CC BY
62
2005
Известия ТИНРО
Том 140
УДК 504.75(265.54)
А.П.Черняев
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ВОДЕ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ АМУРСКОГО ЗАЛИВА (ЯПОНСКОЕ МОРЕ)
Приведены экспериментальные данные о распределении нефтяных углеводородов в Амурском заливе в весенне-летний период. Пробы воды и донных отложений собраны на 45 станциях. Общее содержание нефтяных углеводородов определяли методом ИК-спектрометрии. Содержание их в воде составляло 0,03-0,41 мг/дм3, в донных отложениях — 5,3-441,0 мг/кг. Выделены участки с максимальным и минимальным загрязнением нефтяными углеводородами.
Chernyaev A.P. Petroleum hydrocarbons distributions in seawater and bottom sediments in the Amur Bay (Japan Sea) // Izv. TINRO. — 2005. — Vol. 140. — P. 240-244.
Experimental data on distribution of petroleum hydrocarbons in the Amur Bay (Japan Sea) in the spring-summer season of 2004 are presented. Samples were collected at sea surface and from bottom sediments at 45 sites. The total contents of petroleum hydrocarbons in the samples were determined by IR-spectrometry method with preliminary extraction by organic solvent.
Concentration of petroleum hydrocarbons varied from 0.03 to 0.41 mg/l in seawater and from 5.3 to 441.0 mg/kg of dry weight in bottom sediments. The following areas with high petroleum pollution were determined: De-Friz Peninsula, the Bays of Vtoraya Rechka and Pervaya Rechka, and the Bosphor Vostochny Strait. The basic suppliers of petroleum hydrocarbons in the Amur Bay were seaports, railways, and motor transport. High contents of petroleum hydrocarbons in bottom sediments indicate chronic character of the pollution.
Нефтегазодобывающая индустрия по-прежнему остается одной из основных отраслей, оказывающих негативное влияние на окружающую среду. С ее активным развитием на Дальнем Востоке России все большие участки морей подвергаются загрязнению нефтяными углеводородами (НУ). Загрязнение НУ морской среды в основном приурочено к портам, нефтеналивным терминалам.
Нефть и нефтепродукты являются токсическим фактором, влияющим на выживание и адаптационные способности организмов (Миронов, 1985; Патин,
2001). При этом отмечается непосредственный токсический эффект соединений, входящих в состав нефти (полиароматические углеводороды, фенолы), образование гидрофобными соединениями (парафины) пленки на поверхности воды, препятствующей нормальному газообмену, налипание нефти на оперение птиц и т.д.
Большое количество работ, посвященных исследованию содержания растворенных и распределенных в воде НУ, а также депонируемых донными отложениями (ДО), в основном относится к прибрежной зоне и водоемам Северной Америки и Европы. Информация о нефтяном загрязнении северной части Тихого океана немногочисленна. В официальных данных (Государственный доклад ...,
2002) сообщается о среднегодовом содержании НУ в водах зал. Петра Великого на уровне 0,8-1,4 ПДК.
По оценкам экспертов, наибольшую антропогенную нагрузку в акватории зал. Петра Великого испытывают Амурский залив и бухта Золотой Рог (Роман-кевич, Айбулатов, 2004).
В Амурском заливе, из-за небольших глубин, ветровых и приливных течений, а также процессов турбулентной диффузии (Зайцева, 1981; Зуенко, 1998), органические загрязняющие вещества в летний период в водной толще распределены относительно равномерно. По данным А.В.Ткалина (ТкаНп, 1991), средние концентрации НУ в толще вод залива составляют 0,05 мг/дм3, что не превышает принятых в России ПДК — 0,05 мг/дм3. В прибрежной зоне залива содержание этих веществ часто выше ПДК, а в бухте Золотой Рог концентрация НУ достигает 1 мг/дм3. Часть акватории залива и особенно бухты Золотой Рог практически постоянно покрыта нефтяной пленкой, толщина которой у берегов может достигать 100 мкм: здесь даже средняя за год концентрация углеводородов в толще воды (67 мг/дм3) выше ПДК (Огородникова, 2001). В ДО картина пространственного распределения НУ может сильно отличаться от распределения в воде, так как представляет собой результат депонирования нефти и продуктов ее деградации.
Цель данной работы состояла в подробном изучении распределения НУ в поверхностном слое воды и ДО Амурского залива и установлении влияния на этот процесс абиотических и антропогенных факторов. Пробы были собраны с 45 станций (рис. 1).
Отбор проб производили с борта мотобота в мае—июне 2004 г. Поверхностный слой воды (не более 20 см) отбирали в герметичные стеклянные сосуды вместимостью 3 дм3 и немедленно прибавляли 1,1,2-трихлор-1,2,2-трифто-рэтан (25 см3). После тщательного перемешивания в течение 5 мин пробы оставляли до полного разделения органического и водного слоев. Затем органический экстракт фильтровали через слой безводного сульфата натрия.
Отбор проб ДО производили водолазным способом. Образцы помещали в полимерные пакеты и отправляли на хранение при температуре минус 14 °С. Дальнейший анализ образцов ДО заключался в экстракции НУ щелочным раствором этилового спирта. Навеску пробы (20 г) помещали в термостойкую коническую колбу со шлифованным горлом, приливали 15 см3 2 %-ного раствора гидроксида калия в этаноле и кипятили с обратным холодильником 1,5 ч. Колбу охлаждали, содержимое центрифугировали. Надосадочную жидкость собирали, а осадок подвергали повторной экстракции 15 см3 щелочного этанола в
течение 1 ч; далее содержимое вновь центрифугировали, надосадочные жидкости объединяли, помещали в делительную воронку, добавляли 5 см3 дистиллированной воды и дважды экстрагировали НУ гексаном (по 5 см3). Гексановый слой промывали дистиллированной водой до нейтральной реакции по универсальной индикаторной бумаге и сушили над безводным сульфатом натрия.
Полученные экстракты морской воды и донных отложений пропускали через патроны для твердофазной экстракции "Spe-ed Sil" для очистки от полярных соэкстрагирующихся примесей. Гексановую вытяжку упаривали на песчаной бане при температуре 100 °С досуха. Сухой остаток растворяли в точном объеме четыреххлористого углерода. Использованная методика экстракции НУ является модификацией известного метода (РД 52.10.556-95). Определение общего содержания нефтяных углеводородов проводили на ИК-анализаторе фирмы Wilks Enterprise, Inc. Infracal TOG/TPH Analyzers в трех параллелях.
Метод применим для анализа природных вод или промышленных стоков при концентрации нефтяных углеводородов от 0,01 мг/дм3.
Основными источниками поступления нефтяных углеводородов в Амурский залив являются несколько выпусков, собирающих сточные воды двух крупных городов — Владивостока и Уссурийска. Причем вклад г. Уссурийск обусловлен прежде всего речным стоком р. Раздольной, а вклад Владивостока связан с выбросами выпусков Верхне-Портовый, Первая Речка, Вторая Речка, Де-Фриз (Нигматулина и др., 2002).
Средняя концентрация НУ на западе кутовой части Амурского залива (рис. 2) составляет 0,2 мг/дм3 и превышает ПДК в 4 раза. В донных отложениях, собранных в этом районе, содержание нефти составляет 31-64 мг/кг (рис. 3), что превышает содержание НУ в ДО о. Рейнеке (условно фоновый район) в 36 раз. Относительно высокие концентрации нефтяных углеводородов в этом районе связаны, как уже было сказано выше, со сбросом сточных вод г. Уссурийск, с. Вольно-Надеждинское, с. Михайловка в р. Раздольную без какой-либо очистки. В районе выпуска Де-Фриз в воде также наблюдается превышение нормы в 3-4 раза (0,25 мг/дм3), что свидетельствует о невысоком уровне очистки сточных вод, несмотря на тенденцию к снижению объемов выбросов в последние годы. По общепринятой классификации такие сбросы относят к "недостаточно очищенным". В районе выпусков Первая Речка, Вторая Речка, Верхне-Портовый обнаружено значительное превышение концентрации нефте-углеводородов в воде (0,35-0,45 мг/дм3), что связано с деятельностью предприятий г. Владивосток.
Основными "поставщиками" НУ в акваторию Амурского залива в этом районе являются морские порты, железнодорожный транспорт и автотранспорт (Нигматулина и др., 2002). Содержание НУ в грунтах этих станций также высоко — 150-200 мг/кг, что свидетельствует о хроническом характере загрязнения.
В центральной части Амурского залива концентрация НУ составляет 0,10,15 мг/дм3. Из-за значительных, по сравнению с кутовой частью, глубин происходит перемешивание и разбавление загрязненных вод, что и объясняет относительно невысокое превышение ПДК (2-3 раза). В этом районе происходит значительное депонирование НУ донными отложениями, их содержание на отдельных станциях достигает 70 мг/кг. Какой-либо закономерности в пространственном распределении НУ в грунтах этого района не отмечено, что можно объяснить их разным гранулометрическим составом. В песчаных грунтах содержание НУ пониженно (5-24 мг/кг), а в илах — повышенно (30-70 мг/кг).
Аномально низкие концентрации НУ в воде были зафиксированы в центре кутовой части — здесь они не превышали 0,1 мг/дм3. В ДО этого района содержание НУ варьирует от 19 до 64 мг/кг. Такое несоответствие, вероятнее всего, связано с сильным разбавлением морской воды из-за паводковых явлений в весенний период.
Рис. 2. Распределение нефтяных углеводородов в поверхностном слое воды Амурского залива. Контролируемые выбросы: 1 — Де-Фриз; 2 — Вторая Речка; 3 — Первая Речка; 4 — прол. Босфор Восточный
Fig. 2. Petroleum hydrocarbons distribution in surface layer of sea-water of Amur Bay. Controllable emissions: 1 — De-Friz; 2 — Vtoraya Rechka; 3 — Pervaya Rechka; 4 — Bosphor Vostochny Strait
р. Рамо.п.на:
;ia Песчаная
Амурский за.шв
мыс Птичий
О. ПОПОВ!
концентрация i НУ, мг/кг
Русский □ менее 20
| | 20-50 □ 5°-100
Q 100-200
^И выше 200
Рис. 3. Распределение нефтяных углеводородов в донных отложениях Амурского залива. Контролируемые выбросы: 1 — Де-Фриз; 2 — Вторая Речка; 3 — Первая Речка; 4 — прол. Босфор Восточный Fig. 3. Petroleum hydrocarbons distribution in surface bottom sediments of Amur Bay. Controllable emissions: 1 — De-Friz; 2 — Vtoraya Rechka; 3 — Pervaya Rechka; 4 — Bosphor Vostochny Strait
Прибрежные воды западной части о. Попова (бухта Западная) характеризуются относительно невысокими концентрациями НУ (0,12 мг/дм3), в то же время вода, отобранная около мыса Птичьего, отличается более высоким уровнем их содержания (0,25 мг/дм3). Вероятнее всего, это связано с влиянием сильно загрязненных прибрежных вод Владивостока.
Можно выделить три локальных участка на акватории залива с концентрацией НУ в воде выше 0,35 мг/дм3. Самая высокая концентрация НУ была зарегистрирована в западной части прол. Босфор Восточный — 0,95 мг/дм3, что связано с активным судоходством в этом районе. В центре пролива и его восточной части наблюдалось значительное снижение концентрации НУ (соответственно 0,21 и 0,15 мг/дм3), что, по-видимому, связано с благоприятным гидрологическим режимом вследствие смешения с более чистой водой Уссурийского залива. Похожая картина наблюдается и в распределении НУ в ДО пролива — у выпуска Верхне-Портовый — 441 мг/кг (абсолютно максимальное значение), в районе мыса ^каревского — 370 мг/кг, в центре пролива — 330 мг/кг, в районе мыса Иродова — 258 мг/кг.
По уровню загрязнения нефтяными углеводородами Амурский залив приближается к акваториям, испытывающим сильнейший антропогенный стресс, каким является, например, эстуарий Понгол (Ponggol estuary) в Сингапуре (Nayar et al., 2004).
Полученные данные свидетельствуют о наличии нефтяного загрязнения, местами значительного, в одном из прибрежных промысловых районов — Амурском заливе, а высокое содержание НУ в донных отложениях — о хроническом характере загрязнения этого района.
Литература
Государственный доклад "O состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2001 году". — М.: Государственный центр экологических программ, 2002. — 452 с.
Зайцева T.B. Статистический анализ поля скорости течений в прибрежной зоне залива Петра Великого // Гидрофизические исследования в северной части ^хого океана. — Владивосток, 1981. — С. 93-98.
Зуенко Ю.И. Элементы структуры вод северо-западной части Японского моря // Изв. ТОНРО. — 1998. — T. 123. — С. 262-290.
Миронов О.Г. Взаимодействие морских организмов с нефтяными углеводородами. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. — 127 с.
Нигматулина Л-B., Огородникова A.A., Щеглов B.B. Влияние стока прибрежных территорий на степень загрязнения вод Амурского залива (Японское море) // Мат-лы междисциплин. конф. "Человек в прибрежной зоне: опыт веков". — Владивосток: таНРО-центр, 2002. — С. 73-77.
Огородникова A.A. Эколого-экономическая оценка воздействия береговых источников загрязнения на природную среду и биоресурсы залива Петра Великого. — Владивосток: ТОНРО-центр, 2001. — 193 с.
Патин C.A. Нефть и экология континентального шельфа. — М.: ВНИРО, 2001. — 247 с.
РД 52.10.556-95. Методические указания. Определение загрязняющих веществ в пробах морских донных отложений и взвеси. — М.: Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, 1996.
Романкевич E.A., Aйбyлатов H.A. Геохимическое состояние морей России и здоровье человека // Электрон. науч.-информ. журн. "Вестник отделения наук о Земле РАН". — 2004. — № 1(22). — С. 1-17: http: //www.scgis.ru/russian/cp1251/ h_dgggms/1-2004/scpub-5.pdf
Nayar S., Goh B.P.L., Chou L.M. The impact of petroleum hydrocarbons (diesel) on peri phyton in an impacted tropical estuary based on in situ microcosms // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. — 2004. — Vol. 302. — P. 213-232.
Tkalin A.V. Chemical pollution of the north-west Pasific // Mar. Pollut. Bull. — 1991. — Vol. 22, № 9. — P. 455-457.
