Экспериментальные исследования загрязнений тяжелыми металлами в донных отложениях в Таганрогском заливе
Аннотация
На основе ранее разработанной системы экологического мониторинга выполнены экспериментальные исследования динамики концентрации тяжелых металлов в донных отложениях в Таганрогском заливе Азовского моря. Определены точки отбора проб. Выполнена обработка данных для следующих тяжелых металлов: железо, медь, молибден, никель, свинец, хром. Период наблюдений – 10 лет. Выявлены тренды по каждой точке наблюдения.
Ключевые слова: экспериментальные исследования, динамика концентрации тяжелых металлов, загрязнение вод, донные отложения
Одной из наиболее актуальных проблем современной химии и экологии является выяснение эколого-токсикологического состояния природных водных объектов, в частности, Таганрогского залива Азовского моря. Он обладает статусом рыбохозяйственного водоема высшей категории и имеет довольно высокий рекреационный потенциал, а значит, несет в себе большой интерес как объект исследования и мониторинга окружающей среды.
Донные осадки (донные отложения) – минеральные вещества, отложившиеся на дне океанов, морей, озёр, рек в результате физических, химических и биологических процессов.
Донные отложения отбирают для определения характера, степени и глубины проникновения в них загрязняющих веществ, изучения закономерностей процессов самоочищения, выявления источников вторичного загрязнения и учета воздействия антропогенного фактора на водные экосистемы.
Способ отбора проб донных отложений выбирают в зависимости от свойств определяемых веществ и поставленной задачи[1, 2]. Для оценки сезонного поступления загрязняющих веществ и их поверхностного распределения в донных отложениях пробы отбирают из верхнего слоя, а при исследовании распределения загрязняющих веществ по годам донные отложения отбирают послойно. Отбор таких проб обязателен в местах максимального накопления донных отложений (места сброса сточных вод и впадения боковых потоков, приплотинные участки водохранилищ), а также в местах, где обмен загрязняющими веществами между водой и донными отложениями наиболее интенсивен (судоходные фарватеры рек, перекаты, участки ветровых волнений и др.). При оценке влияния сточных вод на степень загрязненности донных отложений и динамики накопления загрязняющих веществ в них пробы отбирают выше и ниже места сброса в характерные фазы гидрологических режимов изучаемых водных объектов [3].
Таганрогский залив является самым большим в Азовском море. Протяженность залива по параллели составляет 140 км. Наибольшая ширина достигает 52 км, наименьшая - (около 26 км) отмечена между косами Петрушиной и Чумбурской. Объем залива составляет 23,9 км3, а площадь 5300 км2. По геоструктурному и геоморфологическому строению Таганрогский залив представляет собой несколько своеобразных ландшафтов, характеризующихся типологическим сходством абразионных склонов северного и южного побережий, подводных оснований кос, преддельтового аккумулятивного склона р. Дон и Центрально-Таганрогской равнины.
Современные тектонические движения здесь характеризуются незначительным погружением интенсивностью от 0 до 2 мм в год. Северное и южное побережья Таганрогского залива почти на всем протяжении возвышенны и обрывисты, подвержены разрушениям в результате оползней. Аккумуляция абразионного материала в береговой зоне образовала несколько выделяющихся кос и островов. Восточнее порта Мариуполь лежит о. Ляпина, а у входа в Ейский лиман расположены почти не выделяющиеся из воды острова Песчаные. У входа в порт Таганрог находится о. Черепаха искусственного происхождения.
Берег вершины залива представляет собой низменную авандельту р. Дон, состоящую из многих островов, разделенных водотоками. Дон, впадающий с северо-востока, в нижнем течении образует небольшую многорукавную дельту, площадь которой 540 км2. Другие реки, впадающие в Таганрогский залив, практически не влияют на гидрологический режим залива. Средняя глубина залива составляет около 5 м, наибольшая глубина 10-11 м отмечается у выхода из залива, вершина залива характеризуется глубинами около 1 м. Дно залива активно понижается от дельты р. Дон в сторону моря, средний уклон дна составляет 0,06 %. Восточная часть Таганрогского залива, как и вся территория моря, испытывает опускание со скоростью 1-2 мм/год.Область интенсивной аккумуляции расположена в восточной и юго-восточной частях Таганрогского залива, где осаждается выносимый Доном взвешенный материал. Зона устойчивого размыва локализована у Ейского полуострова.
В этой зоне динамика наносов определяется формированием материала абразии за счет деятельности прибойного потока в приурезовой зоне, перемещением продуктов разрушения вдоль берега, суммарным действием прибойного потока и вдольбереговых течений, а также перемещением частиц от берега и отложением их в зоне аккумуляции. Особенностью современной динамики берегов является преобладание абразии и локальный характер аккумуляции. Размыву подвержены не только коренные берега, но и аккумулятивные формы. Донные отложения в основном представлены глинистым илом, алевритовым илом, илистым песком и песком.
По распределению ионного состава солей Таганрогский залив принято делить на три района: VII (западный) – от выхода в море до линии коса Кривая – коса Ейская; далее до линии коса Беглицкая – Порт-Катон простирается VIII (центральный) район; и от Порт-Катона до морского края дельты – IX (восточный).
Таганрогский залив может выполнять функции как фильтра, так и барьера, пропускающего или задерживающего тяжелые металлы на пути транзита из р. Дон в Азовское море. В барьерных зонах смешения "река – море" происходит трансформация минерального и органического вещества, которая сопровождается изменением различных форм миграции свинца и ртути в воде. Значительная часть свинца и ртути фиксируется во взвеси и затем переходит в донные отложения. В свою очередь верхний слой последних, вследствие изменения гидродинамических и физико-химических условий среды, что весьма характерно для Таганрогского залива, способен вновь перейти в придонную воду и вызвать вторичное загрязнение. Таким образом, геохимическия роль донных отложений двояка, поскольку они могут как сорбировать свинец и ртуть и, следовательно, способствовать самоочищению воды от этих элементов, так и десорбировать их, тем самым ухудшая качество воды.
Материал донных отложений изучаемого региона представлен в основном глинистой фракцией, содержание которой варьирует в широких пределах: от 0,69 до 99 % в верхнем слое и от 7 до 99 % в нижнем слое. Участки с минимальным содержанием глинистого материала приурочены к районам, которые характеризуются высокой скоростью волновых движений. Это преддельтовые области р.Дон и р.Кубань, береговые линии Таганрогского залива и мелководная зона Азовского моря. Зоны господства глинистого материала, концентрации которого достигают 94 - 99 %, расположены в западной части Таганрогского залива и в глубоководных участках Азовского моря, защищенных от активного волнового воздействия аккумулятивными формами [4].
Исследование загрязнения вод таганрогского залива нефтепродуктами в придонных слоях, говорит о том, что именно донные отложения, загрязненные нефтепродуктами, способствуют вторичному загрязнению придонных масс воды, а следовательно и всей акватории Таганрогского залива[5]. Таким образом, анализ результатов показывает повсеместное загрязнение вод Таганрогского залива НП в результате интенсивной антропогеннойнагрузки, которое представляет серьезную угрозу не только экосистеме Таганрогского залива, но и всего Азовского моря.
Ниже приведены результаты для
Рисунок 1 – Концентрация тяжелых металлов в донных отложениях Таганрогского залива
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 гг. (ГК П1205 от 04.06.2010 г.).
Литература
- Вишневецкий В.Ю., Ледяева В.С., Старченко И.Б. Принципы построения системы экологического мониторинга водной среды // Известия ЮФУ. Технические науки. – Ростов-на-Дону: Изд. ЮФУ, 2012. - № 9 (134). - С. 195-200.
- Вишневецкий В.Ю., Старченко И.Б. Информационная система мониторинга экологического состояния воднойбиосреды. // Известия ТРТУ. Тематический выпуск. Таганрог: ТРТУ, 2000. № 4(18). С. 164-165.
- Вишневецкий В.Ю., Старченко И.Б. Модель дисперсии загрязняющих веществ в реке // Известия ТРТУ. – 2006. – № 11 (66). – C. 178-180.
- Эколого-геохимические особенности распределения свинца и ртути в донных отложениях: на примере Таганрогского залива и юго-восточной части Азовского моря. Автореферат диссертации на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. КизицкийР.М. Эколого-геохимические особенности распределения свинца и ртути в донных отложениях: На примере Таганрогского залива и юго-восточной части Азовского моря. -http://www.dissercat.com/content/ekologo-geokhimicheskie-osobennosti-raspredeleniya-svintsa-i-rtuti-v-donnykh-otlozheniyakh-n#ixzz27I27YPos
- Электронный ресурс http://www.naturetooday.ru/naturs-592-2.html