Автор неизвестен - Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне Використання ресурсів шельфу - страница 1

Страницы:
1  2 

ISSN 1726-9903

Морськой гідрофізичний інститут Інститут геологічних наук Одеський філіал Інституту біології південних морів Націонаїьної академії наук України

кологічха безпека прибережної та шельфової зон та комплексне Використання ресурсів шельфу

Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа

ВИПУСК 20

Севастополь

200О

МОРСЬКИЙ    ГІДРОФІЗИЧНИЙ ІНСТИТУТ НАЦІОНАЛЬНО!    АКАДЕМІЇ    НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ    ГЕОЛОГІЧНИХ НАУК

НАЦІОНАЛЬНОЇ  АКАДЕМІЇ  НАУК УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ    ФІЛІАЛ   ІНСТИТУТУ   БІОЛОГІЇ   ПІВДЕННИХ МОРІВ

НАЦІОНАЛЬНОЇ  АКАДЕМІЇ   НАУК УКРАЇНИ

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА ПРИБЕРЕЖНОЇ ТА ШЕЛЬФОВОЇ ЗОН ТА КОМПЛЕКСНЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕСУРСІВ ШЕЛЬФУ

Збірник    наукових праць

випуск 20

МОРСКОЙ   ГИДРОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

НАЦИОНАЛЬНОЙ    АКАДЕМИИ    НАУК УКРАИНЫ

ИНСТИТУТ   ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК НАЦИОНАЛЬНОЙ  АКАДЕМИИ   НАУК УКРАИНЫ

ОДЕССКИЙ    ФИЛИАЛ    ИНСТИТУТА   БИОЛОГИИ    ЮЖНЫХ МОРЕЙ

НАЦИОНАЛЬНОЙ  АКАДЕМИИ   НАУК УКРАИНЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИБРЕЖНОЙ И ШЕЛЬФОВОЙ ЗОН и КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ ШЕЛЬФА

Сборник    научных трудов

выпуск 20

Севастополь 2009

Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: 36. наук, праць. Вип.20 / НАН України, МП, ІГН, ОФ ІнБПМ. Редкол.: Іванов В.О. (гол. ред.) та інші - Севастополь, 2009-С. 352. Іл. 135. Табл. 66.

Збірник являє собою результати досліджень, що виконуються науковими організаці­ями Причорноморських держав, відмічена все зростаюча роль прибережної зони в соціально-економічному розвитку України, а також збільшення її значущості як не­від'ємній частині зон промислової експлуатації, рекреації і природних ресурсів. Робо­ти виконувалися по напрямах: комплексні досліджень берегової зони, моніторинг прибережних зон моря, біотехнологія відтворення якості середовища і біоресурсів.

Призначений для широкого кола фахівців у галузі екології моря.

Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа: Сб. научн. тр. Вып.20 / НАН Украины, МГИ, ИГН, ОФ ИнБЮМ. Редкол.: Иванов В.А. (гл. ред.) и др,-Севастополь, 2009.-С. 352. Ил. 135. Табл. 66.

Сборник представляет собой результаты исследований, выполняемых научными организациями Причерноморских государств, отмечена все возрастающая роль прибрежной зоны в социально-экономическом развитии Украины, а также увеличе­ние ее значимости как неотъемлемой части зон промышленной эксплуатации, рек­реации и природных ресурсов. Работы выполнялись по направлениям: комплексные исследований береговой зоны, мониторинг прибрежных зон морей, биотехнологии воспроизводства качества среды и биоресурсов.

Предназначен для широкого круга специалистов в области экологии моря.

Ecological safety of coastal and shelf zones and comprehensive use of shelf resources: Collected scientific papers. Iss.20 /NAS ofUkraine, MHI, IGS, OD IBSS. Eds by Ivanov V.A., et al - Sevastopol, 2009.- P. 352. Figs 135. Tabls 66.

Issue presents results of the studies, executed by scientific organizations of Black Sea states, it is noted an increasing role of the coast zone in social-economic development of the Ukraine, as well as increase of its value as integral part of the industrial zone, recrea­tion and natural resource. Studies were executed on directions: complex investigations of the coastal zone, monitoring of the sea areas, biotechnology of an environment quality and biological resources reproducing. It is oriented on wide circle of specialists in marine ecology.

Затверджено до друку Вченою радою МП НАН України, Вченою радою ІГН НАН України і Вченою радою ОФ ІнБПМ НАН України

ISSN 1726-9903

is*

Морський гідрофізичний інститут НАН України,

Інститут геологічних наук НАН України, Одеський філіал Інституту біології південних морів НАН України, 2009

УДК 551.464(498.81)

Ю.И.Богатова

Одесский филиал Института биологии южных морей НАН Украины, г.Одесса

ВЗВЕШЕННОЕ ВЕЩЕСТВО В КИЛИЙСКОЙ ДЕЛЬТЕ И НА ВЗМОРЬЕ ДУНАЯ

По данным наблюдений 1987 - 2008 гг. проведен анализ изменчивости содер­жания взвешенного вещества в Килийской дельте и на взморье Дуная. Показано, что тенденция к снижению уровня взвешенного вещества в рукавах дельты, наме­тившаяся в 60 - 70-е гг. прошлого столетия, сохраняется. Оценен современный твердый сток Килийского рукава Дуная и его трансформация на взморье. Показано, что дноуглубительные работы в баровой области рукава Быстрый и сброс изымае­мого грунта за 20 м изобату, не оказывают существенного воздействия на сезонное распределение взвешенного вещества взморья Дуная, т.к. носят локальный и вре­менный характер.

Природные воды принято рассматривать как полидисперсную систему, в которой растворенные, взвешенные и коллоидные вещества находятся в динамическом равновесии. Взвешенное вещество (ВВ) в природных водах -минеральные и органические соединения природного и антропогенного происхождения, с размерами большими, чем у коллоидных частиц, которые находятся во взвешенном состоянии и задерживаются фильтрами с диамет­ром пор 0,45 - 1,00 мкм [1]. Происхождение ВВ в водных экосистемах мо­жет быть различным - терригенное (продукты смыва почв, горных пород), биогенное (фрагменты тел и экскременты организмов), хемогенное (про­дукты химических реакций) и антропогенное (сточные воды).

В экологии дельты Дуная и прилегающего взморья ВВ играет ключе­вую роль. В речном стоке ВВ - одна из составляющих твердого стока, от содержания которого зависит прозрачность и цвет вод, оно служит исход­ным материалом при образовании донных отложений. На устьевом взморье, в зоне смешения речных и морских вод ВВ является источником формиро­вания или пополнения твердым материалом вдольбереговых потоков нано­сов, формирует состав и распределение отложений на взморье, обогащая их минеральными и органическими соединениями. С одной стороны ВВ огра­ничивает развитие бактерио- и фитопланктона, а с другой - способствует сорбции до 80 - 90 % загрязняющих веществ (тяжелые металлы, пестициды, нефтепродукты, синтетические ПАВ).

Первые исследования содержания ВВ в водах нижнего Дуная были свя­заны с оценкой твердого стока и процесса образования дельты. Так, в 1862­1894 гг. при среднем стоке за этот период 201 км3тод"' твердый сток Дуная (взвешенные и влекомые наносы) оценивали в 83 млн. ттод"1. Твердый сток Килийского рукава, на долю которого в то время приходилось около 70 % от общего водного стока Дуная, составлял 58 млн. ттод"1, Георгиевского рукава 19,2 млн. ттод'1 (23 % от общего водного стока), Сулинского 5,8 млн. ттод"1 (7 %) соответственно [2 - 5]. Твердый сток Дуная за 1895 -1922    гг.    не    превышал    75,5    млн. ттод"1,    максимальное значение

© Ю.И.Богатова, 2009

178,7 млн.ттод" отмечали в 1912 г. Средняя величина мутности дунайской воды составляла 325 гм'3. В 1948 - 1958 гг. мутность дунайской воды [6] в Килийском рукаве у Вилково при высоких уровнях достигала 850 гм"3 (июнь 1949 г.), 880 гм"3 (март 1950 г.) и даже 1300 гм"3 (апрель 1958 г.). При падении уровней авторы отмечали уменьшение количества ВВ. Напри­мер, в ноябре 1948 г. и январе 1949 г. мутность воды в районе Вилково со­ставляла всего 8 гм"3. В результате гидротехнического строительства в среднем течении Дуная в 1959 - 1979 гг. мутность воды в вершине дельты снизилась с 325 до 200 - 205 гм"3 [7], но оставалась все еще очень высокой. Среднегодовые характеристики мутности за этот период колебались в пре­делах 93 - 242 г-м"3; среднемесячные - от 16,6 (ноябрь 1969 г.) до 801 гм'3 (октябрь 1972 г.), а среднесуточные колебания составляли от нескольких граммов до 3 кгм'3. Строительство гидроэнергетического комплекса Джер-дап-Н (Железные ворота) в 1984 г. в 950 км от устья и перераспределение водного стока в пользу Сулинского и Георгиевского рукавов после значи­тельного гидротехнического строительства в румынской части дельты, так­же способствовало снижению уровня ВВ в дельте Дуная.

Изменчивость содержания ВВ на взморье Дуная рассматривалась в ра­ботах [8 - 10]. В настоящее время, в связи с дноуглубительными работами в баровой области рукава Быстрый при создании и эксплуатации украинского глубоководного судового хода «Дунай - Черное море», исследование про­странственной и временной изменчивости ВВ на взморье имеет весьма ак­туальное значение.

Материал и методика. Для анализа многолетней изменчивости содер­жания ВВ в Килийской дельте и на взморье Дуная были использованы ма­териалы исследований за 1987 - 2008 гг., полученные автором. Пробы воды для определений ВВ в Килийской дельте отбирали батометром Молчанова в поверхностном и придонном горизонтах в истоках и устьях крупных рука­вов: в системе Очаковского рукава - Прорва и Потаповский, в системе Ста­ростамбульского рукава - Быстрый и Восточный. На прилегающем взморье этих же рукавов, до изобаты 20 м, пробы отбирали батометром типа Нискин в поверхностном, 5, 10 м и придонном горизонтах. Содержание ВВ опреде­ляли методом ультрафильтрации на мембранных фильтрах с диаметром пор 0,45 ммк [11]. Всего в дельте Килийского рукава на содержание ВВ проана­лизировано 435 проб воды, на взморье - более 1000.

Результаты и обсуждение. Результаты исследований показали, что тен­денция к снижению количества ВВ в воде дельты, наметившаяся 60 -70-е гг. прошлого столетия, сохраняется. Так, среднее содержание ВВ в дельте Килийского рукава за 1987 - 2008 гг. составляло 119 г-м"3. Среднего­довые концентрации ВВ изменялись от 135 (1997 г.) до 425 г-м"3 (1999 г.). Такая изменчивость была обусловлена колебаниями водного стока, который в этот период изменялся значительно - от 132,3 в 1990 г. до 269 км3 в 2005 г. Диапазон изменчивости содержания ВВ в воде Килийской дельты возрастал в годы с максимальным водным стоком (табл.1).

В отдельные годы в половодье концентрации ВВ были очень высокими. Например, в первую декаду мая 2000 г. при среднемесячном расходе воды 5780 м3-с"' (данные ГМО г.Измаил) концентрация ВВ у г.Вилково составляла


годы

ВВ, гм-3

маловодные

13,6--146,3

средние по водности

20,9- -527,0

многоводные

8,9- 743,2

Таблица  1 . Диапазон изменчивости   528 гм", в августе 2005 г. в устье ру-содержания ВВ в годы с различной ве-  кава Быстрый достигала 743 г-м"3. личиной водного стока в дельте Кшпш-        Максимальные концентрации для

ского рукава Дуная (1987 - 2008 гг.).

^       ^      v '       этого периода отмечали весной в поло-

водье: среднее значение 116 гм"3, ми­нимальные - зимой и осенью, среднее значение 60 гм"3 (табл.2). Диапазон колебаний ВВ в течение одного сезо­на также был весьма значительным, и как указывают авторы [12], распреде­ление стока взвешенных наносов приблизительно совпадает с годовым рас­пределением стока воды.

Для рукавов Килийской дельты характерно увеличение в несколько раз содержания ВВ в придонном горизонте. Например, в период половодья в мае 2000 г. в поверхностном горизонте в истоке рукава Быстрый оно со­ставляло 112,3 г/м3, в придонном 526,7 г/м3.

Из всех рукавов Килийской дельты Дуная рукав Быстрый характеризу­ется наиболее значительным колебанием концентрации ВВ и с 1991 по 2008 гг. в истоке рукава она изменялись от 20,1 до 526,7 гдм"3, в устье - от 20,2 до 743 гдм"3. Как правило, количество ВВ в истоке и устье рукава Бы­стрый, особенно в придонном горизонте, было больше, чем в районе выше по течению (18 км, г.Вилково). Такая изменчивость содержания ВВ в этом рукаве может быть связана с увеличением расходов воды с 645 м3/с в 1958 -1960 гг. до 1200 м3/с в 2001 - 2003 гг., т.к. это развивающийся рукав в сис­теме Старостамбульского рукава Килийской дельты Дуная [12].

На основании исследований изменчивости содержания ВВ в воде рука­вах Килийской дельты на протяжении 20 лет рассчитан твердый сток. В условиях сокращения водного стока Килийского рукава в общем стоке Дуная до 52 % [12] (данные для 115 км) его твердый сток не превышает 15 млн. т год"1. Это значение почти в 3 раза меньше, чем в период 1862 -1894 гг. Для расчета влекомых наносов - одного из компонентов твердого стока реки, доля которых, по различным источникам, колеблется от 18 - 24 [12] до 3,5 % [13], была принята средняя величина 10 %.

В изменчивости содержания ВВ на взморье Дуная основное значение

имеют пространственное рас­пределение речных вод, прямо связанное с величиной водного стока, а также метеорологиче­ские и гидрологические усло­вия района. Величина стока Дуная определяет положение границы зоны смешения пре­сных и морских вод; ветровые течения вносят существенные изменения в пространственное распределение речных вод на взморье.

Таблица 2.Сезонная изменчивость содер­жания ВВ (гм"3, средние значения) в дельте Килийского рукава Дуная в годы с различной величиной водного стока (1987 - 2008 гг.).

 

годы

сезон

мало­водные

средние по водности

много­водные

зима

-

65

71

весна

73

129

148

лето

32

141

78

осень

19

115

45

Трансформация речной воды начинается непосредственно в дельте при замедлении скорости течения в устьях рукавов. Здесь в результате процессов адсорбции происходит быстрое осаждение частиц взвеси крупнее 5-10 мкм по закону Стокса, которые фор­мируют баровые участки на вы­ходе рукавов в море, а также коагуляция мелких (2-5 мкм) глинистых частиц (рис.1).

На взморье, в зоне с солено­стью 2 - 6 %о, которую называ­ют зоной лавинной седиментации или гео- и гидрохимической границей речных и морских водных масс, происходит дальнейшая седиментация взвеси, вызванная перезарядкой или нейтрализацией частиц в сильном элек­тролите морской воде [14 - 17]. В этой зоне происходит основная разгрузка твердого стока Дуная. Как правило, соленость 2 — 6в поверхностном го­ризонте взморья характерна до изобаты 5 м, а в период половодья - до Юм.

В зоне трансформированных речных вод с соленостью 6 - 17 %о, для которых характерно наличие гидрофронтальной зоны или зоны с макси­мальными горизонтальными градиентами солености воды, происходит дальнейшее удаление из воды глинистых частиц ВВ - основного компонен­та твердого стока Дуная. Так как местоположение гидрофронта на взморье не постоянно и зависит от объема водного стока и интенсивности поверхно­стного течения [18], окончательная разгрузка твердого стока Дуная может происходить на значительном удалении от края дельты. Так, на гидрофрон­те, расположенном на удалении до 2 км от края дельты в июле 2001 г. при северном ветре в зоне речных вод с соленость до 2 %о содержание ВВ со­ставляло 65 гм"3, а на морской границе с соленость 8 9 г-м"3.

Содержание взвеси на взморье обусловлено также и образованием жи­вого ВВ за счет суммарной биомассы, прежде всего, бактерио- и фито­планктона [19]. Биомасса фитопланктона в зонах «цветения» воды, вызван­ного его массовым развитием (более 1 млн. кл.-дм"3), может достигать не­скольких десятков граммов в 1 м3 воды [20, 21].

Многолетние исследования на взморье показали, что концентрация ВВ изменяется в пределах 3,0 - 450,0 г-м"3 на поверхности и 3,0 - 280,0 гм"3 в придонном горизонте. Среднегодовое количество ВВ в поверхностном и придонном горизонтах составляет около 30 г-м"3. Для теплого периода года, когда вегетация фитопланктона максимальна, среднее количество ВВ для всего слоя взморья возрастает до 50 г-м"3 (рис.2).

Дноуглубление в баровой области рукава Быстрый при строительстве морского подходного канала глубоководного судового хода «Дунай - Черное море» и во время ремонтного дноуглубления для поддержания рабочих глу­бин отражается на содержании ВВ в баровой области рукава и в районе сброса изымаемого грунта (дампинг).  Однако антропогенное воздействиеносит локальный и временный характер.

Например, в мае 2004 г. в районе работ в баровой области рукава Быстрый отмечали уве­личение, по сравнению с усть­ем, содержания ВВ в поверхно­стном горизонте в 2 раза (рис.3, а), а в зоне дампинга, через 35 мин. после сброса грунта, деся­тикратное увеличение взвеси в придонном горизонте (рис.3, б).

Однако проведение дноуг­лубительных работ в баровой области и сброс грунта на рас­стоянии 8 км от края дельты не отразился на сезонном распре­делении ВВ на взморье, что объясняется постоянным воз­действием твердого стока Дуная и высокой гидродинамической активностью вод района. Так, в период дноуглубления в баровой области район находился под воздействием мощного водного и твердого стока Дуная - вели­чина солености во всей водной толще на расстоянии до 1,5 км от края дельты при ветре западного направления составляла 1,7 %о, т.е. здесь располагалась зона ла­винной седиментации. Взвесь, поступившая в воду в результате дноуглубления, быстро оседала по закону Стокса в придонный горизонт взморья, а твердый сток из рукава нивелировал ан­тропогенное воздействие. Уже на расстоянии 1 км от места дноуглубления (2,5 км от устья рукава) на геохимической гра­нице река-море с соленостью в поверхностном горизонте 5,8 %о концентрация    ВВ снижалась

почти в 10 раз и соответствовала фоновым значениям для открытого взморья. В районе дампинга, который расположен в 8 км от края дельты, за 20-ти мет­ровой изобатой, в условиях плотностной стратификации водных масс (термо­и галоклин располагались на глубине 15 м), происходила быстрая седимента­ция взвеси, которая концентрировалась под термоклином, не создавая диф­фузного, рассеянного «облака мутности». На расстоянии 800 м к югу, на фо­новой для района дампинга станции, концентрации ВВ снижались до значе­ний 7,3 гм"3 в поверхностном и 5,9 гм"3 в придонном горизонте.

Таким образом, изменчивость содержания ВВ на взморье Дуная опре­деляется в основном пространственным распределением речных вод, прямо связанным с величиной водного стока, а также метеорологическими и гид­рологическими условиями района. Вклады дноуглубления в баровой облас­ти рукава Быстрый и сброс грунта на взморье в указанный процесс не столь существенны: твердый сток из рукавов дельты и гидродинамическая актив­ность вод района со сложной термохалинной структурой вод нивелируют антропогенное воздействие на экосистему взморья.

Выводы. Результаты исследований в Килийской дельте и на взморье Дуная показали:

Тенденция снижения количества ВВ в рукавах дельты, наметившаяся 60 - 70-е гг. прошлого столетия, сохраняется. Значительная изменчивость сред­негодовых значений концентраций ВВ в дельте обусловлена колебаниями водного сток Дуная, т.к. распределение стока взвешенных наносов совпадаег с годовым распределением стока воды. Максимальные концентрации ВВ от­мечали весной в половодье, минимальные - зимой и осенью. Диапазон из­менчивости ВВ в интервале одного сезона был весьма значительным и уве­личивался в годы с максимальным водным стоком. В Быстром - развиваю­щийся рукав в системе Старостамбульского рукава, диапазон изменчивости сезонных и годовых значений ВВ был максимальным по сравнению с други­ми рукавами Килийской дельты. Твердый сток из рукавов Килийской дельты, рассчитанный по данным 1987 - 2008 гг. не превышает 15 млн. т год"1.

В изменчивости содержания ВВ на взморье Дуная основное значение имеет пространственное распределение речных вод, связанное с величиной водного стока, метеорологическими и гидрологическими условиями района, а также образование живого ВВ - бактерио- и фитопланктон. Основная раз­грузка твердого стока (крупные фракции 5-10 мкм) из рукавов дельты происходит в зоне лавинной седиментации (соленость 2-6 %о), которая располагается до изобаты 10 м. Удаление мелких (2-5 мкм) глинистых частиц ВВ - основного компонента твердого стока Дуная, происходит в зо­не трансформированных речных вод (соленость 6-17 %о). Несмотря на то, что концентрация ВВ на взморье изменяется в большом диапазоне: 3,0 -450,0 гм"3 в поверхностном, 3,0 -280,0 гм"3 в придонном горизонтах, сред­негодовая величина для поверхностного и придонного горизонта составляет около 30 г-м"3. В период максимальной вегетации фитопланктона среднее значение ВВ для взморья увеличивается до 50 г-м"3.

Твердый сток из рукавов дельты и гидродинамическая активность вод взморья - района со сложной термохалинной структурой вод, нивелируют ан­тропогенное воздействие на экосистему. Дноуглубление в баровой области ру­кава Быстрый и сброс грунта на дампинге не оказывают существенного воз­действия на сезонное распределение взвешенного вещества на взморье Дуная, т.к. приводят к локальному и временному увеличению ВВ в районе работ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. StricklandJ.D.H., Parsons T.R. A practical handbook ofsea water analysis. // Fish res. Board of Canada. Ottawa, Bull.- 1968.-№ 177.-P.18-43.

2. Самойлов ИВ. Устья рек - M.: Географгиз, 1952 - С.329-347.

3. Петреску ИТ. Дельта Дуная. Происхождение и развитие - М.: Иностранная литература, 1963.-279 с.

4. Гидрология устьевой области Дуная / Под ред. Я.Д.Никифорова и К.Дьякону-М.: Гидрометиздат, 1963.-384 с.

5. Михайлов В.Н., Вагин Н.Ф., Морозов В.Н. Основные закономерности гидроло­гического режима дельты Дуная и его антропогенных изменений // Водные ре­сурсы.- 1981.- № 6.- С.22-44.

6. Алмазов A.M., Майстренко ЮТ. Гидрологическая и гидрохимическая характе­ристика советского участка Дуная // Дунай и Придунайские водоемы в преде­лах СССР - Киев: Изд-во АН УССР, 1961.- С. 13-36.

7. Харченко ТА., Ляшенко А.В., Башмакова ИХ Ретроспективный анализ качества воды низовьев Дуная // Гидробиологический журнал - 1999- т.35, № 6 - С.3-16.

Страницы:
1  2 


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