CC BY
148
УДК 551.46+574(265.54)
ОЦЕНКА УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ АМУРСКОГО ЗАЛИВА А.В. Войцыцкий, Дальрыбвтуз, Владивосток
На основании данных экспедиционных наблюдений за состоянием уровня загрязнения донных отложений Амурского залива в периоды 1986-1989 гг. и 2001 г. проводится количественная оценка концентрации хлорорганических соединений (ХОС), тяжелых металлов (ТМ) и нефтеуглеводородов (НУ) в донных отложениях Амурского залива. Отмечается превышение фоновых концентраций в 7-10 раз. Проводится анализ пространственно-временной изменчивости, и выделяются три района, различающиеся по уровню загрязнения. Резюмируется, что уровень антропогенной нагрузки на экосистему Амурского залива к 2001 г. несколько снизился, что связывают с общим экономическим кризисом. Однако объем сточных вод, зачастую неочищенных, сбрасываемых в Амурский залив, продолжает оставаться значительным. При этом большую часть (41,7 %) сбросов представляет легко окисляемое органическое вещество. Таким образом, на экосистему Амурского залива, в том числе и донные сообщества, как и 15 лет назад, основное негативное влияние продолжает оказывать процесс эвтрофикации вод.
В течение многих тысячелетий хозяйственная деятельность человека не оказывала негативного воздействия на состояние морской прибрежной среды. Рыбный промысел и другие виды деятельности приводили лишь к локальным нарушениям в прибрежной зоне. Однако во второй половине ХХ столетия в связи с возрастающим загрязнением возникли новые биотопы с иными условиями среды, что привело к появлению и широкому распространению группировок экологически пластичных видов с коротким жизненным циклом и высокими темпами репродукции.
Цель работы - оценить уровень загрязнения донных осадков Амурского залива и выявить ее многолетнюю тенденцию.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- сбор исходных данных;
- анализ гидрометеорологического режима исследуемой акватории;
- анализ пространственно-временных особенностей загрязнения донных отложений Амурского залива;
- выявление наиболее загрязненных районов.
Первые гидрохимические и гидробиологические исследования зал. Петра Великого были предприняты в 1925-1933 гг. под руководством профессора К.М. Дерюгина, что позволило качественно и количественные оценить уровень загрязнения, который в дальнейшем
был принят за фоновый [1-2]. Материалы Япономорской экспедиции 1957 г. уже свидетельствовали об изменениях в донных сообществах, связанных с последовательным заилением и загрязнением залива [3].
Экспедиция ТИНРО в 1970 г., одной их задач которой являлось сравнение полученных данных с материалами 30-х годов, привела новые величины, характеризующие современное состояние донных сообществ. Сравнение результатов двух экспедиций показало, что за период с 1925-33 по 1970 гг. в зал. Петра Великого произошли большие изменения: сократилась численность бентоса, произошла смена широко распространенных сообществ. В 1980-90-е гг. появились новые данные, подтверждающие тенденцию к дальнейшему изменению параметров среды и донных сообществ в отдельных районах зал. Петра Великого. Результаты химических анализов показали аномально высокие концентрации ТМ, НУ и ХОП в донных осадках восточной части Амурского залива, где содержание некоторых поллютантов превышали фоновый уровень в 7-10 раз.
Гидрометеорологический режим Амурского залива
Амурский залив занимает северо-западную часть зал. Петра Великого и подразделяется на три части: северную мелководную, среднюю и южную открытую. Эстуарные воды занимают вершинные мелководные участки залива (глубины до 7 м). Прибрежные поверхностные воды (до дна) занимают большую часть акватории. Максимальная глубина составляет 53 м, а средняя - 20 м. Донные осадки залива характеризуются преобладанием пелитовой фракции (81-89 %), хотя в прибрежной части встречаются редкие включения гравия, а донные отложения срединной части представлены алевритовыми илами с включениями песков [4].
Минимальная температура (от -1,6 до -1,9 °С) устанавливается в зимний период, максимальная отмечается в августе. Поверхностные слои вод прогреваются в среднем до 22 °С, у дна - до 13-17 °С.
Среднее многолетнее значение солености в заливе изменяется от 26,5 %о в мелководных частях до 33,5 %о у входа в залив. Летом в центральной части Амурского залива воды опресняются в среднем до 20 %о, максимальная соленость (до 38 %о) наблюдается в вершине Амурского залива в январе. Минимум солености (до 6 %о) наблюдается в вершине залива в период таяния льда (март-апрель).
Воды залива в течение всего года хорошо аэрированы -среднегодовые концентрации кислорода в водной толще превышают насыщающую. У дна степень насыщения вод кислородом превышает 90 %.
Нарушения кислородного режима наблюдаются периодически в мелководных, хорошо прогреваемых участках, когда насыщение придонных вод кислородом падает ниже 30 % [5].
Максимальное количество биогенных элементов наблюдается в кутовой части залива из-за влияния речного стока и очистных установок на п-ове Де-Фриз. В южных открытых районах количество биогенных элементов приближается к величине их содержания в морских водах.
Исследования, выполненные в последние годы, показывают, что донные осадки восточной части залива содержат большое количество загрязняющих веществ вследствие влияния дампинга грунтов, а также сброса промышленных и бытовых сточных вод. Река Раздольная, несущая соединения азота и фосфора, взвешенное вещество, пестициды и другие загрязняющие вещества, также является источником загрязнения.
Материалы и методы
Исходным материалом послужили сборы донных отложений за 1986-89 гг. и 2001 г.
На каждой станции отбирали не менее двух проб грунта дночерпателем ван-Вина (площадь захвата 0,11 м2). Проба считалась удовлетворительной, если поверхностный слой не был нарушен. На палубе из поверхностного слоя донных осадков изымалось примерно 50 г грунта для последующего анализа содержания нефтяных углеводородов, токсичных металлов и хлорорганических пестицидов. В целом, процедура отбора, обработки и анализа проб соответствовала российским и зарубежным методикам [6-8].
Содержание ТМ определялось методом непламенной атомноабсорбционной спектрофотометрии, НУ - методом инфракрасной спектрофотометрии, ХоП - методом газовой хроматографии [4, 6]. Химический анализ выполнялся на базе Приморского управления по гидрометеорологии и контролю природной среды.
Для оценки уровня загрязнения районов использовали ординацию факторов антропогенного происхождения (концентрации загрязняющих веществ в донных осадках) методом анализа главных компонент (UNEP, 1995).
Результаты и обсуждения
Результаты наблюдений за 1986-89 гг., выполненные на 30 станциях, свидетельствуют, что в прибрежной зоне, проходящей вдоль городского побережья, и подверженной воздействию загрязнения промышленными и бытовыми стоками, а также влиянию проводившегося здесь захоронения грунтов, были отмечены самые высокие концентрации ТМ и НУ. В северной части залива близ устья реки Раздольной зафиксированы максимальные концентрации хлорорганических пестицидов. Так, сумма ХОП и его метаболитов в донных осадках в 1986 г. составила 83,7 нг/г. Аналогичная величина, полученная в 1988 г.,
осталась на уровне 1986 г. (89,1 нг/г). Отмеченные величины содержания пестицидов вдвое превышают пороговые концентрации и характерны для очень загрязненных акваторий (Tkalin, 1996). В южной части залива (станция 37) отмечено повышенное содержание углеводородов и некоторых металлов. Содержание НУ и свинца в донных осадках в качестве показателей, характеризующих уровень антропогенного пресса в экосистеме Амурского залива, приведено на рис. 1 и в табл. 1.
Рис. 1. Распределение НУ (мг/г) и свинца (мкг/г) в донных осадках Амурского залива в 1986-1989 гг.
Таблица 1
Факторы среды Амурского залива в 1986-1989 гг.
Станция Глубина, м Тип донных осадков НУ, мг/г РЬ, мкг/г Си, мкг/г
24а 10 И, І-ЬБ 0.71 32.0 30.0
24с1 20 И 2.79 65.0 65.0
24 22 ИП 1.09 44.0 50.0
24д 20 И 2.72 127.0 109.5*
24І 22 И 4.06 94.0* 90.0*
24у 10 И 0.35 29.0 22.5
8 20 И 1.05 26.0 16.1*
9 18 И 0.35 11.7 16.7*
16 8 И 1.03 45.0 5.0
55 18 И 1.58 82.0* 61.0
57 22 И, мазут 0.73 54.0 51.0
59 18 И, мазут 0.53 47.0 44.0
61 15 И 0.29 35.0 40.0
1 9 И 0.10 7.8 14.0
2 9 И 0.03 7.8 13.0
3 9 И 0.09 10.4 15.6*
4 8 И 0.05 7.8 15.6*
5 8 И 0.15 6.5 14.6
6 7 И 0.13 7.8 15.6*
10 16 И 0.03 7.8 13.0
11 8 И 0.19 51.0 27.5
12 19 И 0.11 7.8 12.5
13 17 ИП 0.15 5.2 8.8
14 21 ПИ 0.16 5.2 9.4
28 6 И, Гр 0.16 18 20.0
35 29 ИП 0.03 5.2 9.0
37 35 И 0.36 23.0 35.0
39 31 И 0.20 5.2 20.0
42 15 И 0.21 5.2 5.7
45 12 И 0.23 11.6 13.0
Примечание. И - ил; ПИ - песчанистый ил; ИП - илистый песок; Гр -
гравий; * - концентрации, близкие к пороговым.
Концентрации НУ и отдельных ТМ (Си, Cd, РЬ, Zn, Fe) в донных осадках, измеренные на 30 станциях залива, были обработаны методом анализа главных компонент. Эта методика позволила выделить три группы станций, соответствующих районам с различной степенью загрязнения (рис. 2, табл. 2). Первый район включает участок
дна с экстремально-высоким загрязнением грунтов, где содержания ТМ и НУ превышают фоновые концентрации в 7-10 раз, участок дна у мыса Эгершельд, расположенный в зоне дампинга грунтов (ст. 24, а, д, I). Второй район охватывает восточную часть залива и занимает промежуточное положение между высоким и умеренным уровнями загрязнения. Третий район характеризуется умеренным и низким уровнями загрязнения, включает станции в северной и центральной частях залива.
II III
/ 14
1 / 53 59 \ /э 42 \
'55 1 |[ 45 35 1
( \ 1 37 24у 1 5 4
Ыд ) 24 К 39 13 /
23іХ 16 ч 3 2 У
\ 28 У 12
\ 11 У
Рис. 2. Амурский залив. Ординация факторов среды методом анализа главных компонент. Нагрузка на две главные компоненты - 87 %:
I - экстремально-высокий уровень содержания НУ и ТМ;
II - высокий и умеренный уровни содержания НУ и ТМ;
III - умеренный и низкий уровни содержания НУ и ТМ
Таблица 2
Средние концентрации ТМ, мкг/г, и НУ ,мг/г, в донных осадках отдельных районов Амурского залива в 1986-1989 гг.
Район Число станций НУ Си Pb Zn
I 3 3.19 88.17 95.33 1078.33
II 11 0.64 35.09 41.82 177.86
III 15 0.15 12.70 7.53 58.09
Станция 8 расположена вне группировки II в связи с аномально высоким содержанием кадмия (39,1 мкг/г), однако параметры среды на этой станции близки к характеристикам группировки II (табл. 1, рис. 4).
В северной и западной частях залива содержание НУ в донных осадках составляет 0,21 и 0,19 мг/г соответственно. Содержание ТМ в отложениях было следующим: кадмия - от 0,5 до 1,0 мкг/г, меди - от 10 до 20 мкг/г, свинца - от 25 до 50 мкг/г, цинка - около 100 мкг/г. В центральной части содержание НУ в донных осадках изменялось от
0,21 до 0,36 мг/г. Концентрации металлов в грунтах в среднем составили: кадмия - от 0,5 до 2,5 мкг/г, меди - от 10 до 40 мкг/г, свинца
- до 50 мкг/г, цинка - до 200 мкг/г соответственно (рис. 3, табл. 3).
Рис. 3. Уровень загрязнения осадков и распределение донных сообществ Амурского залива в 1986-1989 гг.:
1 - экстремально-высокий уровень загрязнения ТМ и НУ;
2 - высокий и умеренный уровни загрязнения;
3 - умеренный и низкий уровни загрязнения;
4 - основные источники загрязнения залива
Экспедиция 2001 г. получила новые данные по факторам среды (табл. 3, рис. 4-5).
Таблица 3
Содержание поллютантов в донных отложениях в 2001 г. (числитель) и в 1986-1990 гг. (знаменатель) (среднее ± стандартное отклонение)
Факторы среды Амурский залив
НУ, мг/г 0,10 ± 0,07
0,62 ± 0,72
1ДДТ, нг/г 7,91 ± 4,00
10,74 ± 4,62
РЬ, мкг/г 31,25 ± 16,00
32,27 ± 33,59
Си, мкг/г 21,31 ± 7,70
27,39 ± 28,08
Сс1, мкг/г 0,16 ± 0,63
1,08 ± 0,89
Примечание. НУ - суммарное содержание нефтяных углеводородов; £ХОП -сумма ХОП и его метаболитов
Рис. 4. Распределение отдельных поллютантов в донных осадках Амурского залива в 2001 г.
Рис. 5. Уровень загрязнения донных осадков и распределение сообществ бентоса Амурского залива в 2001 г.:
I - повышенный уровень содержания НУ, ТМ, ХОП;
II - промежуточный уровень содержания НУ, ТМ, ХОП;
III - низкий уровень содержания ТМ, ХОП, промежуточный - НУ
Из табл. 3 следует, что в 2001 г. произошло статистически значимое снижение концентраций НУ и кадмия в донных осадках Амурского залива, а также НУ, ДДТ и кадмия в отложениях Уссурийского залива. Анализ межгодовых вариаций вышеназванных поллютантов показал наличие статистически значимых отрицательных трендов в Амурском заливе - для НУ и кадмия и в Уссурийском заливе - для НУ, ДДТ, кадмия.
Полученные данные могут служить подтверждением, что уровень антропогенной нагрузки на экосистему Амурского залива несколько снизился, что связывают с общим экономическим кризисом. Однако объем сточных вод, зачастую неочищенных, сбрасываемых в Амурский залив, продолжает оставаться значительным и составляет 24,6 % от всего объема, поступающего в зал. Петра Великого (Огородникова, 2001). Большую часть (41,7 %) сбросов представляет легко окисляемое органическое вещество. Таким образом, на экосистему Амурского залива, в том числе и донные сообщества, как и 15 лет назад, основное негативное влияние продолжает оказывать процесс эвтрофикации вод.
Библиографический список
1. Belan T.A., Tkalin A.V., Lishavskaya T.S. The present status of bottom ecosystems of Peter the Great Bay (the Sea of Japan) // Pacific Oceanography. 2003. Vol. 1. No. 2. P. 158-167.
2. Мокеева Н.П. Влияние сбросов различных отходов в морскую среду на гидробионтов // Исследование процессов при сбросе отходов в море. М.: Гидрометеоиздат, 1983. С. 23-33.
3. Мокеева Н.П. Отклик морских биоценозов на сброс грунта //
Итоги исследований в связи со сбросом отходов в море. М.:
Гидрометеоиздат, 1988. С. 89-104.
4. Методические основы комплексного экологического мониторинга океана. М.: Гидрометеоиздат, 1988. 288 с.
5. Tkalin A.V. Chlorinated hydrocarbons in coastal bottom sediments of the Japan Sea // Envir. Pollut. 1996. Vol. 92. No. 2. P. 183-185.
6. Руководство по методам биологического анализа морской воды и донных отложений. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 191 с
7. Recommended Protocols for Sampling and Analyzing Subtidal
Benthic Macroinvertebrate assemblages in Puget Sound. Seattle: US EPA,
1987.
8. UNEP: Statistical analysis and interpretation of marine community data. Reference Methods for Marine Pollution Studies. UNEP. 1995. No 64.
