Автор неизвестен - Гидрохимические исследования - страница 1

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7 

ГЛАВА

Гидрохимические исследования

Формирование гидрохимических условий в СЗЧМ определяется факторами как природного, так и антро­погенного происхождения. Среди них в 1950—1960 го­дах определяющее влияние на изменчивость химических процессов в море оказывал в первую очередь речной сток.

Антропогенное эвтрофирование Черного моря на­чалось не сразу. Прежде чем обнаружился в водоеме эффект эвтрофирования, должно было произойти на­копление биогенных веществ (БВ) (Россолимо, 1977). Этот процесс в СЗЧМ начался в конце 1960-х годов. С 1970-х годов в формировании гидрохимических усло­вий в СЗЧМ ведущую роль играет антропогенное эв-трофирование. Аналогичные явления происходят прак­тически на всех водоемах мира — озерах, реках, внутрен­них морях и прибрежных зонах, заливах, лагунах откры­тых морей. Особенно ярко они выражены в районах с высоко развитой промышленностью и интенсивным сельским хозяйством. Это связано с интенсивностью смыва удобрений с водосборной площади рек, увеличе­нием количества сбросов в водоемы слабоочищенных и неочищенных стоков как промышленного, так и коммунального происхождения. Результатом такого воздействия стало возрастание в воде содержания БВ в поверхностном стоке, а затем и в море. Б В техноген­ного происхождения включались в цикл биогидрохи­мических превращений, после различных трансформа­ций пополняли запас природных соединений и остава­лись в экосистеме водоема (Максимова, 1986). Следст­вием этого процесса стало повышение биологической продуктивности водных экосистем.

Многолетними исследованиями в СЗЧМ установ­лено, что гидрохимический режим за последние 50 лет претерпел значительные изменения. Возросла макси­мальная концентрация растворенного кислорода, увели­

ТАБЛИЦА 1.3.1. Сравнительная характеристика пределов ко­лебаний   гидрохимических   показателей   в   фотическом слое СЗЧМ в различные периоды

Ингредиент, показатель

1948-1959 *"

1977-2000 "2)

02, мг дм"3

1,85-13,0

0,0-23,20

Сь, % насыщения

50-105

0,0-270

рН

7,80-8,70

7,68-9,27

РО4" , МКГ ДМ"3

0,0-50,0

0,0-627,0

Рорг, мкг дм"3

2,5-28,7

0-540

NH4 , МКГ ДМ"3

0,0-40,0

5,0-1500

N0;, мкг дм"3

0,0-30,0

0,0-155

NOj МКГ ДМ"3

0,0-300,0

5,0-3100

Nopr, мкг дм"3

195-286

20-16000

ПО, мг 0 • дм"3

0,6-2,20

1,5-10,0

'"Алмазов, 1962; Биология северо-западной части Черного моря, 1964. *2) Данные авторов.

чились пределы колебаний содержаний минеральных и органических со­единений азота и фосфора (табл. 1.3.1).

Максимальные концентрации БВ, как правило, наблюдали в зоне влияния речных вод, урбанизированных стоков, сбросов из оросительных систем — в зонах с антропогенным влиянием. Значительные концентрации Б В отмечали также в атмосферных осадках (снег и дождь), в поровых водах донных отложений. Минимальные концентрации — в водах, поступающих из открытой части моря.

3.1.  Источники эвтрофирования

3.1.1. Речной сток

Объем и качество речного стока всегда играли важную роль в жизни моря, так как от них зависят солевой режим, содержание БВ и их распре­деление, сезонная и межгодовая изменчивость. Вследствие циркуляции вод в регионе (см. гл. 2) речные воды оказывают прямое или косвенное воз­действие на формирование гидрохимических условий практически всей СЗЧМ и определяют химические основы продуктивности региона. В мно­говодные годы воздействию речных вод подвергается до 70 % площади СЗЧМ, в маловодные — до 20—30 % (рис. 1.3.1). Однако в период полово­дья даже в маловодные годы зона трансформированных речных вод может занимать до 50 % площади поверхностного слоя СЗЧМ (Гаркавая и др., 2000; Берлинский и др., 2003).

РИС. 1.3.1. Изменение солености (%о) в поверхностном слое СЗЧМ в различные перио­ды водности:

а - 1977-1982 гг.; б- 1983-1984 гг.; в - 1985-1988 гг.

!7"N

\1оНЛ

29"Е

Дунай как главная река Черного моря оказывает наибольшее воздейст­вие на содержание БВ в его водах. Поступление БВ в воды шельфовой зо­ны Украины происходит через Килийский рукав, сток которого в настоя­щее время сократился с 70 до 56 % общего стока Дуная (Михайлов и др., 2001). В результате антропогенного эвтрофирования в Дунае увеличивалось содержание биогенных и органических веществ (ОВ), что продолжалось до начала 1990-х годов (табл. 1.3.2). При этом сократилось количество взве­шенных веществ (ВВ) от 160,0 (Тимченко, 1993) до 82,85 мг дм"3 и увели­чилась доля органического вещества в ВВ от 1—2 до 18—20 % в вегетаци­онный период.

При поступлении в море или лиман речные воды в зоне их смешения с морскими изменяют качественные характеристики. Так, на взморье Дуная на геохимическом барьере река—море (2—5 %0) в результате физических и химических процессов происходит основное снижение содержаний био­генных и органических веществ в речном стоке (Гордеев, 1983). Здесь уменьшается количество минеральных и органических соединений азота, фосфора, кремния на 30—50 %, переходящих в донные осадки (табл. 1.3.3).

ТАБЛИЦА 1.3.2. Многолетняя изменчивость содержания биогенных и органических веществ в дельте Килийского рукава Дуная

Ингредиент

Период

 

NHJ

N02

NOj

POl~

Si

 

Popr

ПО

БО

 

 

 

 

 

МГ ДМ"?

 

 

МГ О

ДМ~3

1948—1960

*п

0,248

0,012

0,530

0,071

4,375

0,630

0,031

4,12

10,98

1977-1985

*2)

0,620

0,044

1,000

0,165

3,980

0,900

0,073

-

-

1986-1988

*3)

0,575

0,160

1,126

0,281

2,571

3,072

0,100

4,41

17,0

1989-1992

*4)

0,441

0,118

1,626

0,233

2,979

5,069

0,113

6,16

22,0

1993—1996

*4)

0,125

0,074

1,184

0,091

2,356

3,739

0,096

9,71

34,0

1997—2000

*4)

0,042

0,015

0,580

0,079

2,120

5,034

0,038

6,12

21,5

*У) Алмазов, Майстренко, 1961. *2) Енаки, Вискушенко, 1977. *5 Енаки, 1987; Енаки, Жураыева, 1993; Garkavaja et al., 1997; Гаркавая и др., 1998. *4) Данные авторов (с 1988 до 2000 г).

ТАБЛИЦА 1.3.3. Трансформация содержания взвешенных и биогенных веществ (мг дм-3) на гидрохимическом барьере рекаморе в устьевой области Дуная в

зависимости от солености

Район

нлстьлоо

В В

Р°4~

NH 4

N°2

NOJ

N„Pr

Si

18 км, Вилково

0,4

39,0

0,200

0,400

0,083

1,350

3,530

1,52

6 км, рукав

0,5

30,4

0,220

0,537

0,072

0,730

4,290

1,84

Прорва

 

 

 

 

 

 

 

 

Устье

1,0

29,0

0,086

0,354

0,055

1,470

5,850

1,20

Взморье

1-2

18,0

0,106

0,267

0,070

1,200

5,790

1,30

 

2-3

2,6

0,206

0,282

0,041

0,900

1,900

1,00

 

3-4

3,3

0,271

0,031

0,040

1,610

2,520

0,90

 

5-6

1,4

0,068

0,040

0,034

0,910

2,190

0,74

Так как положение зоны смешения речных и морских вод на взморье Дуная не постоянно и связано с величиной стока и ветровой ситуацией, зона активной седиментации распространяется на значительную площадь морского дна и способствует обогащению донных отложений взморья ВВ, БВ и ОВ (Гаркавая и др., 1998; Гаркавая и др., 2000).

Повышенные концентрации минеральных соединений азота и фосфора в зоне влияния дунайских вод отмечали в 1970—1980-х годах. В тот период содержание аммонийного азота увеличилось почти в 13 раз, минерального фосфора — в 2 раза по сравнению с 1960—1970 гг. Вовлечение значитель­ного количества БВ в биотический круговорот стимулировало интенсивное образование растворенного и взвешенного автохтонного органического вещества — массовое развитие фитопланктона и желетелого зоопланктона (Практическая экология... , 1990).

В последние годы в зоне влияния вод Дуная отмечено уменьшение со­держания азота аммонийного в 2—3 раза, нитратов — в 1,5—2, фосфатов — в 1,5—3 раза. Содержание органических веществ в тот же период увеличи­лось в 2—4 раза.

Влияние вод Днепра и Южного Буга на гидрохимический режим шель-фовых вод Украины, как и Дуная, обусловлено системой течений в СЗЧМ. До зарегулирования стока Днепра волна паводка из Днепровско-Бугского лимана достигала центральной части СЗЧМ, где происходило слияние трансформированных вод Дуная, Днестра и Днепра. С этими водами в центральную часть СЗЧМ поступали растворенные БВ, обеспечивающие развитие морских водорослей, в том числе и уникального Филлофорного поля Зернова, площадь которого в последние годы сократилась на порядок величин. Сокращение объема годового стока Днепра на 10 км-3 вследствие его зарегулирования в 1950—1960-е годы привело к перераспределению стока по сезонам — резкому уменьшению объема пресных вод в период полово­дья в марте—июне и их увеличению в межень в октябре—феврале (Де­нисова, 1978). Массовое «цветение» воды на водохранилищах (Сиренко, 1978) и в Днепровском лимане обогатило речной сток растворенными и взвешенными органическими веществами, способствовало изменению со­отношений в содержании БВ. Так, в его стоке преобладающей минераль­ной формой азота стала аммонийная, увеличилось количество нитритов, уменьшилось содержание нитратов (Денисова, 1978, 1979, 1983) (табл. 1.3.4).

Такие изменения указывали на преобладание в низовье Днепра дест-рукционных процессов над продукционными, свидетельствовали о разви­тии антропогенного эвтрофирования вод Днепра и Днепровского лимана (Журавлева, 1988). Было установлено, что при прохождении днепровских вод через Днепровско-Бугский лиман значительно снижаются концентра­ции аммонийного азота, нитратов и увеличиваются — фосфатов и органи­ческих веществ. По сравнению с периодом до зарегулирования Днепра концентрация последних в воде Днепровско-Бугского лимана увеличилась в 1,5—2,0 раза. Трансформированные воды Днепра выносят из лимана в море около 2 млн т органических веществ, столько выносилось с водами Дуная в СЗЧМ в 1950—1960-х годах. Такое количество органических ве­ществ в СЗЧМ приводит к ухудшению кислородного режима, гипоксии и заморам.

В 1970—1990-х годах трансформированные речные воды Днепра и Юж­ного Буга достигали центральной части шельфовой области моря в редких случаях. «Разгрузка» речных вод, насыщенных швешенньгми и растворен­ными О В (пресноводный фитопланктон и продукты его деструкции), про­исходила в желобе, который протянулся от устья Днепровско-Бугского ли­мана до Одесского залива и отделяет Одесскую банку от берега (Днепров-ско-Бугская ... экосистема, 1989). Часть растворенных и швешенных био­генных и органических веществ, которые поступали из лимана, оставалась в желобе, на банке и ее склонах. В поверхностном слое этого района по­стоянно отмечалось интенсивное развитие фотосинтетических процессов, в придонном слое вследствие накопления аллохтонных и автохтонных орга­нических веществ развивалась гипоксия, фиксировались следы сероводо­рода. В зависимости от ветровой ситуации часть воды из Днепровско-Бугского лимана перемещается в сторону о-ва Тендровская Коса, периоди­чески проникая в Ягорлшгкий и Тендровский заливы, увеличивая содер­жание там растворенных и взвешенных органических веществ различного происхождения (Буланая и др., 1989). Это способствовало развитию здесь ги­поксии при соответствующей гидрологической обстановке (Фащук, 1995).

ТАБЛИЦА 1.3.4. ]Многолетняя изменчивость содержания биогенных и органических іаеществ в Днепре и Днепровско-Бугском лимане М)

Район иссле­дований

Ингредиент

Показатель

 

NH}

 

NOJ

РОЛ-

Si

NN

* чорг

Рорг

ПО

БО

 

мг дм"'

мгО

дм-3

 

 

 

 

1951-1954 *2)

 

 

 

 

Река Лиман

0,174 0,520

0,011 0,014

0,387 0,324

0,041 0,051

3,470 3,477

0,857 1,200

0,050 0,075

7,72 8,00

22,70 23,52

 

 

 

 

1963—1969 *3>

 

 

 

 

Река Лиман

0,588 0,928

0,012 0,023

0,345 0,140

0,054 0,356

2,790 2,385

1,315 1,300

0,070 0,120

14,5 15,02

43,0 44,19

 

 

 

 

1976-1979 *3)

 

 

 

 

Река Лиман

0,670 0,471

0,109

0,160 0,080

0,053 0,086

10,82 12,00

31,82 35,29

 

 

 

 

1981-1986 *4)

 

 

 

 

Река Лиман

0,310 0,480

0,023 0,008

0,215 0,088

0,103 0,076

3,01 1,27

1,5

0,083

18,00 15,0

55,80 40,80

 

 

 

 

1984—1989 *5>

 

 

 

 

Река

0,438

0,026

0,080

1 ~

8,9

" Из-за недостатка опубликованных фактических данных в некоторых случаях средние значения БВ л ОВ рассчитывались по их предельным концентрациям в стоке Днепра и в Днепровско-Бугском тимане. *2)Алмазов и др., 1959; Алмазов, 1967; Майстренко, 1965. *3) Денисова 1978, 1979; Денисова,

1983. *4) Журавлева, 1988; Днепровско-Бугская эстуарная экосистема, 1989. *& Журавлева, 1993.

ТАБЛИЦА 1.3.5. Многолетняя изменчивость биогенных и органических веществ в р. Днестр и Днестровском лимане

Район

Ингредиент, мг дм'

Показатель, мг О дм"?

ваний

NH;

NO,

 

РО"-

Si

"орг

р

* орг

ПО

БО

 

 

 

 

1952-1953 *[)

 

 

 

 

Река Лиман

0,072 0,015

0,018 0,012

0,325 0,174

0,019 0,028

4,30 2,34

6,20 3,81

 

 

 

 

1977-1978 *2)

 

 

 

 

Река Лиман

0,080 0,026

1,292 0,710

0,092 0,048

4,000 2,210

1,380 0,712

0,028 0,021

 

 

 

 

985-1989 *2)'*3)

 

 

 

 

Река Лиман

0,553 0,220

0,191 0,084

1,278 0,538

0,090 0,060

4,410 2,850

0,506 0,470

0,27 0,19

4,26 5,30

21,2 18,3

 

 

 

 

1991-1992 *4)

 

 

 

 

Река

0,317

0,046

1,320

0,076

I -

-

-

5,01

18,4

 

 

 

 

2003-2004 *2)

 

 

 

 

Река Лиман

0,073

0,025

0,031

0,011

0,855

0,317

0,074

0,018

2,423 1,373

1,668 1,426

0,028

0,018

2,42

2,31

10,0

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа