Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море)

Представлены результаты исследований содержания металлов (As, Cr, Co, Сu, Ni, Pb, Zn, V, Sr, Mn, Ti, Fe) в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море), проведенных в июле 2005 г. Показано, что загрязнение донных отложений металлами носит полиэлементный характер. Определены особенности изменен...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Овсяный, Е.И., Котельянец, Е.А., Орехова, Н.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2009
Назва видання:	Морской гидрофизический журнал
Теми:	Экспериментальные и экспедиционные исследования
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105060
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море) / Е.И. Овсяный, Е.А. Котельянец, Н.А. Орехова // Морской гидрофизический журнал. — 2009. — № 4. — С. 67-80 . — Бібліогр.: 32 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-105060
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1050602025-02-09T14:13:09Z Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море) Овсяный, Е.И. Котельянец, Е.А. Орехова, Н.А. Экспериментальные и экспедиционные исследования Представлены результаты исследований содержания металлов (As, Cr, Co, Сu, Ni, Pb, Zn, V, Sr, Mn, Ti, Fe) в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море), проведенных в июле 2005 г. Показано, что загрязнение донных отложений металлами носит полиэлементный характер. Определены особенности изменения содержания исследованных элементов и локализация их поступлений в экосистему. По результатам оценки интенсивности техногенного воздействия на морскую среду определена группа токсичных элементов (As, Cr, Сu, Pb, Zn), которые накапливаются в донных отложениях бухты в количествах, значительно превышающих фоновые значения, характерные для осадков черноморского шельфа. Дана сравнительная оценка степени загрязнения металлами исследуемой бухты и некоторых других прибрежных акваторий. Results of studies of metal (As, Cr, Co, Cu, Ni, Pb, Zn, V, Sr, Ti, Mn, Fe) content in the bottom sediments of the Balaklava Bay (the Black Sea) carried out in July, 2005 are presented. It is shown that metal pollution of the sediments is of polyelemental character. Features of the content variation of the elements under study and localization of their entry to the ecosystem are defined. Based on the results of estimating intensity of man-caused influence on the marine environment, determined is the group of toxic elements (As, Cr, Cu, Pb, Zn) accumulated in the bottom sediments in the amount considerably exceeding the background values characteristic of the Black Sea shelf bottom sediments. The degree of metal pollution in the Balaklava Bay sediments is compared to that of the other coastal areas. Авторы благодарят сотрудников отдела бентоса Института биологии южных морей НАН Украины за предоставленные материалы для исследования (пробы донных отложений). 2009 Article Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море) / Е.И. Овсяный, Е.А. Котельянец, Н.А. Орехова // Морской гидрофизический журнал. — 2009. — № 4. — С. 67-80 . — Бібліогр.: 32 назв. — рос. 0233-7584 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105060 551.46.09 ru Морской гидрофизический журнал application/pdf Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Экспериментальные и экспедиционные исследования Экспериментальные и экспедиционные исследования
spellingShingle	Экспериментальные и экспедиционные исследования Экспериментальные и экспедиционные исследования Овсяный, Е.И. Котельянец, Е.А. Орехова, Н.А. Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море) Морской гидрофизический журнал
description	Представлены результаты исследований содержания металлов (As, Cr, Co, Сu, Ni, Pb, Zn, V, Sr, Mn, Ti, Fe) в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море), проведенных в июле 2005 г. Показано, что загрязнение донных отложений металлами носит полиэлементный характер. Определены особенности изменения содержания исследованных элементов и локализация их поступлений в экосистему. По результатам оценки интенсивности техногенного воздействия на морскую среду определена группа токсичных элементов (As, Cr, Сu, Pb, Zn), которые накапливаются в донных отложениях бухты в количествах, значительно превышающих фоновые значения, характерные для осадков черноморского шельфа. Дана сравнительная оценка степени загрязнения металлами исследуемой бухты и некоторых других прибрежных акваторий.
format	Article
author	Овсяный, Е.И. Котельянец, Е.А. Орехова, Н.А.
author_facet	Овсяный, Е.И. Котельянец, Е.А. Орехова, Н.А.
author_sort	Овсяный, Е.И.
title	Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море)
title_short	Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море)
title_full	Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море)
title_fullStr	Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море)
title_full_unstemmed	Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море)
title_sort	мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях балаклавской бухты (черное море)
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Экспериментальные и экспедиционные исследования
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105060
citation_txt	Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море) / Е.И. Овсяный, Е.А. Котельянец, Н.А. Орехова // Морской гидрофизический журнал. — 2009. — № 4. — С. 67-80 . — Бібліогр.: 32 назв. — рос.
series	Морской гидрофизический журнал
work_keys_str_mv	AT ovsânyjei myšʹâkitâželyemetallyvdonnyhotloženiâhbalaklavskojbuhtyčernoemore AT kotelʹânecea myšʹâkitâželyemetallyvdonnyhotloženiâhbalaklavskojbuhtyčernoemore AT orehovana myšʹâkitâželyemetallyvdonnyhotloženiâhbalaklavskojbuhtyčernoemore
first_indexed	2025-11-26T16:24:53Z
last_indexed	2025-11-26T16:24:53Z
_version_	1849870828962840576
fulltext	67 Экспериментальные и экспедиционные исследования УДК 551.46.09 Е.И. Овсяный, Е.А. Котельянец, Н.А. Орехова Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море) Представлены результаты исследований содержания металлов (As, Cr, Co, Сu, Ni, Pb, Zn, V, Sr, Mn, Ti, Fe) в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море), проведенных в июле 2005 г. Показано, что загрязнение донных отложений металлами носит полиэлементный харак- тер. Определены особенности изменения содержания исследованных элементов и локализация их поступлений в экосистему. По результатам оценки интенсивности техногенного воздействия на морскую среду определена группа токсичных элементов (As, Cr, Сu, Pb, Zn), которые накап- ливаются в донных отложениях бухты в количествах, значительно превышающих фоновые зна- чения, характерные для осадков черноморского шельфа. Дана сравнительная оценка степени загрязнения металлами исследуемой бухты и некоторых других прибрежных акваторий. Накопление токсичных металлов в донных отложениях (ДО) осуществ- ляется за счет седиментации взвешенных веществ (гравитационного осажде- ния), сорбционных процессов на границе раздела вода – осадок и биогенной седиментации. Таким образом, ДО служат своеобразным отражением процес- сов, протекающих в водной толще акватории. Донные отложения являются также средой обитания бентосных организмов, состояние развития которых характеризует экосистему акватории. При выполнении анализа содержания металлов в ДО различных участков акватории можно оценить уровень загрязнения, определить районы, которые различаются по антропогенной нагрузке, и установить характерные особен- ности распределения металлов-токсикантов в зависимости от природных гео- химических процессов и антропогенного влияния. Среди полузамкнутых акваторий Севастопольского региона Балаклавская бухта занимает особое место по своему географическому положению, мор- фометрии, ландшафтно-геохимическим характеристикам и характеру приро- допользования. Бухта расположена в южной части Крымского п-ова между м. Фиолент и м. Айя и представляет собой узкую (до 240 м) эстуарного типа акваторию с крутыми высокими и извилистыми берегами, протяженностью 1,4 км и глубинами от 4 до 34 м, ориентированную в меридиональном на- правлении. Площадь водной поверхности 236 тыс. м 2 , объем водной мас- сы 2840 тыс. м 3 , средняя глубина 12,5 м. Акватория бухты, исходя из морфо- метрии дна и конфигурации берегов, разделяется на мелководную часть в вершине бухты, центральную часть, южное глубоководное расширение и ко- ленообразную узость, соединяющую две последние части [1, 2]. В вершину бухты впадает сезонный водоток – речка Балаклавка с расходом воды в сухое время года 196,9 тыс. м 3 / год (по данным Ю.В. Терехина, 1991 г., цитируется по работе [3]).  Е.И. Овсяный, Е.А. Котельянец, Н.А. Орехова, 2009 ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 4 68 Длительное время бухта подвергалась сильному техногенному воздейст- вию, так как использовалась исключительно в качестве военно-морской базы – как гавань для военно-морских судов с производством полного комплекса специализированных судоремонтных работ. В числе других источников за- грязнения следует отметить сточные воды, которые сбрасываются практиче- ски без очистки непосредственно в бухту или сопредельную мелководную часть моря: хозяйственно-бытовые стоки, сток шламовых вод Балаклавского рудокомбината, сток ливневых поверхностно-склоновых вод. По данным Го- сударственного управления по экологической безопасности г. Севастополя, ежегодный сброс в бухту неочищенных сточных вод составляет около 4,4 млн. м 3 . Такое использование бухты при ограниченности водообмена с прибреж- ной частью моря и отсутствии должных природоохранных мероприятий при- вело к повсеместному загрязнению морской среды широким спектром за- грязняющих веществ – нефтепродуктами, синтетическими поверхностно- активными веществами, органическими веществами-ксенобиотиками, метал- лами, биогенными веществами. Эта акватория за время использования в ка- честве военно-морской базы потеряла свое рыбохозяйственное и, в большой мере, рекреационное значение. Даже спустя десятилетие после демилитари- зации морская среда бухты определяется как грязная [4]. Как известно, высо- кий уровень загрязнения морской среды тяжелыми металлами может приво- дить к снижению видового разнообразия гидробионтов. Авторы работ [5, 6] указывают на бедность видового состава донных сообществ Балаклавской бухты. Отмечаются низкие показатели биомассы, численности, видового раз- нообразия макрозообентоса [5]. В биотопе рыхлых грунтов встречается лишь 24 % от общего видового разнообразия моллюсков, обитающих у берегов Крыма [6]. Междисциплинарное исследование состояния морской среды Балаклав- ской бухты было начато после закрытия военной базы в 1991 г. [1 – 7]. Одна- ко работы по экологическому мониторингу бухты до настоящего времени не получили должного развития, хотя масштабы использования акватории для рекреационных целей расширяются. Нам не известны публикации, в которых приводится характеристика за- грязнения донных отложений Балаклавской бухты токсичными металлами. Поэтому целью представленной работы являются рекогносцировочное иссле- дование содержания в ДО бухты мышьяка и некоторых тяжелых металлов для определения техногенных аномалий, оценка и выявление закономерно- стей их распределения в донных отложениях. Материал и методы исследования. Пробы ДО были взяты при прове- дении съемки в июле 2005 г. Отбор проб на станциях, схема которых пред- ставлена на рис. 1, выполнялся в соответствии с рекомендациями норматив- ных документов ДСТУ ISO 5667-1-2003, ДСТУ ISO 5667-12-2005, ГОСТ 17.1.5.01-80, РД 52.10.556-95, МУ 43-1979 [8 – 12]. Пробы (слой 0 – 5 см) отбирались при выполнении легководолазных ра- бот ручным трубчатым пробоотборником. Для определения содержания ме- таллов брали только центральную часть пробы, которая не контактировала со стенками пробоотборника. Отобранную пробу тщательно перемешивали фарфоровой ложкой, освобождали от макровключений (камней, ракушек, во- дорослей и пр.) и помещали в подготовленные полипропиленовые пробирки с 69 завинчивающейся крышкой вместимостью 50 см 3 . После доставки в лабора- торию пробы незамедлительно помещали в морозильную камеру и до анализа хранили при температуре −18° С. Срок хранения осадков не более 2 мес. Р и с. 1. Схема станций отбора проб донных отложений и местоположение источников загряз- нения в Балаклавской бухте (июль 2005 г.): I – сток р. Балаклавка; II, III – хозяйственно- бытовые стоки; IV – сброс шламовых вод от промывки руды; V – сброс ливневого стока; VI – яхтовая стоянка; VII – штольня бывшего подземного завода Определение валового содержания металлов As, Cr, Co, Сu, Ni, Pb, Zn, V, Sr, Ti, Mn, Fе в пробах ДО выполнялось методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) с применением спектрометра «Спектроскан Макс-G» фирмы «Спектрон» (Россия). Подготовка спектрометра к работе и выполнение изме- рений массовой доли металлов и оксидов металлов в пробах ДО осуществля- лись в соответствии с «Руководством по эксплуатации» и аттестованной ме- тодикой выполнения измерений М049-П/02 [13], которые поставляются фир- мой-производителем прибора совместно с программным обеспечением. Подготовка проб к определению металлов и измерению их содержания в пробах состояла из последовательных операций по высушиванию части про- бы (5 – 10 г) до постоянного веса, измельчению и просеиванию через нейло- новое сито с ячейкой 0,071 мм. Построение градуировочных характеристик выполнялось с использованием аттестованных градуировочных образцов, а для проверки правильности построения градуировочных характеристик ис- пользовались контрольные образцы. 33.593 33.595 33.597 33.599 33.601 33.603 в.д. 44.493 44.494 44.495 44.496 44.497 44.498 44.499 44.500 44.501 44.502 44.503 с.ш. 12 3 456 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 I II III IV V o o o o o o o o o o o o o o o o o VI VII ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 4 70 Расчет концентраций металлов в пробах проводился с применением про- граммного обеспечения для спектрометра «Спектроскан Макс-G». Если при измерении результат анализа по одному или нескольким элементам превы- шал верхнюю границу диапазона измерений (табл. 1), то в соответствии с ме- тодикой М049-П/02 проводили разбавление анализируемой пробы. Для этого использовалась смесь, состоящая из 80 % SiO2, 15 % Al2O3, 5 % CaCO3. При разбавлении проб расчет концентраций выполняли с учетом коэффициента разбавления. Т а б л и ц а 1 Воспроизводимость метода РФА по результатам анализа стандартного образца (при n = 8) Элемент Пределы измерения [13], % мас. СО ДСЗУ 163.1-98 Паспорт- ные дан- ные, % мас. Измерение, среднее зна- чение, % мас. СКО σ n (при Р = 95 %) Воспроизво- димость, % Fe2O3, % 1,0 - 8,0 3,91 3,28 0,098 84 TiO2, % 0,24 - 1,6 0,58 0,575 0,019 99 MnO, % 0,01 - 0,095 0,095 0,093 0,0026 98 Cr, 10 -4 % 80 - 180 300 204,36 7,625 68 Cu, 10 -4 % 20 - 72 73 - 310 260 198,15 5,467 76 Ni, 10 -4 % 10 - 40 41 - 380 54 54,79 2,327 99 Zn, 10 -4 % 10 - 80 81- 610 150 121,91 4,328 81 Pb, 10 -4 % 25 - 280 40 20,42 3,663 51 Sr, 10 -4 % 50 - 310 150 152,83 5,828 98 As, 10 -4 % 20 - 30 31 - 60 5,2 9,06 0,974 57 V, 10 -4 % 10 -180 30,8 69,07 5,911 45 П р и м е ч а н и е: % мас. – массовая доля вещества, %. Контроль стабильности градуировочной характеристики проводили по результатам анализа двух градуировочных образцов. В качестве контрольных были использованы Государственные стандартные образцы ДСЗУ 163.1-98 и ДСЗУ 163.2-98. Для оценки правильности измерений выполнен анализ сертифицирован- ного донного осадка ДСЗУ 163.1-98 в восьми параллельных образцах (n = 8). Результат анализа (табл. 1) указывает на достаточно хорошую при геохими- ческих исследованиях воспроизводимость метода РФА. В пробах осадков определяли также гранулометрический состав, влаж- ность, карбонатность и содержание органического углерода в соответствии с рекомендациями нормативных документов [14 – 17]. Результаты исследования и обсуждение. Донные отложения Балаклав- ской бухты представлены различными типами грунтов – от светлых песков 71 0 1 2 3 4 5 C % орг до черных илов. Черные илы обнаруживаются преимущественно в вершине бухты и центральной части. В южной части бухты ДО представлены светло- и темно-серыми песками с примесью ила, гальки и ракушки. Большинство проб представляют собой типично техногенные илы, содержащие примеси неприродного характера (частицы угля, оплавленные частицы металла, быто- вой мусор и пр.). Для них характерен тонкодисперсный состав с повышенной пластичностью и специфический запах (нефтяной, сероводородный, фекаль- ный). Они часто обогащены органическим веществом, причем максимальное содержание органического углерода характерно для осадков, отобранных в центральной части бухты, а также в районе выхода из бухты (рис. 2). Р и с. 2. Распределение органического углерода в донных осадках Балаклавской бухты ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 4 72 Самый верхний слой осадка (1 – 2 см) – наилок, представляет собой кол- лоидную массу (суспензию или гидрозоль) белого, бледно-желтого или буро- го цвета (табл. 2). Т а б л и ц а 2 Литолого-морфологическая характеристика донных отложений Балаклавской бухты Номер станции Донный осадок Натуральная влажность, % С орг, % мас. 1 Ил светлый, глинистый, тонкий 93,33 0,66 2 Ил темно-серый с запахом нефти 49,87 1,58 3 Ил темно-серый с запахом нефти 47,28 1,86 4 Ил черный с запахом нефти 60,38 2,46 5 Ил черный с запахом нефти 51,14 2,25 6 Ил светло-серый, глинистый, с примесью ракушки 65,83 1,45 7 Ил темно-серый с запахом нефти 54,74 4,74 8 Ракушняк с небольшой примесью ила и песка 31,78 3,25 9 Ил темно-серый с запахом нефти 59,89 2,72 10 Ил темно-серый с запахом нефти 57,45 2,30 11 Ил светло-серый 56,15 3,87 12 Ил серый с примесью гальки и ракушки 11,43 1,29 13 Ил черный с запахом нефти 58,46 4,83 14 Ракушняк с галькой и примесью ила 32,15 1,20 16 Ил светло-серый с примесью ракушки и песка 34,05 1,24 Результаты определения валового содержания металлов в поверхностном слое ДО бухты представлены в табл. 3. Анализ полученных данных показы- вает, что загрязнение ДО тяжелыми металлами носит полиэлементный харак- тер. Оно формируется прежде всего такими металлами как свинец, хром, цинк, медь, мышьяк, стронций. В порядке убывания величин концентрации микроэлементы в бухте располагаются в следующей последовательности: Sr →Pb →Zn →Cr →V→Cu →Ni →As→Co, тогда как кларки химических элементов в земной коре в порядке убывания величин представлены таким образом: Sr →V →Zn →Cr →Ni →Cu →Pb →Co →As [18]. Нарушение зако- номерности количественного соотношения микроэлементов в земной коре является одним из признаков существования техногенной аномалии. С целью выявления участков дна, наиболее загрязненных металлами, бы- ли составлены карты-схемы распределения валового содержания химических элементов в поверхностном слое (0 – 5 см) донных осадков. Примеры рас- пределения некоторых из них представлены на рис. 3. Для большинства исследуемых элементов характерно весьма неравно- мерное распределение концентраций по площади дна акватории. Такая осо- бенность распределения обусловлена рядом факторов – локализацией и ха- рактером источников загрязнения, динамикой вод, гранулометрической диф- ференциацией вещества, геохимическими свойствами элементов и др. 73 Т а б л и ц а 3 Валовое содержание металлов (массовая доля, %) в ДО Балаклавской бухты (июль 2005 г.) Номер станции Fe2O3 TiO2 MnO Cr Сo Cu Ni Zn Pb Sr As V % мас. n ∙ 10 -4 % 1 3,988 0,5631 0,0429 77,20 19,39 61,96 40,10 145,3 36,99 154,8 13,67 87 2 2,911 0,4524 0,0342 57,54 14,48 0,145 34,93 101,7 36,17 158,6 13,05 70,71 3 2,569 0,4053 0,0400 64,14 12,21 < 20 36,98 94,39 28,41 164 11,09 59,74 4 4,533 0,5964 0,0505 77,70 17,42 96,37 40,59 282,3 136,5 154,2 33,64 76,52 5 3,604 0,5389 0,0534 70,25 7,975 57,71 38,30 128,6 49,57 169,2 15,50 78,78 6 4,107 0,4224 0,0301 86,43 20,37 185,8 36,39 359,1 504,0 347,4 98,4 46,42 7 4,428 0,6024 0,0551 71,57 17,45 68,21 37,11 143,9 55,94 168 16,97 86,12 8 2,487 0,3259 0,0265 82,43 7,07 69,07 29,62 221,3 225,7 593,8 52,41 29,13 9 4,269 0,5511 0,0593 75,81 12,98 79,75 42,60 152,8 75,65 152 20,64 78,71 10 4,572 0,5722 0,0481 87,25 19,09 113,.7 42,18 270,5 325,7 117,6 69,20 86,35 11 4,315 0,5617 0,0597 74,36 11,72 73,38 41,99 174,4 115,7 152,4 27,96 73,92 12 2,277 0,3200 0,0312 70,08 2,51 52,36 31,15 155,7 200,5 158,7 39,91 26,36 13 3,814 0,5154 0,0367 86,26 10,1 54,49 43,34 328,5 72,21 177 19,83 81,34 14 0,470 0,2272 0,0064 41,76 <10 < 20 15,46 29,25 15,79 1214 9,08 0,78 14(2) 1,128 0,2633 0,0185 63,77 0,392 11,1 17,88 64,85 42,51 800,2 14,04 18,21 16 1,306 0,3156 0,0230 53,55 5,552 < 20 25,70 84,1 17,24 203,9 9,595 28,72 17 2,998 0,4339 0,0491 65,96 4,463 < 20 35,89 111,8 <25 239,2 2,475 60,25 ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 4 74 Р и с. 3. Распределение мышьяка (а), свинца (б), меди (в), хрома (г) в донных отложениях Балаклавской бухты Наибольшие концентрации свинца, хрома, цинка, меди и мышьяка обна- ружены в центральной части бухты. Их локализация на этом участке наблю- дается у восточного и западного берегов, тогда как на стрежне акватории концентрации значительно меньше. Загрязнение у восточного берега носит локальный характер и отмечается вблизи якорных стоянок плавсредств и у бывшей якорной стоянки плавучего дока механического завода (рис.1, VI). Более обширная площадь загрязнения ДО, которая начинается от входа в штольню бывшего подземного судоремонтного завода (рис. 1, VII), с макси- 0 10 20 30 40 50 60 70 80 As мкг/г 0 50 100 150 200 250 300 350 Pb мкг/г а б 0 5 30 55 80 105 130 155 180 Cu мкг/г 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Cr мкг/г в г 75 мальными концентрациями этих элементов, наблюдается вдоль западного берега центральной части бухты. Повышенные концентрации свинца, хрома, меди, цинка наблюдаются также вдоль восточного берега коленообразной узости (рис. 1, V; рис. 3), где расположен сброс ливневых вод с селитебной части Балаклавы. Максимальные концентрации стронция сосредоточены вдоль западного берега узости (рис. 1, V) и южной части бухты. Концентра- ция никеля не превышает фоновых значений (40 мг/кг), характерных для чер- номорского шельфа [19, 20], а его распределение по акватории бухты относи- тельно равномерное. Источниками загрязнения бухты являются промышленные стоки меха- нического завода, а также ливневые стоки с полей агрофирмы «Золотая бал- ка», поступающие в реку Балаклавку, а затем в вершину бухты. Сброс не- очищенных коммунальных вод осуществляется и у входа в бухту. Хотя эти воды сбрасываются за пределы бухты, при определенных гидрометеорологи- ческих ситуациях они попадают в акваторию и также служат источником за- грязнения среды [2 ,4, 7]. В табл. 4 представлены данные о загрязнении ДО мышьяком и тяжелыми металлами в некоторых прибрежных акваториях Черного моря и в сопре- дельных акваториях в Эгейском море. Представленный диапазон изменения содержания загрязняющих веществ отражает как степень антропогенной на- грузки, так и особенности регионального распределения. Из таблицы видно, что уровень содержания металлов в ДО шельфовых зон Черного и Эгейского морей не указывает на существование значительных региональных различий. Это позволяет предположить, что они в настоящее время не подвергались серьезному антропогенному воздействию. Однако шельфовые зоны Черного моря более загрязнены хромом и медью, а шельф Эгейского моря – свинцом. Сравнение данных, полученных для прибрежных полузакрытых акваторий и портовых зон, показывает более высокий уровень загрязнения некоторыми металлами (Cr, Cu, Ni, Zn) в Эгейском море. В то же время межрегиональные колебания концентраций металлов в Черном море довольно значительны. Так, концентрации Cr, Cu, Pb и As в разных районах варьируют в достаточно широких пределах, что, по- видимому, связано, прежде всего, с характером источников загрязнения. На- пример, максимальные концентрации хрома в ДО Одесского залива превы- шают в 8 раз таковые в осадках севастопольских бухт, в то же время свинца и мышьяка больше в поверхностном слое осадков бухт Севастополя в 2,5 и 5,3 раза соответственно. Кроме того, из-за ограниченности водообмена севасто- польским бухтам отводится роль отстойника (ловушки) для различных за- грязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов. Максимально процесс накопления проявляется летом при низкой динамической активности мор- ских вод и слабом притоке речных вод. В осенне-зимний период загрязнен- ные воды более активно выносятся за пределы бухт. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 4 76 Т а б л и ц а 4 Содержание металлов (массовая доля, %) в ДО прибрежных загрязненных акваторий Черного и Эгейского морей (n ∙ 10 -4 %) Район Cr Co Cu Ni Zn Pb As Sr Источ- ник Черное море Шельф Кавказско- го побережья – 60 - 400 1,2 - 2,3 10 - 20 38 - 90,3 30 - 40 – – 51 - 84 40 - 80 – 10 - 30 – – – 300 - 1000 [21] [22] Прикавказская шельфовая зона – – 15 - 40 30 - 70 40 - 200 15 - 40 – – [23] Геленджикская бухта 57 - 340 – 15 - 40 – 41 – 80 – – – [24] Одесский залив 13,9 - 945 1,5 - 34 5,9 - 81 5,5 - 57 6,0 - 477,5 3,7 - 199,7 0,0 - 20 6 - 1401 [25] Севастопольская бухта 47,3 - 121,6 4,7 - 39,3 8,5 - 257,3 20,9 - 63,2 46,9 - 578,8 1,4 - 500,6 0,02 - 105,7 113 - 617 [26] Казачья бухта 44,7 - 105,3 9,2 - 24,3 2,3 - 59,5 4,6 - 47,5 16,3 - 171,4 19,8 - 20,0 0,0 - 7,6 598 - 2152 [27] Феодосийский за- лив 87,5 - 123,7 12,9 - 37,6 <10 - 112,9 33,8 - 54,2 50,6 - 411,9 <10 - 365 0,0 - 86,1 150,3 - 387 [28] Балаклавская бухта 41,7 - 87,2 2,5 - 20,4 0,15 - 185,8 15,4 - 43,3 29,2 - 359,1 15,8 - 504 2,5 - 98,4 117 - 1214 эта работа Эгейское море Шельф восточной части моря 35 - 104 – 8 - 28 – 25 - 72 22 - 55 – – [29] Измирский залив – – 33 - 866 – 53 - 8660 40 - 280 – – [30] Залив Термаикос 140 - 390 19 - 37 28 - 200 15 - 290 74 - 2600 28 - 330 – – [31] Эвбейский залив 250 - 12000 30 - 212 – 300 - 3550 46 - 230 – – – [31] 77 Сравнительный анализ полученных в настоящей работе данных и резуль- татов для других полузакрытых акваторий Севастопольского региона (табл. 4) показывает, что Балаклавская бухта, не выделяясь резко уровнем загрязне- ния, характеризуется особенностями пространственного распределения ме- таллов в поверхностном слое ДО (рис. 3), которые обусловлены спецификой источников загрязнения, существующим гидрометеорологическим режимом и динамикой вод [2]. Как видно из рисунков, максимальные концентрации металлов наблюдаются вблизи локальных источников загрязнения, а особен- ности их пространственного распределения, очевидно, в значительной мере определяются динамикой вод. В настоящее время отсутствуют научно обоснованные экологические нормативы, принятые на законодательной основе, которые регламентируют уровни допустимого содержания металлов в ДО. Это не позволяет оценивать степень загрязнения относительно предельно допустимых концентраций, как это принято для почв или природных вод, в том числе и морских. Поэтому оценка интенсивности техногенного воздействия на среду проводилась путем расчета коэффициента концентрации КС как показателя уровня аномального содержания элемента [32]. Коэффициент КС рассчитывался как отношение содержания элемента С в исследуемом объекте к среднему фоновому его со- держанию Сф: КС = С / Сф. (1) В качестве фонового содержания обычно используются данные, полу- ченные для природных объектов в сходных ландшафтно-геохимических ус- ловиях. В нашем случае были использованы данные, полученные в работах [19, 20] для черноморского шельфа. Поскольку техногенные аномалии явля- ются полиэлементными, то для них рассчитываются суммарные показатели загрязнения ZС по следующей формуле [32]: ),1( 1   nKZ n i СС (2) где n – число учитываемых аномальных элементов. Расчет коэффициентов КС позволил выделить две группы химических элементов. Первая группа – элементы (Pb, Cr, Cu, Zn, As, Sr), которые накап- ливаются в ДО бухты. Их средние коэффициенты концентраций КС для бух- ты изменяются от 1,9 до 6,1, а в единичных пробах достигают 29 (для свин- ца). Вторую группу составляют элементы (Co, Ni, V), среднее содержание которых сохраняется на уровне фоновых концентраций. Для каждой станции был рассчитан суммарный показатель загрязнения ZС для группы элементов, формирующих техногенные аномалии. Результаты распределения аномальных металлов в поверхностном слое осадков по дан- ным о суммарных показателях загрязнения представлены на рис. 4. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 4 78 Р и с. 4. Распределение суммарного показателя загрязнения ZC в донных осадках Балаклавской бухты Как видно из рисунка, антропогенная аномалия характеризуется поли- элементным составом с четко выраженным градиентом характеристик – от источников загрязнения к периферии. Интенсивность геохимической техно- генной аномалии определяется суммой антропогенных и природных факто- ров. Степень влияния каждого из них необходимо установить при последую- щих исследованиях. Выводы. По результатам исследования содержания мышьяка и тяжелых металлов в донных отложениях Балаклавской бухты определены районы тех- ногенного загрязнения. Показано, что максимальные концентрации металлов наблюдаются вблизи локальных источников загрязнения. Сравнительный анализ данных, полученных для Балаклавской бухты и сопредельных аквато- рий Севастопольского региона, показал, что исследованная акватория не вы- деляется резко по уровню загрязнения, а особенности пространственного распределения определяются совокупным действием природных и антропо- генных факторов. Авторы благодарят сотрудников отдела бентоса Института биологии южных морей НАН Украины за предоставленные материалы для исследова- ния (пробы донных отложений). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Zс 79 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Попов М.А. Геоморфологический очерк залива Мегало-Яло и Балаклавской бухты // Эко- логическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ре- сурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2006. – Вып. 14. – С. 209 – 214. 2. Фомин В.В., Репетин Л.Н. Численное моделирование ветровых течений и распростране- ние примеси в Балаклавской бухте // Морской гидрофизический журнал. – 2005. – № 4. – С.43 – 58. 3. Зима В.В., Шаповалов Ю.И., Щетинин Ю.Т. Результаты опытной эксплуатации автоном- ного гидрозонда МГИ-4117 // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2000. – С. 334 – 338. 4. Мезенцева И.В., Чайкина А.В., Клименко Н.П. Современный уровень загрязнения вод ак- ватории Балаклавской бухты // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2003. – Вып. 8. – С. 115 – 118. 5. Миронов О.Г., Кирюхина Л.Н., Алемов С.В. Комплексные экологические исследования Балаклавской бухты // Экология моря. – Севастополь: ИнБЮМ НАН Украины, 1999. – Вып.49. – С.16 – 20. 6. Ревков Н.К. Таксоцен моллюсков биотопа рыхлых грунтов Балаклавской бухты (Крым, Черное море) // Там же. – 2006. – Вып.72. – С.38 – 46. 7. Куфтаркова Е.А., Ковригина Н.П., Родионова Н.Ю. Гидрохимическая характеристика вод Балаклавской бухты и прилегающей к ней прибрежной части Черного моря // Гидробио- логический журнал. – 1999. – 35, № 3. – С.88 – 99. 8. ДСТУ ISO 5667-1-2003. Качество воды. Отбор проб. Часть 1. Руководство по проекту про- грамм проведения отбора проб (ISO 5667-1:1980, IDT). – Киев: Держстандарт України, 2004. – 17 с. 9. ДСТУ ISO 5667-12-2005. Качество воды. Отбор проб. Часть 12. Руководство по отбору проб морских отложений (ISO 5667-12:1995, IDT). – Киев: Держстандарт України, 2002. – 31 с. 10. ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб дон- ных отложений водных объектов для анализа на загрязненность. – М.: Изд-во стандартов, 1984. – 5 с. 11. МУ 43-1979. Методические указания по определению загрязняющих веществ в морских донных отложениях. – М.: Гидрометеоиздат, 1979. – № 43. – 40 с. 12. РД 52.10.556-95. Методические указания. Определение загрязняющих веществ в пробах морских донных отложений и взвеси. – М., 1996. – 49 с. 13. М 049-П/02. Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов метал- лов в порошковых пробах грунтов методом рентгенофлюоресцентного анализа. – СПб.: НПО «Спектрон», 2002. – 16 с. 14. ДСТУ ISO 11277:2005. Якiсть грунту. Визначення гранулометричного складу мінерально- го матеріалу грунту. Метод просіювання та седиментації (ISO 11277:1998, IDT). – Київ: Держстандарт України, 2006. – 29 с. 15. ДСТУ ISO 11465-2001. Якість грунту. Визначення сухої речовини та вологості за масою. Гравіметричний метод (ISO 11465:1993, IDT). – Київ: Держстандарт України, 2002. – 5 с. 16. ДСТУ ISO 10693:2001. Якiсть грунту. Визначення вмісту карбонатів. Об’ємний метод. (ISO 10693:1995, IDT). – Київ: Держстандарт України, 2003. – 7 с. 17. ДСТУ ISO 14235:2005. Якiсть грунту. Визначення органічного вуглецю сульфохромним окислюванням (ISO 14235:1998, IDT). – Київ: Держстандарт України, 2007. – 4 с. 18. Войткевич Г.В., Мирошников А.Е., Поваренных А.С. и др. Краткий справочник по геохи- мии. Изд. 2-е. – М.: Недра, 1977. – 184 с. 19. Митропольский А.Ю., Безбородов А.А., Овсяный Е.И. Геохимия Черного моря. – Киев: Наук. думка, 1982. – 144 с. 20. Митропольський О.Ю., Насєдкін Є.І., Осокіна Н.П. Экогеохімія Чорного моря. – Київ: Академперіодика, 2006. – 277 с. 21. Гордеев В.В., Демина Л.Л. Тяжелые металлы в шельфовой зоне морей России // Геоэколо- гия шельфа и берегов морей России / Под ред. Н.А Айбулатова. – М.: Ноосфера, 2001. – С. 328 – 359. 22. Елецкий Б.Д., Хосроев В.В. Антропогенное загрязнение прибрежной зоны Черного моря летом 1989 г. // Экология прибрежной зоны Черного моря. – М.: Изд-во ВНИРО, 1992. – С.234 – 249. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 4 80 23. Шимкус К.М., Комаров А.В., Тихомиров А.А. Загрязнение прикавказской прибрежной зоны Черного моря тяжелыми токсичными металлами и пестицидами // Комплексные исследо- вания техногенного загрязнения в прибрежной зоне кавказского шельфа Черного моря. – М.: Роскомнедра, 1994. – С. 127 – 160. 24. Комаров А.В., Шимкус К.М. Деградация экосистемы российского Причерноморья и эколо- гический прогноз // Техногенное загрязнение и процессы естественного самоочищения Прикавказской зоны Черного моря. – М.: Недра, 1996. – С.459 – 484. 25. Беркович О.О., Какаранза С.Д., Никулин В.В. Эколого-геологическая характеристика дон- ных осадков Одесского залива // Экология моря. – Севастополь: ИнБЮМ НАН Украины, 2003. – Вып. 64. – С. 90 – 94. 26. Романов А.С., Орехова Н.А., Игнатьева О.Г. и др. Влияние физико-химических характе- ристик донных осадков на распределение микроэлементов на примере бухт Севастополь- ского региона // Экология моря. – Севастополь: ИнБЮМ НАН Украины, 2007. – Вып. 73. – С. 85 – 90. 27. Игнатьева О.Г., Орехова Н.А., Романов А.С. и др. Физико-химические характеристики донных отложений бухты Казачьей (Черное море) как показатели ее экологического со- стояния // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернад- ского. Серия биол., химия. – 2005. – 18 (58), №2. – С. 43 – 48. 28. Котельянец Е.А. Распределение тяжелых металлов в донных отложениях Феодосийского залива // Материалы науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых ЧФ МГУ «Ло- моносовские чтения-2007». – Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2007. – С. 14 – 15. 29. Balci A., Küçüksezgin F. Trace metal concentrations in surface sediments from Eastern Aegean continental shelf // Chim. Acta turc. – 1994. – 22, № 1. – Р.97 – 101. 30. Yaramatz et al., 1992 (цит. по [21]). 31. Voutsinou-Taliadouri F., Balapoulos T. Geochemical and water flow features in a semi enclosed embayment of the western Aegean Sea (Pagassiticos Gulf, Greece) and physical oceanographic and geochemical conditions in Thermaicos Bay (northwestern Aegean, Greece) // Water Sci. and Technol. – 1989. – 21, № 12. – Р.1881 – 1886. 32. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. – М.: Недра, 1990. – 335 с. Морской гидрофизический институт НАН Украины, Материал поступил Севастополь в редакцию 07.12.07 Филиал Московского государственного После доработки 15.05.08 университета им. М.В. Ломоносова в г. Севастополе ABSTRACT Results of studies of metal (As, Cr, Co, Cu, Ni, Pb, Zn, V, Sr, Ti, Mn, Fe) content in the bottom sediments of the Balaklava Bay (the Black Sea) carried out in July, 2005 are presented. It is shown that metal pollution of the sediments is of polyelemental character. Features of the content variation of the elements under study and localization of their entry to the ecosystem are defined. Based on the results of estimating intensity of man-caused influence on the marine environment, de- termined is the group of toxic elements (As, Cr, Cu, Pb, Zn) accumulated in the bottom sediments in the amount considerably exceeding the background values characteristic of the Black Sea shelf bot- tom sediments. The degree of metal pollution in the Balaklava Bay sediments is compared to that of the other coastal areas.

Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море)

Репозитарії

Схожі ресурси