Научная статья на тему 'Вторичное загрязнение нефтепродуктами прибрежной зоны Онежского залива Белого моря'

Вторичное загрязнение нефтепродуктами прибрежной зоны Онежского залива Белого моря Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
352
59
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БЕЛОЕ МОРЕ / ОНЕЖСКИЙ ЗАЛИВ / НЕФТЯНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ / ПРИЛИВНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ / WHITE SEA / ONEGA BAY / POLLUTION BY OIL / FLOW VARIABILITY

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Лебедев Андрей Анатольевич, Андрианов Виктор Владимирович, Неверова Наталья Валерьевна, Лукин Леонид Романович

По результатам комплексных исследований в 2005-2006 гг. и в 2011-2012 гг. в районе, подверженном влиянию аварийного разлива мазута в сентябре 2003 г., рассматривается процесс естественного самоочищения вод прибрежной зоны от нефтепродуктов. Показано, что захороненные на дне тяжелые фракции мазута в виде песчано-мазутных агрегаций являются вторичным источником загрязнения вод нефтепродуктами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Лебедев Андрей Анатольевич, Андрианов Виктор Владимирович, Неверова Наталья Валерьевна, Лукин Леонид Романович

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

SECONDARY POLLUTION BY OIL PRODUCTS OF THE COASTAL ZONE OF ONEGA BAY OF WHITE SEA

By results of complex researches in 2005-2006 and in 2011-2012 in the area subjected to influence of the emergency black oil overflow in September, 2003, the process of natural self-cleaning of coastal zone waters from oil products is considered. It is shown that the last cuts of black oil fractions buried at the bottom in the form of sand-black oil aggregations are a secondary source of waters pollution by oil products.

Текст научной работы на тему «Вторичное загрязнение нефтепродуктами прибрежной зоны Онежского залива Белого моря»

УДК 504.064.2

ВТОРИЧНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТАМИ ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ ОНЕЖСКОГО ЗАЛИВА БЕЛОГО МОРЯ

© 2013 А.А. Лебедев, В.В. Андрианов, Н.В. Неверова, Л.Р. Лукин

Институт экологических проблем Севера УрО РАН, Архангельск

Поступила редакцию 24.04.2013

По результатам комплексных исследований в 2005-2006 гг. и в 2011-2012 гг. в районе, подверженном влиянию аварийного разлива мазута в сентябре 2003 г., рассматривается процесс естественного самоочищения вод прибрежной зоны от нефтепродуктов. Показано, что захороненные на дне тяжелые фракции мазута в виде песчано-мазутных агрегаций являются вторичным источником загрязнения вод нефтепродуктами.

Ключевые слова: Белое море, Онежский залив, нефтяное загрязнение, приливная изменчивость

1 сентября 2003 г. в южной части Онежского залива Белого моря в результате аварии при швартовке двух танкеров на рейдовом погрузочном комплексе «Осинки» в условиях штормовой погоды произошел разлив нефтепродуктов. По данным Архангельской специализированной морской инспекции МНР РФ в море вылилось более 50 тонн топочного мазута марки М-100. В течение первых суток мазут был выброшен на берега архипелага островов Осинки и большая его часть был разнесена в северовосточную и юго-восточную части залива. Часть водонефтяной смеси дрейфовала в сторону Соловецких островов и западного побережья Онежского полуострова. В результате аварии наиболее загрязнённой оказалась акватория в районе островов Осинки, Пурлуда и прибрежной части Онежского полуострова в районе д. Лямцы и д. Нурнема протяжённостью более 40 км. Выброс мазута на берег был зафиксирован в районе деревень Тамица и Ворзогоры, а также на берегах о. Кий [1]. Исследованию последствий этой аварии и посвящена настоящая работа.

Материал и методы. В июле 2005 г. было проведено обследование берегов архипелага Осинки, островов Пурлуда, Шоглы, Няпа, которое показало, что мазут оставался на прибрежных камнях, а на мелководье этот мазут был в

Лебедев Андрей Анатольевич, научный сотрудник. Email: [email protected]

Андрианов Виктор Владимирович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник. E-mail: [email protected]

Неверова Наталья Валерьевна, научный сотрудник. E-mail: [email protected]

Лукин Леонид Романович, доктор биологических наук, главный научный сотрудник. E-mail: [email protected]

виде отдельных вязких песчано-мазутных агрегатов (ПМА) различной величины, полузамытых песком. Кроме этого, были отобраны пробы грунта и воды из придонного горизонта в южной части Онежского залива для определения общего содержания нефтяных углеводородов (НУВ). С учётом того, что Онежский залив, как и всё Белое море, находится под сильным влиянием приливо-отливных явлений, летом 2006 г. в течение месяца (с 21 июня по 21 июля) 4 раза нами проводились полусуточные наблюдения за приливной изменчивостью содержания углеводородов (УВ) в воде придонного горизонта. Пробы воды отбирались с дискретностью 3 часа. В летние сезоны 2011-2012 гг. после длительного перерыва были проведены комплексные экспедиционные работы по исследованию динамики самоочищения прибрежной акватории у мыса Глубокий в Онежском заливе. Обследовались прибрежная акватория и пляжевая зона берега Онежского полуострова от мыса Вейнаволок на востоке до мыса Лиственный на западе. Изучение процессов миграции и трансформации нефтяных загрязнений сопровождалось изучением гидрологического режима района. В 2012 году помимо определения уровня загрязнения вод проводилось измерение температуры воды, солёности, мутности, скорости и направления течения с помощью гидрологического зонда Seaguard RCM SW с моторной лодки стоящей на якоре (рис. 1).Содержание УВ в грунте и воде на разовых станциях определяли методом ИКС [5, 6]. При определении концентраций углеводородов на полусуточной станции использовался флуорометрический метод определения углеводородов в воде [7].

Рис. 1. Маршрут, точки отбора проб воды для определения концентраций УВ и вертикального зондирования воды у мыса Глубокий, Онежский залив, Белое море в 2011-2012 гг.

Результаты и обсуждение. Летом 2005 г. в придонном горизонте воды на акватории южной части Онежского залива были обнаружены повышенные концентрации НУВ. При этом наибольшие концентрации НУВ были зафиксированы у архипелага островов Осинки (0,68 мг/дм3), где находился эпицентр аварийного разлива мазута, а также у мыса Глубокий (0,66 мг/дм3) [2, 3]. Результаты выполненной в конце июня 2011 г. полигонной съёмки в прибрежной полосе юго-восточной части Онежского залива до изобаты 10 м показали снижение уровня концентрации УВ в водах прибрежной зоны в 23 раза по сравнению с уровнем 2005 г. (0,25-0,3 мг/дм3 против 0,6-0,7 мг/дм3). На участках, удалённых от берега, в 2011 г. концентрации УВ оказались более высокими и даже сопоставимыми с уровнем 2005 г., достигая 0,3-0,4 мг/дм3

[4].

Вместе с заметным снижением содержания УВ в воде были отмечены выброшенные прибоем в зону литорали ПМА с линейным размером в 2011 г. до 10 см и весом от 6 до 377 гр. Такие смоляные комки имели консистенцию от твёрдой до мягкой (пачкающейся). По информации, полученной от местных жителей, они находили на берегу и значительно более крупные ПМА. Выброс их на берег происходил при свежих ветрах западной четверти и волнении моря этого же направления 3 балла и более. На рис. 2 приведена схема выброса ПМА на литораль в сезоны 2011-2012 гг. и фотографии некоторых обнаруженных нами кусков агрегированного мазута. В целом 2011 г. характеризовался

повышенной штормовой активностью. Так, в ноябре во время сильного шторма, сопровождавшегося нагонными явлениями, были подмыты берега и нанесён ущерб береговым постройкам в некоторых населённых пунктах Онежского залива. Летом 2012 г. нами были отмечены изменения литорали и пляжевого склона у мыса Глубокий. Концентрации УВ в придонном слое воды на прибрежном полигоне по сравнению с 2011 г. значительно снизились. В воде только на двух станциях ^_4_2012 и 81_005_2012) приглубого района восточной части исследуемой акватории отмечены концентрации УВ, превышающие 1 ПДК. Однако в западной части акватории в точке, находящейся у северо-восточного края Песчано-Наволоцкой мели, зафиксированы концентрации в 39 ПДК. Количество дней со штормовой погодой оставалось довольно высоким, при этом увеличился размер выбрасываемых ПМА. В июне 2012 г. в месте работ был обнаружен ПМА весом около 2 кг.

Важной особенностью акватории, прилегающей к юго-западному берегу Онежского полуострова, является наличие к западу от м. Глубокий Песчано-Наволоцкой мели с глубинами менее 10 м, которая представляет собой обширное мелководье, расположенное между мысами Лиственный и Глубокий. Ширина мели около 5 миль. Наименьшая глубина на мели 1,6 м находится в 2,5 мили к западу-юго-западу от м. Глубокий. Между берегом и мелью пролегает жёлоб с глубинами более 10 м [8]. Такое мелководье, расположенное на пути дрейфовавшего пятна, в условиях штормового моря выполнило роль

ловушки для мазута. Волнение моря, усиливающееся на мелководье и достающее дна, перемешивало дрейфующие вязкие нефтепродукты с песком. В результате чего образовались ПМА, опустившиеся на дно. Под воздействием волнения и течений произошло захоронение мазута под слоем песка на мелководье. При разложении, химическом выветривании и вымывании

мазута из ПМА вязкость таких конгломератов снижается, становится возможным отрыв кусков от их краёв под воздействием волнения и течений и вынос их на побережье. В прибрежной полосе в результате механического воздействия волн и дальнейшей деструкции мазута под влиянием различных факторов ПМА распадаются и отмечаются в виде полос чёрного песка.

Рис. 2. Схема отбора проб грунта на литорали, места выброса ПМА и собранные ПМА в июне-июле 2011 (А) и 2012 (Б) гг., мыс Глубокий, Онежский залив, Белое море

Полусуточные наблюдения за приливной изменчивостью концентрации УВ в воде на придонном горизонте, проведенные в июле 2006 г., позволили выявить, что в этот период прослеживалась явная связь содержания УВ в придонном слое воды с фазой прилива. Характер временной изменчивости содержания УВ в воде имел сложный и неоднозначный вид. Отмечались как значительные концентрации УВ в воде (до 15 ПДК), так и чистые воды с концентрациями менее 1 ПДК. В разные дни отмечались максимумы концентраций УВ в различные фазы приливного цикла. Однако максимальные концентрации УВ за время наблюдений 2006 г. отмечались со сдвигом во времени около 3 часов после наступления полной воды. Сложный характер приливной изменчивости и высокие концентрации УВ в воде сезона 2006 г. указывают на присутствие множественных очагов вторичного загрязнения, находящихся на дне.

Проведенные в 2012 г. измерения гидрологических характеристик на полусуточной станции с ежечасным отбором проб воды на содержание УВ подтвердили наличие приливной изменчивости концентрации растворенных УВ (рис. 3, А). При этом полученные данные о рас-

пределении приливо-отливных течений, имеющих реверсивный характер и достигающих 0,8 м/с, и единичное превышение ПДК УВ через 1 час после наступления малых вод указывают на расположение источника загрязнения вод в районе Песчано-Наволоцкой мели, расположенной западнее мыса Глубокий, у которого проводились измерения.

Для сравнения характера приливной изменчивости УВ в районах с различными гидрологическими условиями и техногенным воздействием можно привести результаты работ, проведённых в Двинском заливе (рис 3, Б). Для оценки подобной изменчивости в юго-восточной части Двинского залива в 2012 г. были проведены специализированные исследования суточных колебаний концентраций УВ. Следует отметить, что исследуемый в Двинском заливе участок захватывает морскую границу зоны смешения речных и морских вод. Здесь также прослеживается связь приливных колебаний уровня воды и изменений концентраций УВ при том, что вертикальная структура распределения скорости и направления течений неоднородна. Здесь выделяются разнонаправленные потоки и турбулентные движения вод.

Рис. 3. Содержание УВ (С, мг/л) в воде поверхностного горизонта, приливное изменение глубины моря, скорости и направления течения на полусуточной станции у мыса Глубокий, Онежский залив (А) и у острова Голая Кошка, Двинский залив (Б) в июле 2012 г.

В поверхностном слое воды скорости течений достигают 0,6 м/с, в придонном горизонте скорости течений не превышают 0,15 м/с. В поверхностном слое вод преобладает стоковое течение, складывающееся из трансформированных речных вод Двины и поверхностного стока из Сухого моря. В придонном горизонте приливо-отливные явления формируют вихревую картину распределения течений. Заметно, что в меженные периоды наибольшая вероятность фиксации максимальных концентраций УВ отмечается в моменты близкие к малой воде приливного цикла. Характер зафиксированных колебаний УВ на рассматриваемом участке морской границы зоны смешения вод позволяет предположить, что отсутствие их высоких концентраций (более 0,05 мг/л) обусловлено влиянием маргинального фильтра р. Северная Двина и носит эпизодический характер. Это позволяет предположить, что загрязнение нефтепродуктами морских вод прилегающего к устью Северной Двины района происходит в виде отдельных локальных пятен загрязнённых вод, появление которых носит случайный (эпизодический) характер. Наблюдаемый характер изменчивости концентраций УВ указывает на отсутствие хронического загрязнения зоны смешения речных и морских вод нефтяными углеводородами, при котором в устье Северной Двины формируется устойчивый фронтальный раздел между «грязными» речными и «чистыми» морскими водами.

Выводы: к летнему сезону 2012 г. произошли значительные сдвиги в очищении прибрежной акватории Онежского полуострова у мыса Глубокий от загрязнения УВ. Основным фактором такого очищения явились штормовые условия, играющие важную роль в активизации процессов очищения мелководных прибрежных акваторий в условиях низких температур воды в северных морях. Воздействие волн и течений приводит не только к повторному поступлению в воду загрязняющих веществ, захороненных на мелководьях, но и выносу их на берег в виде ПМА, где в прибойной зоне активизируются процессы деструкции УВ. Анализ направления ветра и волнения, распределения мест и характера выноса на берег ПМА, а также исследование приливной изменчивости концентраций УВ в воде, указывает на наличие источника загрязнения в районе Песчано-Наволоцкой мели, на которой сохраняются отложения мазута перемешанного с песком. Такие ПМА остаются источником вторичного загрязнения вод акватории, а также прибрежной зоны, куда ПМА выбрасывает волнами и течениями во время штормов.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 11-05-98804-р_севера, программы Президиума УрО РАН № 12-У-5-1034, программы Президиума УрО РАН "Арктика" проект № 12-5-4-007, гранта РФФИ

11-05-98810-р_север_а, программы Президиума РАН №

12-П-5-1021, проекта РФФИ 13-05-00890.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Андрианов, В.В. О последствиях нефтяного загрязнения акватории южной части Онежского залива Белого моря в 2003 году / В.В. Андрианов, А.А. Ненашев, В.М. Белькович, Л.Р. Лукин // Теория и 4. практика комплексных исследований в интересах экономики и безопасности российского Севера. Тезисы докладов межд. науч.-практ. конф.. Мурманск, 15-17 марта 2005 г. - Апатиты: Изд. Кольского научного центра РАН, 2005. С. 13-14. 5.

2. Лебедев, АА. Распределение концентрации нефтепродуктов в воде и донных отложениях в южной части Онежского залива Белого моря в июле 2005 6. года / А.А. Лебедев, В.В. Андрианов, Н.В. Неверова, Л.Р. Лукин // Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах 7. России. Материалы Всеросс. конф. с междун. участ. Архангельск, 19-22 июня 2006 г. [Электронный ресурс]. - Архангельск, ИЭПС УрО РАН. 2006. (CD-ROM).

3. Лукин, Л.Р. Влияние нефтепродуктов на поведение 8. локальных репродуктивных групп белухи (Delphin-

ар1егш 1еисаБ) / Л.Р. Лукин, В.В. Андрианов, А.А. Лебедев, Н.В. Неверова // Сборник научных трудов по материалам четвертой межд. конф. «Морские млекопитающие Голарктики» СПб, 10-14 сентября 2006 г. С. 328-330.

Андрианов, В.В. Последствия аварийного разлива нефтепродуктов в южной части Онежского залива Белого моря / В.В. Андрианов, Л.Р. Лукин, А.А. Лебедев, Н.В. Неверова // Вестник САФУ. 2012. № 4. С. 5-12.

ПНД Ф 16.1:2.2.22-98. ««Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии» ПНД Ф 14.1:2.5-95. «Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и сточных водах методом ИКС» ПНД Ф 14.1:2:4.128-98. «Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природной, питьевой и сточной воды флуориметрическим методом на анализаторе жидкости Флюорат-02».

Лоция Белого моря, ГУНиО МО, 1983. С. 168-169.

SECONDARY POLLUTION BY OIL PRODUCTS OF THE COASTAL ZONE OF ONEGA BAY OF WHITE SEA

© 2013 A.A. Lebedev, V.V. Andrianov, N.V. Neverova, L.R. Lukin Institute of Ecological Problems of the North UrB RAS, Arkhangelsk

By results of complex researches in 2005-2006 and in 2011-2012 in the area subjected to influence of the emergency black oil overflow in September, 2003, the process of natural self-cleaning of coastal zone waters from oil products is considered. It is shown that the last cuts of black oil fractions buried at the bottom in the form of sand-black oil aggregations are a secondary source of waters pollution by oil products.

Key words: White Sea, Onega Bay, pollution by oil, flow variability

Andrey Lebedev, Research Fellow. E-mail: [email protected] Viktor Andrianov, Candidate of Biology, Senior Research Fellow. E-mail: [email protected]

Natalia Neverova, Research Fellow. E-mail: [email protected] Leonid Lukin, Doctor of Biology, Main Research Fellow. E-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.