CC BY
99
УДК 504,054,001,5
И. М. Ефремкин, Е. М. Снопова, М. А. Холмянский, П. С. Зеленковский
СОВРЕМЕННОЕ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКОЕ И ЭКОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОБСКОЙ ГУБЫ
Основное влияние на изменение природной среды Обской губы, ее гидрофизические, океанологические, гидрохимические и экогеологические характеристики оказывают глобальные климатические процессы, особенно ярко проявляющиеся в арктических регионах Земли.
В новейшее время амплитуда опускания суши в пределах региона (Нижнеобского мегапрогиба) достигала 150-200 м [1]. По наблюдениям последних десятилетий скорость опускания увеличивается.
Коренной берег, а также пляж и лайда характеризуются сплошным распространением мерзлых грунтов, мощность которых превышает более 100 м. Сезонное оттаивание грунтов начинается обычно в июне, максимальных величин оно достигает в третьей декаде октября, редко — в первой декаде декабря. Промерзание оттаявшего грунта начинается во второй половине октября и заканчивается в первой половине декабря. Глубина сезонного оттаивания грунтов на береговых участках варьирует в зависимости от их состава и увлажненности, ландшафтных условий, высоты снежного покрова и т. д. При движении с севера на юг она составляет: в песках — от 0,5—1,0 до 1,5—2,0 м; в суглинках — от 0,4—0,7 до 0,8—1,2 м; в торфе — от 0,2—0,4 м до 0,4—0,7 м.
Мерзлые грунты береговых участков классифицируются как льдистые. Морские суглинки и супеси до глубины 4—5 м содержат ледяные включения, образующие слоистую и сетчатую текстуру. Все песчаные мерзлые отложения имеют массивную криогенную текстуру; степень заполнения пор льдом и незамерзшей водой находится в пределах единицы; при оттаивании пески переходят в водонасыщенное состояние, а суглинки и супеси дают большие осадки [2].
Под основной частью Обской губы развит сквозной талик. Однако в мелководной части губы мерзлые грунты существуют, и их проникновение под акваторию нарастает с продвижением на север по мере понижения температуры грунтов на береговых обрывах и лайде. Взаимосвязь между глубиной воды и наличием мерзлых грунтов имеет сложный характер.
К характерным особенностям геоморфологии береговой зоны Обской губы относятся широкое развитие аккумулятивных ветровых осушек, относительно слабые проявления процесса термоабразии, наличие своеобразной вертикальной асимметрии в строении надводных и подводных аккумулятивных форм. Наибольшая ширина (до 0,5—1,0 км) зон осушек наблюдается в пределах южной дельтовой области на приустьевых участках рек, особенно у восточного побережья Ямала, а также в самой северной части губы. Вдоль абразионных берегов ширина осушек уменьшается до 100—200 м, а на наиболее приглубых участках восточного побережья — до 20—40 м.
© И. М. Ефремкин, Е. М. Снопова, М. А. Холмянский, П. С. Зеленковский, 2009
С общей отмелостью берегов, развитием осушек и, как следствие этого, ослабленным волновым воздействием на берега, связана, очевидно, и малая распространенность термоабразионных берегов. Отдельные данные о характере морфологии высоких абразионных уступов восточного берега губы, подтверждаемые аэровизуальными наблюдениями и анализом аэрофотоснимков, свидетельствуют в пользу его преимущественного разрушения термоденудационными процессами (солифлюкция, термоэрозия и пр.). Следует, однако, отметить, что изменение температур в арктическом регионе приведет к увеличению интенсивности термоденудационных процессов.
Отмеченные особенности береговой зоны Обской губы указывают на специфический характер ее динамики и морфологии, определяемый сложным режимом бассейна. Отчетливо выраженные различия в направленности и интенсивности абразионноаккумулятивных процессов, проявляющихся в отличие от морфологии западной, восточной и дельтовой береговых областей, с одной стороны, и северной, средней и южной частями губы, с другой, позволяет подразделить лево- и правобережные области на три широтных подобласти.
Для северной подобласти характерно более активное проявление абразионных процессов, а также форм и явлений, связанных с морским характером гидрологического режима, в частности, развитием приливных осушек и форм рельефа, образованных приливными течениями. Для средней, наиболее протяженной и узкой части губы в целом наблюдается более слабое проявление абразионных и более интенсивное развитие аккумулятивных процессов. В южной, наиболее мелководной части губы, при заметном усилении аккумулятивных процессов, в значительной степени обусловленных влиянием речного стока, отмечается и некоторое возрастание интенсивности абразии и роли эоловых процессов и биогенного осадкообразования.
По нашим наблюдениям, ледовый период на исследуемой акватории по средним многолетним данным, от момента первого ледообразования и до окончательного очищения акватории ото льда, составляет около девяти месяцев, безледный — около трех. Осеннее ледообразование всегда начинается на чистой воде. Наибольшая интенсивность увеличения толщины льда бывает в первой половине зимы — примерно по 10 см за декаду. Становление припая происходит в среднем в течение месяца при толщине льда около 30 см. По мере нарастания толщины льда происходит увеличение ширины припая.
Важнейшими естественными факторами водной среды, влияющими на биопродуктивность устьевой области, следует отметить содержание растворенного кислорода, биогенных элементов; из тяжелых металлов особое значение имеет железо. Обь-Иртышский бассейн занимает уникальное положение среди рек земного шара по содержанию железа. Общее его количество в воде может достигать 7-10 мг/л. Основное количество железа поступает с грунтовыми и болотными водами. на окисление его до устойчивых, выпадающих в осадок, форм расходуется большое количество кислорода, что приводит к образованию ежегодных заморов.
Замор в губе распространяется со стороны р. Обь, откуда заморные воды продвигаются силой течения. Влиянию замора подвержена только южная часть губы до м. Сетного по восточному побережью. Средняя часть губы не подвергается воздействию заморных вод. Замор охватывает и Тазовскую губу вплоть до ее устья. Освежение воды в южной части Обской губы наступает в первых числах июня под действием вскрывающихся тундровых речек и паводковых вод р. Оби.
Следует заметить, что содержание железа является важнейшим фактором, оказывающим непосредственное влияние на развитие планктона, особенно фитопланктона. Каждый вид и группа водорослей имеют свой оптимум содержания железа. Наиболее требовательны к его присутствию диатомовые, для которых оптимальная концентрация составляет около 1,5 мг/л. Высокие концентрации железа, превышающие оптимальные в 2—3 раза, угнетают развитие фитопланктона.
С содержанием биогенных элементов тесно связана, прежде всего, первичная продукция. Ведущее значение в образовании первичной продукции устьевой области р. Оби, очевидно, принадлежит кремнию, так как основной объем биомассы дают диатомовые водоросли. Основным источником поступления биогенных элементов в Обско-Тазовскую устьевую область является речной сток. Сезонная динамика и распределение их по акватории определяются процессами фотосинтеза. В зависимости от этого содержание кремния в воде южной части Обской губы изменяется от величин близких к аналитическому нулю — в период массового развития диатомовых водорослей (август), до 8—10 мг/л — в конце зимы. Увеличение содержания кремния начинается в конце октября в первую очередь в северных районах южной части Обской губы, главным образом за счет растворения створок диатомовых, так как речные воды с повышенным содержанием кремния достигают этих районов не ранее декабря.
По данным фоновой съемки (съемка выполнялась до начала буровых работ в 1999 г.). осенью в районе Каменномысского лицензионного участка температура поверхностных вод Обской губы изменяется в пределах от 1,0 до 2,8 °С, при этом в центральной части изучаемого района температура наиболее высока. Температура у восточного побережья выше, чем на западном, что указывает на отток вод из восточной части губы и приток в западную.
Вертикальные распределения температуры, полученные с помощью зонда CTD и специального гидрофизического-электрохимического зонда конструкции ЦИТВНИИ-Океангеология показывают отсутствие стратификации, что свидетельствует об интенсивном перемешивании водного столба. Соленость воды в губе незначительна и мало меняется по площади. Концентрации нитратов варьируют в пределах 0—6,2 ммоль/л, на участке вдоль восточного побережья концентрации наиболее высокие, а в придонных водах такого же порядка.
Концентрация нитрита в поверхностных водах варьирует в пределах 0—0,5 ммоль/л, обнаруживая те же показатели в поверхностных водах во всем районе. В придонных слоях наиболее высокие концентрации нитрита наблюдаются в северных участках района.
Концентрация силикатов в поверхностных водах варьирует в пределах 65—128 ммоль/л, наиболее высокие концентрации наблюдаются в центральной и восточной прибрежной частях района. Аналогично выглядит распределение концентраций и в придонных водах.
Содержание органического фосфора в поверхностных водах варьирует в пределах 0,02—0,3 мг/л. Наиболее высокие концентрации наблюдаются в центральной и восточной частях района (рис. 1). Аналогично выглядит распределение концентраций и в придонных водах (рис. 2).
Содержание органического азота в поверхностных водах варьирует в пределах 0,41—0,75 мг/л. Наиболее высокие концентрации наблюдаются в центральной и восточной частях района (рис. 3). В придонных водах содержание органического азота варьирует в пределах 0,3—0,86 мг/л. Наиболее высокие концентрации наблюдаются в северной и восточной частях изучаемого района (рис. 4).
* ? 1 } ! 2
72,5 73 73,5 74 74,5 75
Долгота
Рис. 1. Содержание органического фосфора в поверхностных водах (август 2008) X ° в. д.
72,5 73 73,5 74 74,5 75
Долгота
Рис. 2. Содержание органического фосфора в придонных водах (август 2008) X ° в. д.
Долгота
Рис. 3. Содержание органического азота в поверхностных водах (август 2008) х ° в. д.
72,5 73 73,5 74 74,5 75
Долгота
Рис. 4. Содержание органического азота в придонных водах (август 2008) X ° в. д.
мг/л
_т
73 73,5 74 74,5
Рис. 5. Содержание кислорода в поверхностных водах (август 2008)
75
Долгота
X ° в. д.
мг/л
~Т
73 73,5 74 74,5
Рис. 6. Содержание кислорода в придонных водах (август 2008)
75
Долгота
X ° в. д.
Имеет место обогащение вод соединениями кремния, что также характерно для поверхностных вод тундры и является, в какой-то мере, отображением минерального состава почв, выветривающихся под воздействием гуминовых кислот. Содержание другого биогенного элемента, фосфатного фосфора (Р04-Р), невелико. Отмечается практически полное отсутствие в воде минеральных форм азота К02-Ы", К03-№ Такое явление также имеет место в пресноводных водоемах с ледовым режимом.
Сравнительно невысокое содержание кислорода (летом 50-70 % от насыщения) является, по-видимому, характерным для Обской и Тазовской губ. Зимний и весенний дефицит кислорода, ежегодно наблюдающийся на реках бассейна, распространяется и на северные части Обской и Тазовской губ и длится до июня, несмотря на приток свежих речных вод.
Обильное развитие фитопланктона не приводит к перенасыщению воды кислородом, который в значительном количестве поглощается биогенными элементами и соединениями железа и марганца, поступающими из р. Оби и других тундровых рек. Способствует уменьшению содержания кислорода и обилие взвешенных веществ, поднимаемых со дна постоянной волновой деятельностью. Ввиду того, что глубина губы невелика (в средней ее части не превышает 28 м, а в южной равна 4-6 м), частые ветры способствуют перемешиванию всех слоев воды, поднимают донные отложения, которые поглощают кислород, создают большую мутность, что в свою очередь отрицательно сказываются на газовом режиме. В кратковременные периоды затишья на газово-термический режим губы влияют течения и приливо-отливные явления, особенно в средних и северных частях. Прозрачность в Обской губе не превышает 100 см, а в среднем равна 50-60 см [3].
В то же время величина растворенного в воде кислорода (рис. 5, 6) сохраняется на определенном уровне, который в летнее время, по-видимому, является благоприятным для гидробионтов Обской губы, о чем свидетельствует обильное развитие зоопланктона, бентоса и хороший рост рыбы, откармливающейся здесь. Одним из факторов, заметно влияющих на жизнедеятельность организмов, населяющих как сушу, так и воду, является солнечный свет. В условиях Субарктики данный фактор оказывает весьма существенное влияние на жизнедеятельность гидробионтов, особенно в период полярного дня.
Конкретизируя рассмотренные выше экогеологические характеристики Обской губы, можно отметить, что экзогенные процессы в губе включают: гидродинамические, литодинамические, приграничные (на границах-разделах и границах-барьерах в гидро-и литосфере губы), гравитационные, влияние потенциальных (электрических, магнитных) полей, физико-химические, поступление и аккумуляцию осадочного материала, переработку осадочного материала, абразию берегов и дна, ледовый разнос, сорбционно-десорбционные.
Оценка современного экологического состояния Обской губы сделана на основании работ, выполненных под эгидой ООО «Газфлот» в 2005-2007 годах. Оценка фонового состояния и рыбохозяйственного значения экосистемы Обской губы сделана для центральной части губы (между 77°50'-79°10'), где расположены Обский, Каменномыс-ский - море и Северо-Каменномысский лицензионный участки. Для работ, по оценке фонового состояния используются специализированные суда МЧС, гидрографической службы отделений института Океанологии РАН.
Литература
1. Матишов Г. Г., Никитин Б. А. Научно-методические подходы к оценке воздействия газонефтедобычи на экосистемы морей Арктики (на примере Штокмановского месторождения). Апатиты, 1997.
2. Баулин В. В. Многолетнемерзлые породы нефтегазоносных районов СССР. М., 1985.
3. Российская Арктика: геологическая история, минерагения, геоэкология. СПб., 2002.
