Мониторинг загрязнения прибрежной зоны Черного моря


Monitoring of pollution of the Black Sea coastal zone

 Часовников В.К., Очередник О.А. 

Valeriy K. Chasovnikov, Oksana A. Ocherednik
 

Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН (Москвва, Россия)
 
Shirshov Institute of Oceanology RAS (Moscow, Russia)

 

УДК 551.464.32

Представлены результаты гидрохимических исследований, которые осуществлялись в рамках комплексной научной экспедиции «Черное море 2022» и посвящены изучению прибрежной зоны моря на основе мониторинговых наблюдений.

Проведена оценка содержания техногенных загрязнений в воде и донных отложениях прибрежной зоны Черного моря в районе Геленджика. На примере Геленджикской и Голубой бухт получены количественные оценки уровня содержания загрязняющих веществ. Установлен перечень параметров, концентрации которых превышают допустимые нормы ПДК в 2022 году.

Ключевые слова:  Черное море; прибрежная зона; мониторинг; техногенные загрязнения

The results of hydrochemical studies carried out within th framework of the integrated scientific expedition “Black Sea 2022” and devoted to the study of the coastal zone of the sea on the basis of monitoring observations are presented.

The assessment of the content of man-made pollutants in the water and bottom sediments of the coastal zone of the Black Sea in the Gelendzhik region was carried out. Quantitative estimates of the level of pollutants were obtained using the example of Gelendzhik and Blue Bays. A list of parameters whose concentrations exceed the permissible MPC standards in 2022 has been established.

Keywords: Black Sea; coastal zone; monitoring; man-made pollution

Введение

Мониторинг техногенных загрязнений (ТЗ) в прибрежной зоне Черного моря проводится для тщательного изучения уровня содержания загрязняющих веществ (ЗВ) отдельных регионов побережья, наиболее сильно подвергающихся антропогенному прессу.

Относительно небольшая по площади, мелководная и значительно изолированная от открытого моря Геленджикская бухта подвергается особенно активному антропогенному воздействию (Часовников, 2007). Здесь расположен один из крупных курортных центров Черноморского побережья – город Геленджик. В Голубой бухте, которая находится немного севернее (рис. 1) и имеет свободный водообмен с морем, это воздействие значительно меньше. Таким образом, сравнивая гидрохимические характеристики вод этих бухт, можно оценить антропогенное воздействие на полузакрытые акватории с затрудненным водообменом.

Как известно, основным источником поступления ЗВ в морскую среду является терригенный сток (Комплексные исследования…, 1994; Техногенное загрязнение…, 1996). Таким образом, состояние экосистемы во многом зависит от экологической ситуации в прибрежной зоне моря (Экология прибрежной зоны…, 1992; Часовников и др., 2015, 2016). 

С неуклонным ростом техногенной составляющей воздействия на окружающую среду  возрастает роль  регулярного  экологического  мониторинга.  Однако в настоящее время современных данных об уровне ЗВ в северо-восточной части Черного моря не так уж много. Выполненный в данной работе анализ материалов прибрежного мониторинга за уровнем ТЗ в Геленджикской и Голубой бухтах в некоторой мере восполняет данный пробел.

Целью данной работы было исследование содержания ЗВ в прибрежной зоне моря в районах с различной степенью антропогенной нагрузки; получение количественных оценок на примере Геленджикской и Голубой бухт и сравнение уровни содержания загрязняющих веществ в этих акваториях.

Материалы и методы исследований

Материалом для исследований послужили данные мониторинговых наблюдений за содержанием ТЗ в прибрежной зоне Черного моря в 2022 году.

Для проведения гидрохимического мониторинга были выбраны две реперные точки в Геленджикской и Голубой бухтах. Выбор места для точек наблюдений должен был отражать особенности гидрохимического режима этих акваторий. Геленджикская бухта характеризуется затрудненным водообменом с морем и представляет собой наиболее уязвимый участок морского побережья. Голубая бухта практически соответствует открытому побережью, являясь акваторией, свободной для водообмена. В течение 2022 г. был организован отбор проб два раза в месяц – с мола в Геленджикской бухте и с конца пирса ЮО ИО РАН в Голубой бухте (рис. 1).

Рис. 1. Расположение реперных точек в Геленджикской (1) и Голубой (2) бухтах 

Fig. 1. Location of reference points in Gelendzhik (1) and Blue (2) bays 

Кроме регулярных наблюдений в реперных точках, в течение 2022 г. были выполнены две полигонные гидрохимические съемки Геленджикской и Голубой бухт в летний (30.06.2022) и осенний периоды (8.09.2022). Схема расположения станций выполненных полигонных сьемок представлена на рис. 2.

Отбор проб производился с поверхности воды. Аналитические определения оперативно проводились в лаборатории Химии ЮО ИО РАН, в течение не более 2-х часов после отбора проб. Программа мониторинга включала в себя (кроме стандартной гидрохимии) следующий список определяемых параметров: тяжелые металлы (Mn, Fe, Cu, Zn, Cd, Pb, Ni, Cr, Co), фенол, детергенты (АПАВ), нефтепродукты, пестициды ХОП (α-ГХЦГ, γ-ГХЦГ, β-ГХЦГ, DDT, DDE, DDD, гексахлорбензол (ГХБ) и бенз(а)пирен.

Рис. 2. Схема расположения станций на полигонах в Геленджикской и Голубой бухтах

Fig. 2.  The layout of the stations at the landfills in Gelendzhik and Blue Bays

Всего было выполнено более 1600 определений различных загрязняющих веществ в 100 пробах воды и 23 пробах донных отложений.

Определение ЗВ осуществлялось в соответствии со следующими методиками: Нефтепродукты – ПНД Ф 14.1:2:4.128-98; Фенол – ПНД Ф 14.1:2:4.182-02; Детергенты (АПАВ) – ПНДФ 14.1:2:4.158-2000; Тяжелые металлы (Cu, Zn, Cd, Pb, Mn, Fe, Ni, Cr, Co) – ПНД Ф 14.1:2:4.139-98; Бенз(а)пирен – ПНД Ф 14.1:2:4.186-02; Пестициды (ХОП) – ПНД Ф 14.1:2:4.204-04.

Результаты и обсуждение

Загрязняющие вещества в воде

Изучение экологического состояния Черного моря будет не полным без оценки уровня ТЗ морской среды. Главным фактором, определяющим состояние загрязненности прибрежных вод и донных отложений, является береговой сток (реки, ливневые воды), сточные канализационные сбросы и т.п. (Часовников и др., 2016). Для оценки экологической обстановки в прибрежной зоне моря требуются регулярные исследования химического состава вод и донных отложений с целью отслеживания уровня содержания и изменчивости ТЗ.

В табл. 1 приводятся предельно допустимые концентрации (ПДК) отдельных ЗВ по нормативам качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения.

Таблица 1. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в морской воде

Table 1. Maximum permissible concentrations of pollutants in seawater

Примечание: ПДК* даны по Приказу Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 13.12.2016 № 552 по «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения»

Выполнены наблюдения за содержанием ТЗ в реперных точках прибрежной зоны Черного моря, даты наблюдений и пример изменчивости содержания железа и нефтепродуктов представлены на рис. 3.

Рис. 3. Даты отбора проб и результаты мониторинговых наблюдений за содержанием железа и нефтепродуктов в реперных точках Геленджикской и Голубой бухт в 2022 году

Fig. 3.Sampling dates and results of monitoring observations of iron and petroleum products in the reference points of Gelendzhik and Blue Bays in 2022

Кроме наблюдений в реперных точках, выполнены 2 полигонные гидрохимические съемки Геленджикской и Голубой бухт в летний и осенний периоды (рис. 2). В экспедиционных выходах на НИС «Ашамба» были отобраны пробы воды на определение наиболее опасных ЗВ, таких как тяжелые металлы (ТМ), нефтепродукты, фенол, ПАУ – бенз(а)пирен, пестициды (ХОП) и детергенты (АПАВ). Эти компоненты были определены в 48 пробах.

По результатам выполненных полигонных съемок можно выделить участки бухт, наиболее подверженные антропогенному загрязнению. Кроме этого, раздельный анализ концентраций ЗВ в Геленджикской и Голубой бухтах позволяет оценить степень техногенного воздействия на акватории, различные по режиму водообмена с открытым морем.

В табл. 2 представлены минимальные, максимальные и средние за год величины, зафиксированные в Геленджикской и Голубой бухтах, а также отношение их средних значений, из которых видно во сколько раз отличается содержание техногенных загрязнений в двух бухтах.

Таблица 2. Диапазоны изменчивости и среднегодовые значения содержания загрязняющих веществ в воде Геленджикской и Голубой бухт, 2022 год

Table 2. Ranges of variability and average annual values of pollutants in the water of Gelendzhik and Blue Bays, 2022

Примечание: Зафиксированные превышения ПДК (по табл. 1) выделены в таблице 2 серым цветом.

В течение года превышение ПДК в воде наблюдалось по среднему содержанию пестицидов. За период наблюдений зафиксированы отдельные значения выше норм ПДК для фенола, железа, марганца, меди. Концентрация остальных изученных ЗВ была ниже норм ПДК (по табл. 1).

В целом можно отметить повышенный фон содержания ТЗ в водах Геленджикской бухты для фенола, нефтепродуктов, железа, марганца. В Голубой бухте зафиксирован более высокий фон содержания пестицидов.

Так, например, отношение средних концентраций (С_Гел/С_Гол) составляет для нефтепродуктов – 1,28, фенола – 1,5, железа – 1,25, марганец – 1,3. Эти соотношения говорят о том, во сколько раз больше воды Геленджикской бухты содержат техногенных загрязнений по сравнению с водами Голубой бухты.

На рис. 4 и 5 представлен пример распределения нефтепродуктов и кадмия в водах акваторий Геленджикской и Голубой бухт.

Рис. 4. Содержание в воде нефтепродуктов (мг/л)

Fig. 4. Content of petroleum products in water (mg/l)

Рис. 5. Содержание в воде кадмия (мкг/л)

Fig. 5. Cadmium content in water (mcg/l)

Из наиболее загрязненных участков акватории в Геленджикской бухте следует выделить юго-восточный район, прилегающий к месту впадения реки Су-Аран. Через пресноводный сток р. Су-Аран, который собирает после ливней все потоки с Маркотхского хребта, затем протекает по всему Геленджику и выносит стоки в бухту, происходит наиболее интенсивное антропогенное воздействие и, как следствие, накопление загрязнений в этом районе. Для Голубой бухты очаги загрязняющих веществ, как правило, приурочены к месту впадения реки Ашамба и пирсу ЮО ИО РАН.

Исследования в районе Геленджика показывают, что уровень содержания некоторых ТЗ в воде в 1,2–1,5 раза выше для акваторий с затрудненным водообменом и повышенной рекреационной нагрузкой по сравнению с другими прибрежными водами. Процесс формирования очагов техногенных загрязнений в береговой зоне моря связан с расположением крупных водостоков и интенсивностью поступления через них загрязняющих веществ.

Загрязненность грунтов

Хотя содержание ЗВ в донных отложениях российскими нормативными документами не регламентируются, однако существует возможность оценивать степень загрязнения донных отложений на основе соответствия уровней содержания ЗВ согласно критериям европейской экологической оценки загрязненности грунтов по так называемым «голландским листам» (Neue Niederlandische Liste…, 1997). Допустимые концентрации (ДК) в соответствии с зарубежными нормами представлены в табл. 3 (Warmer, van Dokkum, 2002).

Таблица 3. Допустимые уровни концентраций (ДК) загрязняющих веществ в донных отложениях водоемов в соответствии с зарубежными нормами

Table 3. Permissible levels of concentrations of pollutants in the bottom sediments of reservoirs in accordance with foreign standards

Для оценки уровня загрязненности донных отложений нами были отобраны 23 пробы (схема станций на рис. 2). Полученные результаты представлены в табл. 4.

Выше нормы допустимых концентраций (ДК) зафиксированы значения для нефтепродуктов, кадмия, γ-ГХЦГ (линдан) и суммы пестицидов Σ ДДТ, ДДД, ДДЭ. Содержание остальных проанализированных техногенных загрязнений находилось в пределах существующих норм (табл. 4).

Превышение наблюдаемых концентраций ЗВ в донных отложениях Геленджикской бухты по сравнению с Голубой бухтой (С_Гел/С_Гол) составляет для нефтепродуктов 2,37 раза, для меди – 1,71, для цинка – 1,76, кобальта – 1,43, никеля – 1,75 раза (табл. 4).

На рис. 6 и 7 представлены карты распределения нефтепродуктов и бенз(а)пирена, отражающие характерные очаги накопления ЗВ в донных осадках Геленджикской и Голубой бухт.

Расположение областей наиболее загрязненных донных осадков совпадает с районами наиболее интенсивного загрязнения прибрежных вод (рис. 4–7). Для Геленджикской бухты это – юго-восточный район, прилегающий к месту впадения реки Су-Аран, для Голубой бухты повышенный фон содержания ТЗ, как правило, приурочен к месту впадения реки Ашамба и пирсу ЮО ИО РАН.

Для прибрежной зоны моря в районе г. Геленджик средние величины загрязняющих веществ в донных отложениях не имеют устойчивого превышения существующих норм (табл. 3) ДК. За рассматриваемый период наблюдений зафиксированы отдельные значения ТЗ выше норм ДК (табл. 4).

В целом, как и для воды, следует отметить повышенный фон содержания ТЗ в осадках Геленджикской бухты. Полученные данные уровня содержания загрязняющих веществ в донных отложениях Геленджикской и Голубой бухт показывают, что для Геленджикской бухты характерен повышенный фон содержания таких ТЗ, как нефтепродукты, медь, цинк, кобальт, никель и пестициды (табл. 4).

Таблица 4. Минимальные, максимальные и средневзвешенные значения содержания химических параметров в донных отложениях Геленджикской и Голубой бухты, 2022 год

Table 4. Minimum, maximum and weighted average values of the content of chemical parameters in the bottom sediments of Gelendzhik and Blue Bay, 2022

Примечание: Зафиксированные превышения ДК выделены в таблице серым цветом (по табл. 3).

Рис. 6. Распределение нефтепродуктов в донных осадках Геленджикской и Голубой бухт

Fig. 6. Distribution of petroleum products in bottom sediments of Gelendzhik and Blue Bays  

 Рис. 7. Распределение бенз(а)пирена в осадках Геленджикской и Голубой бухт

Fig. 7. Distribution of benz(a)pyrene in the sediments of Gelendzhik and Blue Bays

Исследования в районе Геленджика показывают, что уровень содержания некоторых металлов, нефтепродуктов и пестицидов в осадках в среднем 1,5–3 раза выше для акваторий с затрудненным водообменом и повышенной рекреационной нагрузкой по сравнению с открытыми прибрежными водами.

Заключение

Выполнены исследования содержания техногенных загрязнений (тяжелых металлов, нефтепродуктов, детергентов и т.д.) в водах Геленджикской и Голубой бухт. Проведен сравнительный анализ двух бухт по уровню загрязненности их вод; для Геленджикской бухты характерен повышенный фон содержания таких параметров, как нефтепродукты, фенолы, железо и марганец. Выявлены химические параметры, превышающие уровень ПДК, в 2022 году превышение нормы зафиксировано для фенола, железа, марганца, меди и пестицидов. Из наиболее загрязненных участков акватории в Геленджикской бухте следует выделить в первую очередь юго-восточный район, прилегающий к месту впадения реки Су-Аран, где происходит наиболее интенсивное антропогенное воздействие и, как следствие, накопление загрязнений. Процесс формирования очагов техногенных загрязнений в береговой зоне моря связан с расположением крупных водостоков и интенсивностью поступления через них загрязняющих веществ.

Произведен отбор проб и лабораторный анализ на содержание техногенных загрязнений в донных отложениях Геленджикской и Голубой бухт. Проведен сравнительный анализ двух бухт по уровню загрязненности донных отложений этих акваторий; для Геленджикской бухты характерен повышенный фон содержания таких ТЗ, как нефтепродукты, медь, цинк, кобальт, никель. Выявлены загрязняющие вещества, превышающие допустимые концентрации в донных отложениях, в 2022 году они зафиксированы для нефтепродуктов, кадмия и пестицидов.

Исследование уровня содержания техногенных загрязнений в районе Геленджика показывает, что как для донных отложений, так и для вод Геленджикской и Голубой бухт наблюдаются локальные превышения допустимых концентраций.

Следует отметить наличие стабильного фона органических загрязнителей в виде различных индивидуальных метаболитов ХОП в водах и донных осадках прибрежной зоны Черного моря. Наиболее тревожен факт высокого содержания пестицидов в донных отложениях.

Полученные данные об уровне техногенных загрязнений говорят о реальном негативном воздействии хозяйственной деятельности человека на прибрежные акватории. Проведенный цикл химических исследований указывает на необходимость продолжения мониторинга этих участков побережья Черного моря.

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН по теме «Морские природные системы Черного и Азовского морей: эволюция и современная динамика гидрофизических, гидрохимических, биологических, береговых и литодинамических процессов» № FMWE-2021-0013.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Комплексные исследования техногенного загрязнения в прибрежной зоне Кавказского шельфа Черного моря. – Геленджик: Роскомнедра, 1994. – 227 с.
2. Техногенное загрязнение и процессы самоочищения Прикавказской зоны Черного моря. – М.: Недра, 1996. – 502 с.
3. Часовников В.К. Гидрохимический режим акваторий с затрудненным водообменном в условиях антропогенной нагрузки // Проблемы управления и устойчивого развития прибрежной зоны моря. – Геленджик: «Издательский Дом-Юг», 2007. – С. 295–298.
4. Часовников В.К., Чжу В.П., Очередник О.А., Марьясова Е.С. Оценка уровня техногенных загрязнений в прибрежной зоне Черного моря в районе Геленджика // Океанология. 2016. Т. 56, №1. С. 76–80. DOI: https://doi.org/10.7868/S0030157416010020
5. Часовников В.К., Чжу В.П., Очередник О.А., Марьясова Е.С. Загрязнение донных осадков в прибрежной зоне северо-восточной части Черного моря // Геология морей и океанов: Материалы XXI Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. IV. – М.: ГЕОС, 2015. – C. 221–224.
6. Экология прибрежной зоны Черного моря. – М.: ВНИРО, 1992. – 330 с.
7. Neue Niederlandische Liste. Altlasten Spektrum 3/95. Rules for Building SP 11-102-97, Annex B (State Committee of the Russian Federation for Building, 1997).
8. Warmer H., van Dokkum R. Water pollution control in the Netherlands. Policy and practice – Lelystad: RIZA report, 2002. – 77 p.

Статья поступила в редакцию 03.10.2023
Статья принята к публикации 01.11.2023

Об авторах

Часовников Валерий Кузьмич – Valeriy K. Chasovnikov

кандидат географических наук
зав. лабораторией химии, Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва, Россия (Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia), Южное отделение

chasovn@mail.ru

https://orcid.org/0000-0003-3713-5059

Очередник Оксана Анатольевна – Oksana A. Ocherednik

научный сотрудник,  Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва, Россия (Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia), Южное отделение, лаборатория химии

ksushagub@gmail.com

https://orcid.org/0000-0002-3497-3279

Корреспондентский адрес: Россия, 117997, г. Москва, Нахимовский проспект, 36, ИОРАН.  

ССЫЛКА:

Часовников В.К., Очередник О.А. Мониторинг загрязнения прибрежной зоны Черного моря // Экология гидросферы. 2023. №1 (9). С. 46-56. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/381 

DOI – https://doi.org/10.33624/2587-9367-2023-1(9)-46-56

EDN – YXFRZK

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Monitoring of pollution of the Black Sea coastal zone

 Valeriy K. Chasovnikov, Oksana A. Ocherednik

Shirshov Institute of Oceanology RAS (Moscow, Russia)

The results of hydrochemical studies carried out within th framework of the integrated scientific expedition “Black Sea 2022” and devoted to the study of the coastal zone of the sea on the basis of monitoring observations are presented.

The assessment of the content of man-made pollutants in the water and bottom sediments of the coastal zone of the Black Sea in the Gelendzhik region was carried out. Quantitative estimates of the level of pollutants were obtained using the example of Gelendzhik and Blue Bays. A list of parameters whose concentrations exceed the permissible MPC standards in 2022 has been established.

Key words: Black Sea;  coastal zone; monitoring; man-made pollution

References

1. Kompleksnye issledovaniya tekhnogennogo zagryazneniya v pribrezhnoj zone Kavkazskogo shel'fa Chernogo moray [Comprehensive studies of technogenic pollution in the coastal zone of the Caucasian shelf of the Black Sea]. Roskomnedra, Gelendzhik, 1994. 227 p. (In Russ.)
2. Tekhnogennoe zagryaznenie i processy samoochishcheniya Prikavkazskoj zony CHernogo morya.[Technogenic pollution and self-purification processes of the Caucasian zone of the Black Sea]. Nedra, Moscow, 1996. 502 p. (In Russ.)
3. Chasovnikov V.K. Gidrohimicheskij rezhim akvatorij s zatrudnennym vodoobmennom v usloviyah antropogennoj nagruzki [Hydrochemical regime of water areas with hindered water exchange under conditions of anthropogenic load]. Problemy upravleniya i ustojchivogo razvitiya pribrezhnoj zony morya [Problems of management and sustainable development of the coastal zone of the sea]. «Izdatel'skij Dom-YUg», Gelendzhik, 2007. P. 295–298. (In Russ.)
4. Chasovnikov V.K., Zhu V.P., Waiting list O.A., Maryasova E.S. Assessment of the level of technogenic pollution in the coastal zone of the Black Sea near Gelendzhik. Oceanology. 2016. V.56. No.1. P. 76-80. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.7868/S0030157416010020
5. Chasovnikov V.K., Zhu V.P., Ocherednik O.A., Maryasova E.S. Zagryaznenie donnyh osadkov v pribrezhnoj zone severo-vostochnoj chasti CHernogo moray [Pollution of bottom sediments in the coastal zone of the northeastern part of the Black Sea]. Geologiya morej i okeanov: Materialy XXI Mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii (SHkoly) po morskoj geologii. T. IV. [Geology of the seas and oceans: Proceedings of the XXI International Scientific Conference (School) on Marine Geology. V.IV]. GEOS, Moscow, 2015. P. 221–224. (In Russ.)
6. Ekologiya pribrezhnoj zony CHernogo morya [Ecology of the coastal zone of the Black Sea]. VNIRO, Moscow, 1992. 330 p. (In Russ.)
7. Neue Niederlandische Liste. Altlasten Spektrum 3/95. Rules for Building SP 11-102-97, Annex B (State Committee of the Russian Federation for Building, 1997).
8. Warmer H., van Dokkum R. Water pollution control in the Netherlands. Policy and practice 2001. RIZA report, Lelystad, 2002. 77 p.

Authors

Chasovnikov Valeriy K.

Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia

chasovn@mail.ru

https://orcid.org/0000-0003-3713-5059

Ocherednik Oksana A. 

Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia

ksushagub@gmail.com

https://orcid.org/0000-0002-3497-3279

ARTICLE LINK:

Chasovnikov V.K., Ocherednik O.A. Monitoring of pollution of the Black Sea coastal zone. Hydrosphere Ecology. 2023. №1 (9). P. 46-56  URL: http://hydrosphere-ecology.ru/381

DOI – https://doi.org/10.33624/2587-9367-20230-1(9)-46-56

EDN – YXFRZK

When reprinting a link to the site is required

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 

Адрес - info@hydrosphere-ecology.ru

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

На ГЛАВНУЮ

К разделу ПУБЛИКАЦИИ