Формирование зон экологического риска в прибрежных акваториях Керченского пролива

К. И. Гуров✉, Ю. С. Гурова, Н. А. Орехова, С. К. Коновалов

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: gurovki@gmail.com

Аннотация

Цель. Изучить особенности гидролого-гидрохимической структуры придонного слоя вод и распределения геохимических параметров в толще донных осадков; оценить основные факторы формирования окислительно-восстановительных условий в донных отложениях Керченского пролива – цель настоящей работы.

Методы и результаты. Комплексные исследования экосистемы Керченского пролива были выполнены в июле и сентябре 2020 г. Гидрохимические исследования водной толщи выполнялись с помощью стандартных гидрохимических методик. Были получены профили вертикального распределения кислорода, сероводорода, окисленных и восстановленных форм железа в поровых водах, а также определены геохимические характеристики донных отложений. Рассмотрены особенности их пространственного и вертикального распределения. Отбор проб колонок отложений проводился с помощью ручного пробоотборника и акриловой грунтовой трубки с внутренним диаметром 60 мм и вакуумным затвором. Для получения химического профиля поровых вод применялся полярографический метод анализа с использованием стеклянного Au-Hg-микроэлектрода. Отмечено, что в июле в поверхностном горизонте гидрохимическая структура вод определялась вкладом черноморских вод, в придонном – азовских. Установлено, что в летний период в поверхностном слое Таманского залива наблюдалось повышенное содержание биогенных веществ, а повышенная температура вод и соленость, а также активное потребление кислорода в придонном слое привели к уменьшению степени его насыщения в центральной части залива. В результате это способствовало заилению Таманского залива, интенсивному потреблению кислорода на окисление органического вещества и развитию анаэробных условий, появлению сероводорода уже в поверхностном слое донных отложений. В сентябре основной вклад вносили черноморские воды, что способствовало насыщению придонного слоя вод кислородом и снижению концентрации биогенных веществ в 2–3 раза. При этом в сентябре кислород проникал в осадок до 2 мм, а содержание сероводорода было в 3 раза ниже, чем в июле.

Выводы. Установлено, что затрудненный водообмен в районе Таманского залива и накопление органического вещества в донных отложениях за счет поступления значительного количества взвеси привели к ограничению потока кислорода в придонный слой вод, а мелкодисперсный характер осадков затрудняет поступление кислорода в донные отложения. В результате это приводит к заилению Таманского залива, интенсивному потреблению кислорода на окисление органического вещества и развитию анаэробных условий, появлению сероводорода уже в поверхностном слое донных отложений. Отмеченные в настоящее время бескислородные условия в верхнем слое отложений могут привести к развитию дефицита кислорода в придонном слое вод и формированию зон экологического риска в экосистеме Керченского пролива.

Ключевые слова

гидрологические параметры, гидрохимические параметры, течения, донные отложения, поровые воды, кислород, полярография, гранулометрический состав, органический углерод, Керченский пролив

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по темам FNNN-2021-0005 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей» и FNNN-2022-0003 «Оценка зависимости потоков СО2 на поверхности Черного моря от физико-химических характеристик морской среды и получение характеристик сезонных изменений потоков», а также при поддержке проекта РФФИ № 20-35-90103.

Для цитирования

Формирование зон экологического риска в прибрежных акваториях Керченского пролива / К. И. Гуров [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 6. С. 637–654. EDN MEJENQ. doi:10.22449/0233-7584-2022-6-637-654

Gurov, K.I., Gurova, Yu.S., Orekhova, N.A. and Konovalov, S.K., 2022. Formation of the Ecological Risk Zones in the Coastal Water Areas of the Kerch Strait. Physical Oceanography, 29(6), pp. 619-635. doi:10.22449/1573-160X-2022-6-619-635

DOI

10.22449/0233-7584-2022-6-637-654

Список литературы

  1. Брянцев В. А. Возможные экологические последствия сооружения Тузлинской дамбы (Керченский пролив) // Морской экологический журнал. 2005. Т. 4, № 1. С. 47–50.
  2. Еремеев В. Н., Иванов В. А., Ильин Ю. П. Океанографические условия и экологические проблемы Керченского пролива // Морской экологический журнал. 2003. Т. 2, № 3. С. 27–40.
  3. Ломакин П. Д., Боровская Р. В. Характеристика современного состояния системы течений в Керченском проливе на базе спутниковых и контактных наблюдений // Исследование Земли из космоса. 2006. № 6. С. 65–72.
  4. Фомин В. В., Иванов В. А. Совместное моделирование течений и ветрового волнения в Керченском проливе // Морской гидрофизический журнал. 2007. № 5. С. 3–20.
  5. Orekhova N. A., Konovalov S. K. Oxygen and Sulfides in Bottom Sediments of the Coastal Sevastopol Region of Crimea // Oceanology. 2018. Vol. 58. Р. 679–688. doi:10.1134/S0001437018050107
  6. Diaz R. J. Overview of Hypoxia around the World // Journal of Environmental Quality. 2001. Vol. 30, iss. 2. P. 275–281. doi:10.2134/jeq2001.302275x
  7. Reactive transport in surface sediments. I. Model complexity and software quality / F. J. R. Meysman [et al.] // Computers & Geosciences. 2003. Vol. 29, iss. 3. P. 291–300. doi:10.1016/S0098-3004(03)00006-2
  8. Natural and human-induced hypoxia and consequences for coastal areas: synthesis and future development / J. Zhang [et al.] // Biogeosciences. 2010. Vol. 7. P. 1443–1467. doi:10.5194/bg-7-1443-2010
  9. Лосовская Г. В. Об индикаторных и толерантных видах полихет (на примере северо-западной части Черного моря) // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2011. Вып. 25, т. 1. С. 327–334.
  10. Распространение вод из Керченского пролива в Черное море / А. А. Алескерова [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 6. С. 53–64. doi:10.22449/0233-7584-2017-6-53-64
  11. Горячкин Ю. Н., Кондратьев С. И., Лисиченок А. Д. Гидролого-гидрохимические характеристики и динамика вод в Керченском проливе в марте 2004 г. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2005. № 12. С. 108–119.
  12. Котельянец Е. А., Коновалов С. К. Тяжелые металлы в донных отложениях Керченского пролива // Морской гидрофизический журнал. 2012. № 4. С. 50–60.
  13. Комплексные исследования Керченского пролива / В. В. Сапожников [и др.] // Океанология. 2011. Т. 51, № 5. С. 951–953.
  14. Жугайло С. С. Мониторинг качества вод Керченского пролива и предпроливной зоны Черного моря в современных условиях // Системы контроля окружающей среды. 2015. Вып. 1 (21). С. 63–66.
  15. Динамика основных гидрохимических характеристик качества вод Керченского пролива в современных условиях / С. С. Жугайло [и др.] // Труды Южного научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии. 2011. Т. 49. С. 137–146.
  16. Gurov K. I., Kurinnaya Yu. S., Kotelyanets E. A. Features of Accumulation and Spatial Distribution of Microelements in Bottom Sediments of the Crimea Coastal Regions // Ed. T. Chaplina. Cham, Switzerland : Springer Geology, 2021. P. 119–130. (Processes in GeoMedia Series, vol. III). https://doi.org/10.1007/978-3-030-69040-3_12
  17. Немировская И. А., Завьялов П. О., Храмцова А. В. Углеводороды в водах и донных осадках Керченского пролива // Водные ресурсы. 2021. Т. 48, № 2. С. 183–193. doi:10.31857/S0321059621020085
  18. Содержание и состав углеводородов в воде и осадках в районе Керченского пролива / И. А. Немировская [и др.] // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2020. Т. 492, № 1. С. 118–123. doi:10.31857/S2686739720050175
  19. Тихонова Е. А., Бурдиян Н. В., Соловьёва О. В. Химико-микробиологическая характеристика вод и донных отложений Керченского пролива и прилегающих акваторий // Морской биологический журнал. 2017. Т. 2, № 3. С. 75–85. doi:10.21072/mbj.2017.02.3.07
  20. Клёнкин А. А., Агапов С. А. Динамика распределения нефтепродуктов в воде и донных отложениях Азовского и Черного морей после аварии судов в Керченском проливе // Водные ресурсы. 2011. Т. 38, № 2. С. 214–222.
  21. Матишов Г. Г., Инжебейкин Ю. И., Савицкий Р. М. Воздействие на среду и биоту аварийного разлива нефтепродуктов в Керченском проливе в ноябре 2007 г. // Водные ресурсы. 2013. Т. 40, № 3. С. 259–273.
  22. Еремеев В. Н., Коновалов С. К., Романов А. С. Особенности распределения кислорода и сероводорода в водах Черного моря в зимне-весенний период // Морской гидрофизический журнал. 1997. № 4. С. 32–46.
  23. Weiss R. F. The solubility of nitrogen, oxygen and argon in water and seawater // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. 1970. Vol. 17, iss. 4. P. 721–735. doi:10.1016/0011-7471(70)90037-9
  24. Люцарев С. В. Определение органического углерода в морских донных отложениях методом сухого сожжения // Океанология. 1986. Т. XXVI, вып. 4. С. 704–708.
  25. Brendel P. J., Luther III G. W. Development of a Gold Amalgam Voltammetric Microelectrode for the Determination of Dissolved Fe, Mn, O2, and S(―II) in Porewaters of Marine and Freshwaters Sediments // Environmental Science & Technology. 1995. Vol. 29, iss. 3. P. 751–761. doi:10.1021/es00003a024
  26. Luther III G. W. Brendel P. J., Lewis B. L. Simultaneous measurement of O2, Mn, Fe, Iˉ, and S(―II) in marine pore waters with a Solid-State voltammetric microelectrode // Limnology and Oceanography. 1998. Vol. 43, iss. 2. P. 325–333. doi:10.4319/lo.1998.43.2.0325
  27. Органический углерод и карбонатность современных донных отложений Керченского пролива / Е. И. Овсяный [и др.] // Геохимия. 2015. № 12. С. 1120–1131. doi:10.7868/S0016752515120079
  28. Хрусталев Ю. П., Денисов В. И. Некоторые особенности распределения и интенсивность осаждения взвешенного материала в Керченском предпроливье Черного моря // Океанология. 2001. Т. 41, № 6. С. 945–954.
  29. Окислительно-восстановительные условия и характеристики донных отложений бухт Севастопольского региона / Ю. С. Куринная [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 1. С. 42–54. doi:10.22449/2413-5577-2022-1-42-54

Скачать статью в PDF-формате