Е А Куфтаркова, Н Ю Родионова, В И Губанов - Гидрохимическая характеристика отдельных бухт севастопольского взморья - страница 1

Страницы:
1  2 

по

УДК 502.2(262.5)

ГИДРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛЬНЫХ БУХТ СЕВАСТОПОЛЬСКОГО ВЗМОРЬЯ

Е. А. Куфтаркова, Н. Ю. Родионова, В. И. Губанов, Н. И. Бобко

ИнБЮМ

Введение

Севастопольский морской регион, состоящий из нескольких бухт, представ­ляет собой береговую линию сложной орографии. Это - полузамкнутые с огра­ниченным водообменом бухты, такие как Севастопольская и Балаклавская, глу­боко врезанные в сушу - Карантинная, Стрелецкая, Камышовая, Казачья, и не­большие открытые к водообмену с глубоководной частью моря бухты, такие как Круглая, Голубая и Ласпи. Известно, что Севастопольское взморье испытывает достаточно мощное антропогенное влияние. Данные о локальных береговых источниках загрязнения, поступающих в каждую бухту Севастопольского регио­на, приведены в работе [6]. Одной из возможностей позитивного влияния на ситуацию в антропогенно измененных прибрежных районах моря является мас­совое культивирование моллюсков-фильтраторов и их использование в процес­сах биомелиорации среды. Целью настоящей работы является оценка экологи­ческого состояния вод бухт Севастопольского взморья по гидрохимическим па­раметрам.

Материал и методики

Настоящая работа базируется на данных гидролого-гидрохимических съе­мок следующих бухт Севастопольского взморья - Казачьей, Камышовой, Омеги, Стрелецкой, и Карантинной, полученных в период 2001-2005 гг.

Морфометрическая характеристика исследуемых в настоящей работе бухт представлена в табл. 1.

Таблица 1. Морфометрическая характеристика Севастопольских бухт

Бухты

Протя­женность, км

Максималь­ная ширина, км

Глубина при входе, м

Глубина у вершины, м

Число наблюде­ний

Казачья

3,0

1,13

17

2

31

Камышовая

2,75

0,88

19

1

32

Круглая (Омега)

1,4

0,9

17

2

36

Стрелецкая

2,13

0,63

20

2

38

Карантинная

1,25

0,64

15

2

47

Отбор проб проводился в районах выхода из бухт, чтобы снизить искажение результатов за счет локальных антропогенных источников, существующих в каж­дой из них (рис. 1).

ТРУДЫ ЮГНИРО, 2008, Т. 46

44.66-

44.644

44.62-

Z

о

го о

О.

3

44.604

44.58-

44.564

44.54-

33.40    33.42    33.44    33.46    33.48    33.50    33.52    33.54    33.56    33.58 33.60

Долгота, °Е

Рисунок 1. Схема станций отбора проб и расположения источников загрязнения ливневой канализации (1), аварийных выпусков сточных вод (2) и постоянно-действующих выпусков неочищенных бытовых сточных вод (3)

Гидрохимические станции 1-7, 15 и 16, расположенные в северной части полигона, выполнялись с целью получения информации о влиянии открытой части взморья на исследуемые бухты. В пробах морской воды, отобранных с по­верхности и у дна, определяли соленость, растворенный кислород, величину рН, фосфаты, органический фосфор, нитриты, нитраты, аммоний, органический азот, силикаты и биохимическое потребление кислорода на 5-е сутки (БПК5). Гидро­химические анализы выполнялись согласно стандартным методикам в аккреди­тованной на техническую компетентность лаборатории [3]. В настоящей работе сделан акцент преимущественно на данные по содержанию в морской воде форм азота (аммонийного, нитритного, нитратного, органического) и БПК5. Это обус­ловлено тем, что на формирование гидрохимического режима района Севасто­польского взморья оказывает влияние речной сток (реки Альма, Кача, Бельбек и Черная) с высоким содержанием минерального азота. Азотные соединения в реки попадают с сельскохозяйственных угодий и с хозяйственно-бытовыми стоками. Кроме речного стока, немаловажную роль в увеличении содержания азота в ис­следуемом районе оказывают поступающие в бухты хозяйственно-бытовые и ливневые стоки. По нашим данным с речными, ливневыми, хозяйственно-быто­выми стоками и атмосферными осадками в прибрежную зону моря азотистых соединений поступает на 1-3 порядка больше, чем соединений фосфора. Извес­тно, что азот является одним из факторов, определяющих эвтрофирование водо­ема. За счет вовлечения форм азота в природный круговорот веществ происхо -дит нарушение сбалансированности экосистемы.

В табл. 2 приведены количественные величины поступления азота на от­дельные акватории прибрежной зоны Севастополя от различных источников заг­рязнения.

Таблица 2. Концентрация форм азота, поступающих от отдельных источни­ков загрязнения на Севастопольское взморье

Источники загрязнения

М14,мкг/л

М32мкг/л

МЭ3мкг/л

общ.,мю7л

БПК5,мг/л

Речной сток (р. Кача, р.Бельбек, р.Черная)*

620-3380

43-440

2800-4620

3230-4730

2,2-2,9

Ливневой сток в б. Карантинной (2002-2006 гг.)**

54-16800

80-1400

310-1896

4196-14115

1,85-4,17

Ливневой сток в б. Круглая**

220-250

62-120

378-850

956-2740

4,35-8,20

Хозбытовые стоки (б. Карантинная)***

2880

2

1

-

13,1

Хоз-бытовые стоки (б. Мартынова)***

20620

10

6

-

96,2

Атм. осадки**** (юг Украины)

80-1500

11

1200

-

-

Снег**

446-540

2-23

218-750

1724-2600

1,03-1,15

* - [4].

** - Собственные данные.

*** - Данные лаборатории коммунального предприятия «Севгорводоканал» за период 1999-2002 гг. **** - [1]

Результаты и обсуждение

Бухта Казачья. Бухта Казачья считается наиболее чистой в системе севас­топольских бухт. По содержанию ртути и полихлорированных бифенилов, об­щим свойством которых является токсичность и способность к возрастающему концентрированию в морских организмах, донные осадки Казачьей бухты явля­ются наименее загрязненными [2]. По разнообразию и численности донной фа­уны бухта Казачья также может считаться одной из наиболее чистых акваторий в севастопольском регионе [5]. В районе, прилегающем к Казачьей бухте (ст. 14), проведено 32 отбора проб морской воды с поверхности и у дна (16-18 м). Темпе­ратура поверхностных вод колебалась от 7,6 °С в феврале до 27,2 °С в июле-августе. Расслоение вод по температуре между поверхностным и придонным слоем имело место в мае-июле, в период формирования сезонного термоклина. Максимальное отличие по температуре между поверхностью и дном зафиксиро­вано в июле 2002 г., когда температура на поверхности составляла 27,2 °С, а в придонном слое - 14,6 °С. Осенью и зимой во всей толще вод наблюдается пол­ная гомотермия.

Хотя этот район наиболее удален от устьев рек и менее подвержен их влия­нию, колебания значений солености в поверхностном слое исследуемого района были значительные и составляли 17,43-18,12 %%. Минимальные значения соле­ности на поверхности зафиксированы в мае 2003 г. и были обусловлены влияни­ем речного паводка; в придонном слое в этот период соленость составляла 17,83%. Максимум солености во всей толще вод отмечался с ноября по апрель вследствие осенне-зимнего ветро-волнового перемешивания и конвекции. В от­личие от температуры плавных сезонных изменений значений солености не на­блюдалось, что свидетельствует о разной природе ее формирования.

Концентрация нитритного азота была низкой и изменялась от 0 до 6 мкг/л. Повышение значений NO2 отмечалось в холодное время года (ноябрь-февраль); в теплое время года наблюдались следовые концентрации NO2. Разница в значе­ниях нитритного азота между поверхностью и придонным слоем была незначи­тельной, в пределах ошибки анализа.

Значения нитратного азота в исследуемый период менялись от нулевых зна­чений в теплое время года до 30-36 мкг/л в зимний период. Из-за малых глубин и интенсивного перемешивания вод значительных отличий между концентрацией нитратного азота на поверхности и в придонном слое практически не наблюда­лось. Исключение составляет съемка, выполненная 16 февраля 2005 г., когда раз­ница между этими слоями составляла 29 мкг/л (36 мкг/л на поверхности и 7 мкг/л у дна). В это время высокие концентрации нитратного азота отмечались в поверхностных водах Карантинной и Стрелецкой бухт: 219 и 120 мкг/л соот­ветственно. По-видимому, обогащенные нитратами воды от Карантинной бух­ты, перемещаясь вдоль берега, достигли бухты Казачьей. Подтверждением этому факту является наиболее высокое в этот период значение БПК5 - 2,11 мг/л (ПДК по рыбохозяйственным нормативам составляет 2,0 мг/л). Повышение концент­рации нитратного азота во всей толще вод (33 мкг/л - на поверхности и 41 мкг/л - у дна) отмечалось также в период поступления склоновых вод во вре­мя таяния снега в январе 2002 г.

По сравнению с другими минеральными формами азота колебания значе­ний аммонийного азота на прилегающей к Казачьей бухте акватории были более значительными: от 0 до 123 мкг/л. Два пика повышенных значений NH4 в повер­хностном слое отмечались в летний период: 46 мкг/л - в июле 2002 г. и 123 мкг/л - в июне 2004 г. По всей вероятности, это было обусловлено антропо­генным влиянием. Согласно [6] в бухте функционируют два аварийных выпуска неочищенных стоков, воды которых могли поступать в район отбора проб. В этот же период несколько повышенными были значения БПК5: 1,3 мг/л и 1,7 мг/л соответственно. Как правило, существенных отличий в распределении концентрации аммонийного азота между поверхностью и дном не наблюдалось. Исключение составляет съемка, выполненная в сентябре 2004 г., когда отмеча­лось повышение на порядок концентрации NH4 у дна по сравнению с поверхно­стью: 23 и 215 мкг/л соответственно. Причиной повышенной концентрации ам­монийного азота в придонном слое, на наш взгляд, явился юго-западный пере­нос трансформированных вод р. Бельбек. В этот период, кроме повышенной кон­центрации NH4, придонная вода была распресненной (17,55 %), с пониженной температурой (15,7 °С), величиной рН (8,20), повышенным содержанием крем­ния (580 мкг/л) и фосфатов (57 мкг/л). На поверхности моря указанные показа­тели соответственно были следующими: 17,90 %, 20,8 °С, 8,47, 404 и 12 мкг/л. Несмотря на значительное распреснение вод в придонном слое, из-за понижен­ной температуры устойчивость вод сохранялась: условная плотность на поверх­ности была ниже, чем в придонном слое - 11,58 и 12,44 усл. ед. соответственно. Аналогичная ситуация наблюдалась в этот период в районе ст. 2, 4 и 7, располо­женных ближе к устью р. Бельбек.

Наиболее изменчивой в исследуемый период была концентрация органи­ческого азота: от 11 мкг/л до 14600 мкг/л. Максимальные величины отмечались в январе и марте 2002 г. в период таяния снега, что связано с поступлением органического азота со всей водосборной площади и в т. ч. с сельскохозяйствен­ных угодий. В этот период высокая концентрация N отмечалась по всему Сева­стопольскому взморью. Сезонное распределение органического азота имело чет­кую закономерность: максимальные величины концентраций в зимний период, низкие - весной и летом, а затем опять незначительное повышение к осени.

Бухта Камышовая. В Камышовую бухту поступают неочищенные сточные воды от двух постоянно действующих и одного аварийного выпусков сточных вод, а также стоки ливневой канализации [6]. В районе Камышовой бухты (ст. 13) проведено 32 отбора проб с поверхности и у дна. Колебания температуры в по­верхностном слое составляли от 7,58 (февраль 2005 г.) до 27,59 °С (июль 2002 г.). Вертикальная расслоенность вод по температуре наблюдалась в летний период; максимальное отличие по температуре между поверхностью и придонным сло­ем отмечалось в августе 2003 г. и составляло 11,34 °С.

Незначительным было отличие величин сезонного распределения значений солености в районе Камышовой бухты от величин, полученных в Казачьей бух­те. Минимальные значения (17,46 %%) отмечались в мае 2003 г., максимальные (18,16 %%) - в апреле 2004 г.

Колебания значений БПК5 за весь исследуемый период составляли от 0 до 1,75 мг/л; низкие величины, как правило, отмечались в холодное время года, повышенные - в теплое. Значений БПК5, достигающих предельно допустимых концентраций, не наблюдалось.

В отличие от Казачьей бухты диапазон изменчивости концентрации нитрат­ного азота на поверхности в Камышовой бухте был шире: от 0 до 59 мкг/л. Кро­ме высоких значений NO3 в холодный период года, обусловленных динамичес­кой активностью вод, повышенные концентрации фиксировались весной в пе­риод паводка. Так, в апреле 2002 г. в поверхностном слое концентрация нитрат­ного азота составляла 52 мкг/л, значение солености было минимальным - 17,57 %%; в придонном слое в этот период концентрация нитратного азота была на поря­док ниже - 5 мкг/л, соленость - 17,96 %.

В районе Камышовой бухты концентрация аммонийного азота колебалась от 0 до 86 мкг/л в поверхностном слое и от 0 до 43 мкг/л в придонном. Средние за исследуемый период значения равнялись 10,6 и 8,2 мкг/л соответственно.

Аналогично Казачьей бухте, в районе Камышовой бухты наиболее изменчи­выми были значения органического азота - от 95 до 13000 мкг/л и сохранялась та же тенденция в сезонном его распределении.

Бухта Круглая. Бухта Круглая, или как ее часто называют, бухта Омега, -одна из небольших мелководных полузамкнутых бухт, которая непосредственно соприкасается с городскими массивами г. Севастополя и является наиболее ин­тенсивно эксплуатируемой рекреационной зоной. В мелководную кутовую часть бухты со всей водосборной площади, составляющей примерно около 500 га, в период дождей и таяния снега поступают поверхностные воды, загрязняя значи­тельную ее часть. Однако благодаря водообмену с открытой глубоководной час­тью моря на прилегающей к бухте акватории происходит восстановление гид­рохимической структуры вод.

В районе бухты Омега (ст. 12) выполнено 36 отборов проб с поверхности и у дна. Колебания температуры на поверхности составляли от 7,84 °С в феврале 2005 г. до 27 °С в августе 2001 г. Максимальное отличие по температуре между поверхностью и придонным слоем (4,55 °С) отмечалось в июне 2003 г. Диапазон изменения солености в исследуемый период составлял от 17,49 % в мае 2003 г.

до 18,08 % в апреле 2003 и 2004 гг.

Значения БПК5 в поверхностном слое колебались от 0 до 2 мг/л. Низкие значения, как правило, отмечались в холодный период, повышенные - в летний. Все полученные величины, кроме единичного наблюдения 2 мг/л, полученного в августе 2004 г., не превышали предельно допустимых концентраций по рыбохо-зяйственным нормативам.

Содержание нитратов в поверхностном слое колебалось от 0 до 76 мкг/л, в придонном слое от 0 до 62 мкг/л. Максимальные величины NO3 наблюдались в январе 2002 г. в период таяния снега. В этот период в районе, прилегающем к бухте Омега, отмечались высокие концентрации нитритного азота: 123 мкг/л в поверхностном слое и 70 мкг/л у дна, а также органического азота в поверхнос­тном слое - 10600 мкг/л.

Концентрация аммонийного азота в целом была невысокой и колебалась от 0 до 31,5 мкг/л в поверхностном слое и от 0 до 34,4 мкг/л в придонном. Общая тенденция сезонного распределения аммонийного азота и значений БПК5 была следующей: повышенные значения в июне-июле, низкие - в зимний период, что свидетельствует о рекреационной нагрузке на акваторию бухты в летний период.

Бухта Стрелецкая. Стрелецкая бухта является одной из наименее изучен­ных бухт севастопольского взморья. На ее акваторию поступают неочищенные сточные воды от двух хозяйственно-бытовых выпусков, а в кутовой части функ­ционируют два выпуска сточных вод ливневой канализации [6]. В районе Стре­лецкой бухты (ст. 11) выполнено 38 съемок. Колебания температуры в поверхно­стном слое составляли от 7,42 °С в феврале 2005 г. до 27°С в августе 2001 г. Максимальное отличие по температуре между поверхностью и дном (11,0 °С) отмечалось в июне 2003 г. Диапазон изменения солености в исследуемый пери­од, в отличие от других бухт, был шире и составлял от 17,29 % в августе 2002 г. до 18,14 % в апреле 2003 и 2004 гг. Из-за влияния речного стока и загрязнения, поступающего от Карантинной бухты, в районе Стрелецкой бухты наблюдаются более высокие значения БПК5 (от 0,14 до 2,75 мг/л) и нитратного азота (от 0 до 129 мкг/л), чем в бухтах Омега, Камышовая и Казачья.

Бухта Карантинная. Карантинная бухта - самая небольшая по площади и наиболее загрязненная из всех Севастопольских бухт. В кутовой части бухты су­ществует аварийный выпуск неочищенных бытовых стоков, выпуск сточных вод ливневой канализации, а также расположена база военных катеров и яхт, отрица­тельно влияющих на экологическое состояние вод бухты.

В районе Карантинной бухты (ст. 10) выполнено 47 отборов проб с поверх­ности и у дна. Минимальная температура 7,10 °С отмечалась в декабре 2004 г., максимальная 27,4 °С - в августе 2001 г. Максимальная по температуре разница между поверхностью и дном регистрировалась в июле 2003 г. и составляла 13,39°С. В этот период четко прослеживался не выходящий на поверхность ап-веллинг, т. е. подток в придонный слой охлажденных и более соленых (18,24 %) глубинных вод с пониженным содержанием растворенного кислорода (89 %) и величиной рН (8,15). Аналогичная ситуация наблюдалась в августе 2001 г. и на ст. 4 в районе, прилегающем к Севастопольской бухте. К сожалению, в районах других бухт из-за неблагоприятных погодных условий в этот период наблюдения не проводились.

Диапазон изменения солености в поверхностном слое составлял от 17,12 % (в июне 2005 г.) до 18,01 % (в ноябре 2004 г.); в придонном слое от 17,37 % (в мае 2003 г.) до 18,39 % (в декабре 2004 г.).

Свидетельством загрязнения вод бухты служат высокие концентрации нит­ратного (от 2 до 436 мкг/л) и органического азота (от 103 до 17000 мкг/л). Сброс ливневой канализации в бухту приводит к повышению их концентрации. Так, в период съемки, выполненной 12 июня 2002 г. во время дождя, концентрации нитратного и органического азота в поверхностном слое вод Карантинной бух­ты были наиболее высокими по сравнению с другими бухтами в этот период исоставляли 199,5 мкг/л и 1696 мкг/л соответственно. В этот период в поверх­ностном слое Карантинной бухты отмечались пониженные значения солености (17,69 %о), насыщения вод растворенным кислородом (96 %) и величины рН (8,24). В придонном слое указанные показатели имели соответственно следующие ве­личины: 17,92 %, 102,5 % и 8,34.

Четкой сезонной закономерности в изменении концентрации нитратного и органического азота, а также других показателей не наблюдалось, что подтверж­дает влияние антропогенного фактора как превалирующего над другими. Учи­тывая преобладающие в прилегающей к бухте акватории юго-западные прибреж­ные течения, Карантинная бухта может являться источником загрязнения бухт: Стрелецкой, Круглой, Камышовой и даже наиболее удаленной Казачьей бухты.

В табл. 3 приведены средние значения гидрохимических показателей, полу­ченные в исследуемых районах. По экологическому состоянию эти бухты можно расположить в следующем порядке (от наболее загрязненной к менее загрязнен­ной): Карантинная, Стрелецкая, Камышовая, Круглая и Казачья.

Таблица 3. Средние значения гидрохимических показателей в толще вод се­вастопольских бухт (2001-2005 гг.)

Бухты, число наблюдений

Н, м

t, °C

S, %%

БПК5, мг/л

NO2-,        NO3-,        NH4+, Морг

 

 

 

 

 

мкг/л

Казачья n = 31

0

16,38

17,86

0,78

1

6

11

447

 

17

13,60

17,94

 

1

6

14

 

Камышовая n = 32

0

16,18

17,83

0,70

2

12

11

437

 

19

13,63

17,93

 

1

12

8

 

Круглая n = 36

0

16,36

17,83

0,60

5

8

7

507

 

17

15,39

17,89

 

3

7

9

 

Стрелецкая n = 38

0

15,94

17,79

0,79

2

32

7

511

 

20

13,24

17,92

 

1

12

11

 

Карантинная n = 47

0

16,02

17,70

0,74

2

116

8

552

 

15

14,11

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

Е А Куфтаркова, Н Ю Родионова, В И Губанов - Гидрохимическая характеристика отдельных бухт севастопольского взморья