличается заметным своеобразием и, соответственно, коэффициенты корреляции их концентраций обычно невелики, а связь статистически незначима. Степень соответствия друг другу пространственных распределений этих соединений возрастает при увеличении уровня загрязнения акватории. Распределение нефтяных углеводородов, фенолов и детергентов в осадках мало зависит от гранулометрического состава и других физико-химических свойств донных отложений: влажности, реакции среды, окислительно-восстановительного потенциала, содержания органического углерода. Однако эти связи также возрастают по мере увеличения уровня загрязнения среды.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Лишавская Т. С., Мощенко А. В., Чернова А. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Interrelation of some organic contaminants and bottom sediment properties at the north-east shelf and inshore waters of Sakhalin Island

Water ecological studies were executed in some areas of the Sakhalin shelf and adjacent inshore areas in June-July, 2001 with the goal of deriving the background parameters of marine environment at the sites of oil-producing platforms installation, along the route of underwater pipeline, and at other infrastructure objects of the phase 2 of "Sakhalin-2" project. Spatial distribution of petroleum hydrocarbons, phenols and detergents in bottom sediments is distinguished by a noticeable originality and, accordingly, the coefficients of correlation between their concentrations are usually low, and links are statistically insignificant. The extent of matching of spatial distributions of these compounds increases under magnification of contamination of a water area. The distributions of petroleum hydrocarbons, phenols and detergents in bottom sediments weakly depends on grain composition and other physico-chemical properties of sediments (humidity, hydrogen ion exponent, oxidation-reduction potential, contents of organic carbon). These links also increase under magnification of the contamination.

Текст научной работы на тему «Некоторые органические поллютанты в донных отложениях прибрежных акваторий острова Сахалин»

2005

Известия ТИНРО

Том 142

УДК 628.394(26)

Т.С.Лишавская1, А.В.Мощенко2, А.С.Чернова1 (1ДВНИГМИ, 2ИБМ ДВО РАН, г. Владивосток)

НЕКОТОРЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛЛЮТАНТЫ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ПРИБРЕЖНЫХ АКВАТОРИЙ

ОСТРОВА САХАЛИН*

В июне—июле 2001 г. с целью получения фоновых характеристик морской среды на участках установки нефтедобывающих платформ, в районах трасс морского трубопровода и других объектов инфраструктуры по фазе 2 развития проекта "Сахалин-2" были выполнены фоновые экологические съемки на акваториях ряда районов сахалинского шельфа. Показано, что пространственное распределение нефтяных углеводородов, фенолов и детергентов в донных отложениях большинства изученных акваторий отличается заметным своеобразием и, соответственно, коэффициенты корреляции их концентраций обычно невелики, а связь статистически незначима. Степень соответствия друг другу пространственных распределений этих соединений возрастает при увеличении уровня загрязнения акватории. Распределение нефтяных углеводородов, фенолов и детергентов в осадках мало зависит от гранулометрического состава и других физико-химических свойств донных отложений: влажности, реакции среды, окислительно-восстановительного потенциала, содержания органического углерода. Однако эти связи также возрастают по мере увеличения уровня загрязнения среды.

Lishavskaya T.S., Moshchenko A.V., Chernova A.S. Interrelation of some organic contaminants and bottom sediment properties at the north-east shelf and inshore waters of Sakhalin Island // Izv. TINRO. — 2005. — Vol. 142. — P. 296-309.

Water ecological studies were executed in some areas of the Sakhalin shelf and adjacent inshore areas in June—July, 2001 with the goal of deriving the background parameters of marine environment at the sites of oil-producing platforms installation, along the route of underwater pipeline , and at other infrastructure objects of the phase 2 of "Sakhalin-2" project. Spatial distribution of petroleum hydrocarbons, phenols and detergents in bottom sediments is distinguished by a noticeable originality and, accordingly, the coefficients of correlation between their concentrations are usually low, and links are statistically insignificant. The extent of matching of spatial distributions of these compounds increases under magnification of contamination of a water area. The distributions of petroleum hydrocarbons, phenols and detergents in bottom sediments weakly depends on grain composition and other physico-chemical properties of sediments (humidity, hydrogen ion exponent, oxidation-reduction potential, contents of organic carbon). These links also increase under magnification of the contamination.

Содержание различных соединений, накапливающихся в осадках какой-либо акватории, зависит от многих причин: количества вещества, поступающего в среду, расстояния от источника, системы течений, а также от физико-химических

* Работа выполнена при частичной поддержке гранта APN PROJECT 2004-18-NMY "Climate variability and human activities in relation to Northeast Asian land-ocean interactions and their implications for coastal management".

свойств самих веществ и донных отложений. Кроме того, вещества, поступая в донные отложения, могут изменять их физико-химические свойства как напрямую, так и через изменение характера протекания различных биологических и биохимических процессов. Например, известно, что хозяйственно-бытовые сбросы способствуют увеличению pH донных отложений, а накопление в них нефтепродуктов приводит к резкому снижению величин окислительно-восстановительного потенциала (Влияние нефти ..., 1985; Некоторые региональные последствия ..., 1990). Основные природные процессы, влияющие на химический состав донных осадков, достаточно хорошо известны. Это прежде всего механическая дифференциация и ранний диагенез (Berner, 1980; Bradford, Luoma, 1980). Влияние механической дифференциации обусловлено неравномерным распределением химических элементов и соединений по гранулометрическим фракциям осадка и обогащением пелитовых фракций большинством загрязняющих веществ (Windom et al., 1989). Диагенез, в частности, сопровождается деструкцией органических соединений (Santschi et al., 1990).

Цель данной работы — выяснение взаимосвязи распределений некоторых органических загрязнителей (нефтяных углеводородов, фенолов и детергентов) в грунтах ряда прибрежных акваторий о. Сахалин, а также зависимости их содержания от физико-химических свойств донных отложений — содержания алевро-пелитов, органического углерода и железа, активной реакции среды и окислительно-восстановительного потенциала поровых вод.

Работы проводили в течение рейса НИС "Павел Гордиенко" в июне—июле 2001 г. на двух полигонах в районе Пильтун-Астохского (в дальнейшем — ПА) и Луньского (ЛУ) месторождений, вдоль меридионального и широтных разрезов (полигон МШР), в портах Кайгон, Поронайск, Холмск и зал. Анива (шельф о. Сахалин, рис. 1). Донные отложения отбирали предварительно очищенным дно-черпателем Ван Вина с площадью захвата 0,2 м2. Воду из дночерпателя удаляли сифоном. Пробы для анализа общего содержания нефтяных углеводородов (НУ), фенолов, детергентов (СПАВ), органического углерода (Сорг) и железа, а также для определения гранулометрического состава брали из ненарушенного поверхностного слоя грунта (2 см) с помощью тефлоновых пробоотборников, переносили в очищенные емкости и замораживали. Концентрации НУ, фенолов, СПАВ, Сорг, железа и фракционный состав определяли следующими методами.

Рис. 1. Карта-схема района работ на шельфе о. Сахалин. Полигоны: 1 — ПА; 2 — ЛУ; 3 — МШР; 4 — в зал. Анива

Fig. 1. Schematic map of the region studied at the shelf of Sakhalin Island. Polygon: 1 — Piltun-Astokh deposit; 2 — Lunskoe deposit; 3 — meridional and latitudinal transects; 4 — in Aniva Bay

Фенолы извлекали из проб щелочью и определяли продукты конденсации с 4-аминоантипирином. Так как измерениям могут мешать окислители и восстановители, например сероводород, окислители устраняли реакцией с избыточным количеством 4-аминоантипирина, а сульфиды (в них переходит сероводород при обработке грунта щелочью) — реакцией с избытком персульфата аммония. Минимально определяемая масса фенолов — 5 мкг в пробе; стандартное отклонение — не более 10 % (Методические указания ..., 1979).

Детергенты экстрагировали водой и определяли по их способности образовывать с метиленовым синим комплексные соединения, растворимые в хлороформе. Метод позволяет измерять концентрации СПАВ от 10 мкг на пробу или 1 мкг на 1 г сухой массы со средней квадратичной ошибкой 2,5 % (Методические указания ..., 1996).

Нефтяные углеводороды экстрагировали гексаном, экстракт очищали с помощью колоночной хроматографии на окиси алюминия и газохроматографи-чески определяли суммарную концентрацию НУ пламенно-ионизационным детектором. Интервал измерения — 0,5-500,0 мкг/г массы сухого образца. Для контроля качества использовали суррогатные и внутренние стандарты, вносимые в пробы на разных стадиях анализа (UNEP, 1992; Методика ..., 2000).

Органический углерод определяли методом высокотемпературного каталитического сжигания в токе кислорода на приборе Т0С-5000А фирмы "Shi-madzu", снабженном специальным модулем SSM-5000A для сожжения твердых образцов и суспензий (900 оС). Пределы измеряемых концентраций Сорг — 0,1-30,0 мг; стандартное отклонение — 1-8 %. Принцип метода состоит в том, что в результате сожжения весь органический углерод окисляется до С02, концентрация которого фиксируется инфракрасным газовым анализатором.

Измерение содержания железа в пробах донных отложений проводили атомно-абсорбционным методом в пламенном режиме на спектрофотометре фирмы "Perkin-Elmer", модель В-3030, с дейтериевой коррекцией фона (UNEP, 1995).

Гранулометрический состав донных отложений анализировали двумя стандартными методами: ситовым и ареометрическим. В результате анализа определяли процентное содержание следующих фракций: > 10 мм; 10-5; 5-2; 2-1; 1,0-0,5; 0,5-0,25; 0,25-0,1; 0,1-0,05; 0,05-0,01; 0,01-0,005 и менее 0,005 мм (UNEP, 1995).

Для измерения активной реакции среды (рН) и окислительно-восстановительного потенциала (еН) из дночерпателя отбирали пробы объемом не менее 1 л, чтобы получить достаточное для анализа количество поровых вод (10 мл). Поровые воды отделяли центрифугированием и определяли рН пробы рН-метром МР230 фирмы "METTLER TOLEDO" с комбинированным электродом InLab 413 в режиме автоматической температурной компенсации. Относительная точность измерения — ±0,004 ед. рН. Окислительно-восстановительный потенциал определяли мультипроцессорным рН-метром HI-9321 с комбинированным платиновым игольчатым электродом HI-3230 (электродная система Pt/PtO) фирмы "HANNA instruments" (Германия) с точностью ±1 мВ. Стабильность работы платинового электрода проверяли по стандартному раствору HI-7020.

При статистической обработке результатов измерений применяли стандартные процедуры и тесты, предлагаемые пакетом прикладных программ STATISTiCA 6.0 (Боровиков, Боровиков, 1998). Построение карт производили при помощи ПП Surfer 6.0.

Все исследованные акватории характеризуются значительной изменчивостью физико-химических свойств донных отложений (табл. 1). Так, грунты северо-восточного шельфа о. Сахалин варьируют от гравелистых до алевропелито-вых, от хорошо сортированных до несортированных, а по содержанию органи-

Таблица 1

Некоторые физико-химические характеристики донных отложений исследованных акваторий о. Сахалин

Table 1

Some physico-chemical characteristics of bottom sediments of the studied water areas of Sakhalin Island

Район m Н Г PG CS MS FS АР С орг НМ Fe РН еН

Пильтун-Астохское месторождение, п = 57 0,474 0,139 4,683 0,449 0,223 0,808 7,6 0 72,2 12,7 0 61,0 34,5 1,9 81,4 42,7 1,4 84,9 2,4 0,1 18,4 0,53 0,06 2,80 63,7 34,0 90,0 2341 824 4106 7,411 7,000 7,670 191,4 61,0 258,0

Полигон МШР, п = 111 0,321 0,033 1,357 0,396 0,122 0,851 3,4 0 54,8 15,5 0 80,3 25,3 0 76,1 49,1 0,4 91,5 6,7 0,1 92,9 1,26 0,04 6,96 71,7 15,0 96,0 2447 741 5300 7,443 6,940 7,840 163,1 29,0 233,0

Луньское месторождение, п = 43 0,222 0,060 1,327 0,459 0,234 0,816 2,5 0 30,7 7,0 0 50,7 21,0 0,4 75,8 57,2 3,5 81,7 12,4 0,3 88,7 2,64 0,32 11,00 81,7 54,0 95,0 3379 2570 4170 7,292 6,930 7,440 156,4 93,0 205,0

Северо-восточный шельф в целом, п = 211 0,342 0,033 4,683 0,423 0,122 0,851 4,3 0 72,2 13,0 0 80,3 26,9 0 81,4 49,0 0,4 91,5 6,7 0,1 92,9 1,35 0,04 11,00 71,6 15,0 96,0 2608 741 5300 7,404 6,930 7,840 169,4 29,0 258,0

Порт Кайгон, п = 10 0,906 0,216 3,518 0,525 0,313 0,762 16,2 0 57,3 19,2 0,7 63,0 36,1 4,8 66,3 27,7 1,5 59,3 0,7 0,1 1,9 0,29 0,06 1,31 53,7 21,0 75,0 1696 1100 2540 7,443 5,880 7,760 139,9 89,0 197,0

Порт Поронайск, п = 10 0,130 0,024 0,268 0,402 0,091 0,635 0,4 0 3,9 1,5 0 10,1 10,9 0,4 33,4 55,0 3,1 96,2 32,2 0,4 96,5 4,76 0,54 17,44 77,5 66,0 92,0 8970 6640 11970 6,837 6,050 7,270 166,3 66,0 224,0

Порт Холмск, п = 7 0,208 0,033 0,903 0,644 0,410 0,786 3,8 0 17,2 11,9 0,2 67,3 13,6 4,8 41,2 23,4 9,2 50,8 47,3 0,2 75,7 40,78 0,72 94,30 78,6 49,0 92,0 11733 5710 16970 7,381 6,800 7,680 138,1 114,0 161,0

Зал. Анива, п = 26 0,699 0,011 6,039 0,641 0,277 0,934 18,0 0 88,3 4,5 0 19,9 5,8 1,2 13,9 26,5 2,1 82,2 45,3 0,7 95,6 13,78 0,68 47,65 86,1 51,0 96,0 6917 1110 10600 7,440 6,650 7,770 143,1 38,0 182,0

Примечание, т — средний размер зерен, мм; Нг — энтропия гранулометрического распределения; Рй, С5, М5, ЕБ, АР — доли гальки и гравия, крупного, среднего, мелкого песков и алевропелитов, %; Сорг — содержание органического углерода, %; НМ — влажность осадка, %; Ее — содержание железа, мкг/г, еН — окислительно-восстановительный потенциал, мВ; первая строчка — среднее, вторая — минимальное, третья —

максимальное значения.

ческого углерода осадки разных участков этого района различаются более чем в 275 раз. Заметно варьируют также влажность осадков (в 6,4 раза) и содержание железа (в 7,2 раза). Окислительно-восстановительные условия изменяются от промежуточных между окислительными и восстановительными до восстановительных, а реакция среды поровых вод — от слабокислой (почти нейтральной) до слабощелочной. В пространственном распределении величин различных параметров прослеживается отчетливая пятнистость (рис. 2, 3).

Концентрации НУ, наблюдавшиеся в донных отложениях северо-восточного шельфа о. Сахалин, а также в портах К айгон и Поронайск (табл. 2), сравнимы с их содержанием в осадках приполярных морей (Немировская, 1997; Патин,

1997) и заметно ниже концентраций НУ, отмеченных здесь экспедициями Д ВНИГ-МИ в 1990-2000 гг. (2,1 и < 0,5-25,0 мкг/г) и СахУГМС в 1988-1989 гг. (0,01 и 0-0,04 мг/г, Е жегодник качества ..., 1990).

На основе анализа экспериментальных данных о частоте различных биологических реакций при действии на отдельные организмы загрязненных осадков были определены два уровня концентраций загрязнителей — ERL (effects range-low) и ERM (effects range-medium) (Long et al., 1995; Boyd et al.,

1998). При концентрации ниже ERL неблагоприятное влияние наблюдается в 1,9-27,3 % случаев. В диапазоне значений, равных и выше ERL, но ниже ERM, отрицательные эффекты отмечены в 11,1-75,0 % случаев. Концентрации на уровне ERM и выше оказывают вредное воздействие в 16,9-100,0 % случаев.

Для нефтепродуктов величина ERL варьирует, по данным разных авторов, от 0,01 до 0,1 мг/г, а величина ERM равна примерно 1 мг/г (Обзорная информация ..., 1986; Long et al., 1995; Патин, 1997). Таким образом, даже максимальные измеренные в период исследований концентрации НУ на акваториях полигона МШР, ПА и ЛУ месторождений, а также в портах Кайгон и Поронайск существенно ниже уровня ERL. В порту Холмск уровень загрязнения осадков во много раз превышает эту величину и приближается к значению ERM. При этом наиболее загрязненными были отложения внутренней акватории порта (341-527 мкг/г), а на выходе и напротив него содержание НУ было на 2-3 порядка ниже (< 0,5-2,3 мкг/г). В зал. Анива среднее содержание НУ почти в 5 раз больше, чем на северо-восточном шельфе о. Сахалин, а экстремумы в 1,5-2,6 раза превосходят величину ERL. Наиболее загрязненными оказались прибрежные части залива — акватория напротив пос. Пригородное (до 26,4 мкг/г) и участок дноуглубительных работ в районе порта Корсаков (до 15,4 мкг/г).

В отличие от НУ, концентрации фенолов, наблюдавшиеся в отложениях северо-восточного шельфа о. Сахалин и порта Кайгон летом 2001 г., вполне сопоставимы с их содержанием, отмеченным здесь экспедициями ДВНИГМИ в июне—июле 1991 г. (в среднем 0,58 мкг/г, размах вариаций 0-1,75 мкг/г) и СахУГМС в 1988-1989 гг. (0,43 и 0-2,4 мкг/г, Ежегодник качества ..., 1990). Таким образом, за период более чем 10 лет содержание фенолов в этом районе не изменилось. При этом их средняя концентрация, полученная нами (0,4 мкг/г), примерно равна таковой в отложениях западного шельфа п-ова Камчатка (0,44 мкг/г) и почти в 2 раза ниже, чем в зал. Петра Великого, на акваториях, подверженных заметному антропогенному воздействию, — в Амурском заливе (0,7 мкг/г) и бухте Золотой Рог (0,8 мкг /г) (Tkalin, Belan, 1993; Tkalin et al., 1993). Очевидно, что диапазон концентраций фенолов 02,5 мкг/г можно считать фоновым для осадков данного района шельфа о. Сахалин. Содержание фенолов в донных отложениях зал. Анива, портов Холмск и Поронайск заметно выше, чем на остальных изученных акваториях, что закономерно, учитывая многообразие источников поступления этих соедине-

Рис. 2. Распределение содержания алевропелитов (а, %), органического углерода (б, мг/г), влажности (в, %), железа (г, мкг/г), величин рН (д) и еН (е, мВ) поровых вод донных отложений акватории ПА месторождения

Fig. 2. Spatial distribution of the contents of aleuro-pelites (a, %), organic carbon (6, mg/g), humidity (в, %), iron (r, (J.g/g), values of hydrogen ion exponent (д), and oxidation-reduction potential (e, mv) of pore waters of bottom sediments at the water area of the Piltun-Astokh deposit

Рис. 3. Распределение содержания алевро-пелитов (а, %), органического углерода (б, мг/г), влажности (в, %), железа (г, мкг/г), рН (д) и еН (е, мВ) поровых вод донных отложений акватории ЛУ месторождения

Fig. 3. Spatial distribution of the contents of aleuro-pelites (a, %), organic carbon (6, mg/g), humidity (в, %), iron (r, [lg/g), values of hydrogen ion exponent (д), and oxidation-reduction potential (e, mv) of pore waters of bottom sediments at the water area of the Lunskoe deposit

ний в морскую среду. Т ак, хлор-фенолы образуются при хлорировании воды и деградации пестицидов, их большое количество содержится в отходах целлюлозно-бумажного производства. Появление нитрофенолов в окружающей среде — результат нефтехимического производства и разложения некоторых фосфорорганических пестицидов (Руководство ..., 1993).

Более низкое по сравнению с открытыми районами шельфа содержание СПАВ в осадках акваторий, подверженных значительному антропогенному воздействию — портах Холмск и Поронайск, зал. Анива, — кажется удивительным (табл. 2). Однако известно, что при низкой концентрации взвеси детергенты концентрируются главным образом в поверхностном микрослое воды и могут переноситься течениями на значительные расстояния. В связи с этим вероятной причиной их повышенного содержания в отложениях северо-восточного шельфа могут быть интрузии вод р. Амур и вод из лагун и заливов, многочисленных на побережье данного района (Tkalin, 1993; Tkalin, B elan, 1993). Концентрации СПАВ, повышенные по сравнению с характерными для вод открытых районов Западной Пацифики и Я понского моря (10-12 мкг/г, Tkalin, 1991; Тка-лин, 1992), наблюдались здесь ранее (до 53 мкг/л, Tkalin, B elan, 1993) и во время наших исследований (до 19-24 мкг /л). Поскольку содержание СПАВ в донных отложениях северо-восточного шельфа Сахалина ранее не определялось, очевидно, что наши данные (пределы изменений 0-6,9, в среднем 1,6 мкг/г) можно использовать как фоновые для данной акватории.

та а к ч о та

н

-О та Н

о та К

ф CQ

<4 та

i-Q та

К Ё

ф

и

а

ф

н с

Зе

О

к ф

о

Л

ч о а о ч о

CQ

ф —

^

ф 2 к к н

ф

к о =s та СХ

ЮГ-ОО^СО^С^Ю

о~ о~ о~ о~ о~ о~ о~ о

ос^с^с^^^о^ со^УЗУЗ^^СО^

УЗС^СО ООООС)С5СЗО

СОС^УЗ^ОУЗСОЮ

^ сз о

СОС^^СОУЗС^Г-Ю

сз сз сз сз сз ^ о

t~-t~-LOLO—'узс^о СЗ <N <N <N УЗ СО (N

оооооооо

СЗ СЗ СЗ СЗ СЗ <N <N о"

с^содаооюкосо

ООО

■cf

TflDCDiDIMOOOO О^О^О^О^ LO ^ О Tfi

СЗ У3~ LO УЗ <N LO iC УЗ" ю

оооооооо

LOLOLOLOLOLOLOLO

сз сз сз сз сз сз сз о

V V V V V V V V

ЮСОГ-ОООС^УЗО

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

о о

С^ Tfi ■Cf

со

LO Tf

ф S

к ф

ч

*

о

Ср

2

о s ф к

ч Ф

2 ч

ОО t—

о

ч ф

а

Л

ч ф

э

=s 2

к у

о н о о

X о =s та к

о ^ ^ 4

о о

о

о X С Х^

С^С

р

ф н ш сх ф о О С

н н рр

оо 3 ССга

Распределение каждого из исследованных соединений в отложениях большинства акваторий отличается заметным своеобразием, и соответственно коэффициенты корреляции их концентраций обычно невелики, а связь статистически незначима (табл. 3, рис. 4). Исключение составляет совпадение распределений фенолов и НУ на широтном разрезе 2 (0,889, p < 0,01), в порту Холмск (0,953, p < 0,05) и в меньшей степени в районе предполагаемой установки нефтедобывающей платформы на ЛУ полигоне (0,642, p < 0,05), а также фенолов и СПАВ в районе широтного разреза 3 (0,560, p < 0,05). В целом степень соответствия друг другу пространственных распределений изученных соединений возрастает при увеличении уровня загрязнения акватории (рис. 5, а).

Таблица 3

Коэффициенты корреляции Пирсона для концентраций фенолов, детергентов

и нефтяных углеводородов

Table 3

Pearson's corrélation coefficients for the concentrations of phenols, detergents

and petroleum hydrocarbons

Район ФЕ-СПАВ ФЕ-НУ СПАВ-НУ

Пильтун-Астохское месторождение

Район платформы, n = 20 -0,512 -0,053 -0,196

Основной полигон, n = 37 -0,337 0,020 0,103

В целом, n = 57 -0,313 -0,022 -0,033

Полигон меридионального и широтных разрезов (МШР)

Меридиональный разрез, n = 36 -0,312 0,026 -0,038

Широтный разрез 1, n = 13 0,044 -0,201 -0,136

Широтный разрез 2, n = 22 -0,398 0,889 -0,332

Широтный разрез 3, n = 20 0,560 0,312 0,095

Широтный разрез 4, n = 20 -0,017 0,008 -0,192

Полигон в целом, n = 111 -0,166 0,159 -0,017

Луньское месторождение Район платформы, n = 13 0,163 0,642 0,121

Основной полигон, n = 30 0,112 0,221 0,001

В целом, n = 43 0,060 0,232 0,070

Северо-восточный шельф в целом, n = 211 -0,158 0,122 -0,009

Другие акватории

Порт Кайгон, n = 10 -0,026 0,241 -0,267 Порт Поронайск, n = 10 -0,007 0,539 0,123 Порт Холмск, n = 7 0,520 0,953 0,517 Зал. Анива, n = 26 0,002 0,101 -0,244 Все данные, n = 264_-0,151_0,492_0,045

Примечание. ФЕ — фенолы, СПАВ — детергенты, НУ — нефтяные углеводороды, жирным шрифтом выделены статистически значимые (p < 0,05) коэффициенты.

Распределение НУ, фенолов и СПАВ в осадках большинства районов мало зависит от гранулометрического состава и других физико-химических свойств донных отложений — влажности, рН, еН, содержания Сорг (табл. 4). Однако, как и для взаимных корреляций, по мере увеличения общего уровня загрязнения среды возрастает и степень связи концентраций поллютантов с различными характеристиками донных отложений (рис. 5, б-е). При этом для влажности, содержания Сорг, алевропелитов и железа зависимости становятся положительными, а для рН и в меньшей степени еН — отрицательными (последняя не показана).

Очевидно, что, когда количество поллютантов, поступающих в осадки, невелико, а поступление носит нерегулярный характер, выявить их связь между собой и с параметрами донных отложений, например с содержанием тонких (пели-товых) фракций, крайне затруднительно. Эти связи будут проявляться отчетливее при увеличении содержания анализируемых соединений и при включении в

CJ

о

Сл

Рис. 4. Распределение НУ (а, г), фенолов (б, д) и СПАВ (в, е, мкг/г) в донных отложениях основных полигонов на акваториях ПА (а—в) и ЛУ (г—е) месторождений

Fig. 4. Spatial distribution of petroleum hydrocarbons (a, r), phenols (б, д) and detergents (в, e, |jg/g) in bottom sediments of the main polygons at the water areas of the Piltun-Astokh (а—в) and Lunskoe (r— e) deposits

CJ

о

О)

в

I

I т

I

ПАМ ТТ ЛМ СВШ КА АН ПО ХО

ЛМ СВШ КА АН ПО ХО

Полигоны

Рис. 5. Средние величины коэффициентов корреляции для содержания исследованных соединений и некоторых параметров донных отложений: а — для взаимных коэффициентов корреляции концентраций НУ, фенолов и СПАВ; б—е — для коэффициентов корреляции концентраций указанных соединений и соответственно содержания Сорг, влажности осадка, рН, содержания железа и доли алевропелитов. ПА и ЛУ — Пильтун-Астохское и Луньское месторождения, МН — полигон морского нефтепровода, СВШ — северо-восточный шельф о. Сахалин в целом, КА, ПО, ХО — порты Кайгон, Поронайск и Холмск, АН — зал. Анива. Вертикальные линии — стандартная ошибка

Fig. 5. Mean values of the correlation coefficients for the contents of compounds studied and some parameters of bottom sediments: a — for mutual correlation coefficients between contents of petroleum hydrocarbons, phenols, and detergents; б—e — for correlation coefficients of the compounds noted above and content of organic carbon, sediment humidity, pH, iron content, and portion of aleuro-pelites, correspondingly. ПА and ЛУ — Piltun-Asokh and Lunskoe deposits, MH — polygon of marine oil pipeline, СВШ — norteast shelf of Sakhlin Island pooled, КА, ПО, XO — Kaigon, Poronaisk and Kholmsk ports, AH — Aniva Bay. Vertical lines — standard error

Таблица 4

Коэффициенты корреляции Пирсона для концентраций некоторых органических поллютантов и величин физико-химических параметров донных отложений

Table 4

Pearson's correlation coefficients for the concentrations of some organic contaminants and values of physico-chemical parameters of bottom sediments

Соединение AP С орг HM рн еН Fe

Пильтун-Астохское месторождение, , n = 57

Фенолы 0,434 0,039 0,182 0,084 0,111 0,090

Детергенты -0,097 0,139 0,029 -0,297 -0,207 -0,101

Нефтяные углеводороды -0,051 -0,150 -0,065 0,046 0,136 -0,043

Нефтяные углеводороды,

n = 17* -0,390 -0,405 -0,375 0,206 -0,086 -0,202

Полигон меридионального и широтных разрезов (МШР), n = 111

Фенолы 0,174 0,477 0,319 -0,360 0,114 0,416

Детергенты 0,213 -0,011 -0,076 -0,161 -0,077 0,149

Нефтяные углеводороды 0,303 0,286 0,271 -0,224 -0,157 0,400

Нефтяные углеводороды,

n = 36* 0,439 0,115 0,089 0,063 -0,100 0,319

Луньское месторождение, n = 43

Фенолы 0,351 0,137 0,267 -0,214 0,141 0,147

Детергенты -0,002 -0,317 -0,362 -0,177 0,271 -0,179

Нефтяные углеводороды 0,069 -0,069 -0,127 -0,019 0,253 0,415

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Нефтяные углеводороды,

п = 30* -0,043 -0,207 -0,489 0,002 0,346 0,367

Северо- -восточный шельф в 1 целом, n = 211

Фенолы 0,191 0,295 0,278 -0,243 0,079 0,312

Детергенты 0,137 -0,113 -0,106 -0,111 0,068 0,018

Нефтяные углеводороды 0,243 0,192 0,200 -0,186 -0,080 0,341

Нефтяные углеводороды,

п = 83* 0,230 0,038 0,023 -0,046 -0,065 0,306

Порт Кайгон, n = 10

Фенолы 0,791 0,961 0,531 -0,057 0,118 0,164

Детергенты -0,323 -0,152 -0,267 -0,242 -0,261 -0,145

Нефтяные углеводороды 0,280 0,352 0,266 -0,014 -0,255 0,011

Порт Поронайск, n = 10

Фенолы 0,165 0,569 0,261 0,010 -0,018 0,691

Детергенты 0,273 0,353 0,043 -0,886 -0,203 0,184

Нефтяные углеводороды 0,431 0,853 0,861 -0,208 0,057 0,875

Порт Холмск, n = 7

Фенолы 0,921 0,884 0,901 -0,535 -0,466 0,752

Детергенты 0,210 0,284 0,260 -0,682 0,166 0,294

Нефтяные углеводороды 0,877 0,752 0,868 -0,665 -0,252 0,693

Зал. Анива, n = 26

Фенолы 0,526 0,234 0,328 0,497 0,194 0,389

Детергенты -0,075 -0,041 -0,127 -0,030 0,048 -0,079

Нефтяные углеводороды 0,302 0,154 0,007 -0,160 0,113 0,074

Все данные, n = 264

Фенолы 0,438 0,521 0,280 -0,275 -0,006 0,634

Детергенты -0,094 -0,104 -0,154 -0,059 0,040 -0,187

Нефтяные углеводороды 0,348 0,736 0,137 -0,091 -0,071 0,513

Нефтяные углеводороды,

п = 134* 0,360 0,742 0,132 -0,063 -0,080 0,560

Примечание. Жирным шрифтом выделены статистически значимые (р < 0,05) коэффициенты. АР — доля алевропелитов, Сорг и Fe — содержание органического углерода и железа, НМ — влажность, рН — реакция среды, еН — окислительно-восстановительный потенциал. * Исключены концентрации ниже предела измерения.

исследование более контрастных данных. В наших исследованиях большинство акваторий практически не загрязнено рассматриваемыми веществами и, несмотря на достаточно широкие пределы изменения параметров грунтов, выявить их связь с конкретными характеристиками среды не удается. В самой загрязненной акватории, порту Холмск, эти связи проявляются в полной мере. Таким образом, анализ взаимосвязей концентраций НУ, фенолов и СПАВ друг с другом, а также их содержания с физико-химическими условиями среды подтверждает выводы об общем низком уровне загрязнения этими соединениями донных отложений большинства изученных прибрежных районов о. Сахалин.

Литература

Боровиков В.П., Боровиков И.П. STATISTICA® — Статистический анализ и обработка данных в среде Windows®. — М.: Информационно-издательский дом "Фи-линъ", 1998. — 608 с.

Влияние нефти и нефтепродуктов на морские организмы и их сообщества: Проблемы химического загрязнения вод Мирового океана. Т. 4. — Л.: Гидроме-теоиздат, 1985. — 136 с.

Ежегодник качества морских вод дальневосточных морей СССР по гидрохимическим показателям в 1989 г. — Владивосток: ДВНИГМИ, 1990. — 191 с.

Методика определения содержания нефтяных углеводородов в объектах окружающей среды методом газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектором. — М.: НПО "Тайфун", 2000. — 45 с.

Методические указания по определению загрязняющих веществ в морских донных отложениях. — М.: Гидрометеоиздат, 1979. — № 43. — 145 с.

Методические указания. Определение загрязняющих веществ в пробах морских донных отложений и взвеси. — М.: Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, 1996. — 50 с.

Некоторые региональные последствия антропогенного воздействия на морскую среду // Тр. ДВНИГМИ. — 1990. — Вып. 144. — С. 1-108.

Немировская И.А. Углеводороды воды, взвеси и донных осадков Охотского моря (распределение, формы миграции, генезис) // Комплексные исследования экосистемы Охотского моря. — М.: ВНИРО, 1997. — С. 172-179.

Обзорная информация. Нефтяные углеводороды в морских донных отложениях: химические и биологические аспекты. — Обнинск, 1986. — 46 с.

Патин С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. — М.: ВНИРО, 1997. — 349 с.

Руководство по химическому анализу морских вод. — СПб.: Гидрометеоиз-дат, 1993. — 264 с.

Ткалин А.В. Некоторые органические загрязняющие вещества в окраинных морях Тихого океана // Экологическая химия. — 1992. — № 2. — С. 59-61.

Berner R.A. Early Diagenesis: A Theoretical Approach. — Princeton: Princeton University Press, 1980. — 241 p.

Boyd J., Baumann J., Hutton K. et al. Sediment quality in Burrard inlet using various chemical and biological benchmarkers // Burrard Inlet Environmental Action Program. — Burnaby: B.C., 1998. — 37 p.

Bradford W.L., Luoma S.N. Some perspectives on heavy metal concentrations in shellfish and sediment in San Francisco Bay, California // Contaminants and Sediments / Ed. R.A.Baker. — Ann Arbor: Ann Arbor Scientific Publishing, 1980. — P. 501-532.

Long E.R., Macdonald D.D., Smith S.L., Calder F.D. Incidence of adverse biological effects within ranges of chemical concentrations in marine and estuarine sediments // Environment Management. — 1995. — Vol. 19. — P. 81-97.

Santschi P., Hohener P., Benoit G., Buchholtz-ten Brink M. Chemical processes at the sediment-water interface // Marine Chem. — 1990. — Vol. 30. — P. 269-315.

Tkalin A.V. Present State of Organic Chemical Pollution of the Western Pacific Ocean Surface waters // Ocean Research. — 1991. — Vol. 13. — P. 103-108.

Tkalin A.V. Background pollution characteristics of the NE Sakhalin Island shelf // Marine Pollution Bulletin. — 1993. — Vol. 26. — P. 704-705.

Tkalin A.V., Belan T.A. Background ecological condition of the NE Sakhalin Island shelf // Ocean Research. — 1993. — Vol. 15. — P. 169-176.

Tkalin A.V., Belan T.A., Shapovalov E.N. The state of marine environment near Vladivostok // Marine Pollution Bulletin. — 1993. — Vol. 26. — P. 418-422.

UNEP: Determination of petroleum hydrocarbons in sediments. Reference Methods for Marine Pollution Studies. — 1992. — № 20. — 75 p.

UNEP: Manual for the geochemical analyses of marine sediments and suspended particulate matter. Reference Methods for Marine Pollution Studies. — 1995. — № 63. — 74 p.

Windom H.L., Schropp S.J., Calder F.D. et al. Natural trace metal concentrations in estuarine and coastal marine sediments of the southeastern United States // Environmental Sciences and Technology. — 1989. — Vol. 23. — P. 314-320.

Поступила в редакцию 1.03.05 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.