Mercury in the bottom sediments of the ship channel and river mouths: the Vistula lagoon.pdf Введение Важность контроля в биосфере такого опасного токсиканта, как ртуть трудно переоценить. Особенно актуален мониторинг в динамически неоднородных зонах открытой акватории внутренних, пограничных с другими странами, ресурсозначимых водоемов и в устьях впадающих рек. Донные отложения как депонирующая среда являются важным индикатором долговременного экологического состояния водного объекта. Примером служит Калининградский залив или российский сектор Вислинской лагуны, отчлененной от Балтийского моря одноименной пересыпью (Балтийская коса - в России). Государственная сеть контроля качества поверхностных вод суши в Калининградской области охватывает всего лишь 13 пунктов (18 створов). Гидрохимический мониторинг акватории залива отсутствует с 1989 г. Ежемесячные рейдовые полуночные наблюдения проводились литовским отделением Госкомгидромет СССР в эстуарии Калининградского залива и в бухте Приморской на 15 фиксированных станциях контроля. Качество состояния донных отложений не оценивалось. В последние десятилетия оценки загрязнения российского сектора лагуны носят фрагментарный характер (по продолжительности, периодичности измерений и площади обследования). Они проводятся с разными целями различными организациями (2000-2015 гг.: АтлантНИРО, ГеоГидроБалт (Калининград), Эколого-аналити-ческий центр (Москва), ЦЭИ-ЭНЕРГО (Санкт-Петербург) и др.). Результаты оценок не передаются в Мировой центр океанографических данных (г. Обнинск) и малодоступны для широкого круга исследователей [Богданов, Басс, Воронцов, 2019]. © Богданов Н.А., Ермолаев Б.В., Басс О.В., Паранина А.Н., 2020 DOI: 10.17223/25421379/15/6 Изменчивость концентраций ЗВ в донных наносах водоема исследована слабо [Экологические..., 1999, 2002; Богданов, Воронцов, Морозова, 2004; Об экологической., 2018; Богданов, 2018; Янин, 2018; Bogdanov, 2018 и др.]. Цель работы - диагностика тенденций, опасности накопления и оценка достоверности методов определения ртути в донных осадках динамически разнородных участков акватории и в аллювии устьев рек, впадающих в Калининградский залив (рис. 1). Мелководный (глубины до 5,5 м) Калининградский залив включает акватории: на СВ - эстуарная часть с палеоруслом и дельтой р. Преголя, Калининградским морским каналом (КМК, отделен от северных берегов залива искусственными намывными островами); на С - бухта Приморская; центральная и южная части - собственно лагуна (от г. Балтийск до Польши). Прибрежное пологоволнистое дно сложено лагунными средне- и мелкозернистыми кварц-полевоштатовыми песками с незначительной примесью тяжелых минералов (монацит, циркон, апатит); с глубин 2-3 м дно переходит в плоскую поверхность, по оси которой прослеживается прорезь старого фарватера. С ростом глубины донные осадки замещаются заиленными (до 15-35%) обводненными (до 62%) алевритоглинистыми осадками темно-серого и черного цвета творожистой консистенции с включениями обломков и створок раковин моллюсков и с характерным запахом H2S (восстановительные гидрохимические условия). Исследованы донные наносы: слой 0-0,1 м; мелко- и тонкозернистые пески, примеси гравия, алеврита, пелита; темноцветные илы с запахом H2S; устья основных рек (Мамоновка, Прохладная, Преголя, Гра-евка, Нельма, Приморская); участки КМК (станции № 7, 8), а также в Приморской (напротив станции № 6) г. Светлый). Время обследований - летние периоды и эстуария залива (сектор между пос. Ушаково и 2000, 2001, 2015 и 2019 гг. (рис. 1, таблица). Table Рис. 1. Станции отбора проб донных наносов: устья рек и КМК Fig. 1. Sediment sampling stations: river mouths and KSC Таблица Условия седиментации, многолетняя и сезонная изменчивость и методы определения Hg в донных осадках устьев рек Прохладной, Граевки и в КМК Sedimentation conditions, long-term and seasonal variability, and methods for determining Hg in bottom sediments of the mouths of the rivers Prokhladnaya, Graevka, and KSC Объект Отбор проб Hg, мг/кг Метод Состав наносов Динамические условия седиментации (рис. 2) № станции год. месяц р. Прохладная 2 2000.06 2001.06 0,016 0,010 ААС Пески мелко-и тонкозернистые Открытая акватория залива: входящий угол мола у пос. Ушаково, значительные сгонно-нагонные явления КМК, субширотный участок: поселки Ижевское -Взморье р. Граевка 4 2000.06 0,011 0,023 ААС Пески мелкозернистые, примеси средне- и тонкозернистых частиц Незначительные сгонно-нагонные явления; динамически ослабленная зона циркуляций в бухтах; пароходная волна, взмучивание донных наносов турбуленциями от работы винтов плавсредств; преимущественный перенос вещества, энергии и ЗВ к востоку - в сторону устья р. Преголи пос. Ижевское: ниже устья р. Граевка, судовой ход, причалы 7 2000.08 0,077 0,136 ААС Пески мелко- и тонкозернистые, примеси черных творожистых илисто-глинистых осадков с запахом H2S 2001.06 0,133 пос. Взморье: вдоль берега, причалы, судовой ход 8 2000.08 0,023 0,096 2015.11 (6 проб) 0,0080,136 0,0150,216 Фон 2000.06 2019.06 0,0230,082 Участки рек Деймы и Преголи, удаленные от крупных промышленных объектов и селитьбы Целевой безопасный уровень концентрации 0,3 Рекомендации и ориентировочные оценки эколого-гигиенической опасности для человека и экосистем: голландские списки ЗВ, региональный норматив [Нормы..., 1996; СП 11-102-97., 1997; Бессонов, Янин, 2005; Bakk et al., 2010; Bogdanov, 20181 Минимально опасная концентрация с токсикологическими рисками (срочная ремедиация) 10 Примечание. ААС - атомно-абсорбционная спектрометрия. Note. ААС - atomic absorption spectrometry. Методы Пробы донных осадков отбирались с борта маломерных плавсредств песчано-галечным стругом, грунтовой трубкой, грейферным дночерпателем (объем 5 л) согласно требованиям ПНД Ф 12.1:2:2:2:2.3:3.2-03 Методические рекомендации по отбору проб почв, грунтов, донных отложений, илов, осадков сточных вод. Москва 2014. Поскольку толщина донных отложений в заливе не превышает 0,5 м, точечные пробы отбирались в одном слое. Пробы массой не менее 500 см3 помещали в пластиковую емкость с пробкой. Далее пробы хранились в холодильнике. На стационарной базе пробы сушились при комнатной температуре в затемненных условиях. После перемешивания образцы ситовались через сито 1 мм. Готовая навеска пробы массой 100 г паковалась в пластиковые пакеты с замком. Пробоподготовка и определения Hg выполнены аккредитованными лабораториями по метрологически аттестованным, но разным по точности методикам: а) высокочувствительная непламенная атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС) с применением техники «холодного пара» (2019 г., прибор «Юлия-5К» с пределом обнаружения (ПО) 0,005 мг/г); б) использование модифицированной схемы эффекта Зеемана и спектрометров «ИМГРЭ-900» (2000-2001 гг.), «РА-915+» (2015 г.). ПО = 0,001-0,005 мг/кг (2015 г.). Официально утвержденные гигиенические или рыбохозяйственные нормативы содержания ЗВ в донных отложениях поверхностных водных объектов в пределах населенных мест в России отсутствуют. Ориентировочная диагностика эколого-гигиени-ческой опасности накопления Hg осуществлена сравнением результатов определений с фоновым содержанием и пороговыми уровнями опасных концентраций: отечественный региональный и норвежский нормативы, голландские списки ЗВ (таблица) [Нормы..., 1996; СП 11-102-97., 1997; Богданов, Воронцов, Морозова, 2004; Бессонов, Янин, 2005; Волох, Янин, 2005; Богданов, 2018; Bakk et al., 2010; Bog-danov, 2018]. Результаты и обсуждение Опасность накопления. Ртуть и ее соединения постоянно присутствуют в окружающей среде и в живых организмах [Лыжина и др., 2012; Kaim, Schwederski, 1994]. Они представляют собой высокотоксичные кумулятивные яды (токсиканты), поражающие жизненно важные органы и системы человека (кроветворная, ферментативная, нервная, почки) [Янин, 2005; Noelle, Selin, Elsie, 2010]. Метилированная форма ртути хорошо растворима в жирах и легко проникает сквозь биологические мембраны, плаценту, отрицательно воздействует на эмбрион и плод [Clarkson, Magos, 2006]. Поступившая в организм из окружающей среды ртуть накаплива-етсяпреимущественно в крови, печени, почках, головном мозге и очень медленно выводится из организма. Острое отравление соединениями ртути приводит к летальному исходу уже через 5-6 дней. Недельная безопасная доза поступления общей ртути составляет 5 мкг на килограмм массы человеческого тела (метилртуть - 3,3 мкг/кг); токсическое действие возникает при поступлении 0,4 мг/сут (нормы установлены ФАО и ВОЗ). Основное воздействие связано с парами ртути и поступлением с продуктами питания, питьевой водой [Янин, 2005]. Так, вода и донные наносы, загрязненные ртутью и поглощаемые аквафлорой, бентосом и рыбами, по трофическим цепям попадают в организм человека, угрожая жизни и здоровью людей [Горбунов, Ляпунов, Ермолаев, 2019]. Источники Hg: разного рода твердые, жидкие, газообразные отходы; разливы на грунт и в водные объекты Hg-содержащих веществ на объектах промышленности, транспорта, сельского хозяйства, селитьбы; выбросы установок по сжиганию топлива; трансграничные переносы ЗВ и др. Вторичная контаминация связана со взмучиванием и перераспределением загрязненных донных наносов плавсредствами [Экологические., 1999, 2002; Богданов, Воронцов, Морозова, 2004; Бессонов, Янин, 2005; Богданов, 2018; Об экологической., 2018; Bogdanov, 2018]. Условия и факторы накопления-рассеяния Hg. К основным из них, помимо наличия и особенностей функционирования источников, относятся гидрометеорологические и литодинамические условия: ветровой режим, сгонно-нагонные явления, прибрежная динамика вод и наносов, сорбционная способность донных осадков и взвесей; сезонные колебания водности рек и др. (рис. 2, таблица). Обстановка для самоочищения рассматриваемых объектов становится благоприятной в осенне-зимний период, когда водность рек увеличивается, а прибрежная гидро- и литодинамика усиливается. Максимальные отметки уровня воды в заливе приходятся на сентябрь-февраль (>80% случаев; до +180 см 3-4.12.1999 г. при З и ЮЗ ветрах и -136 см 20.10.1989 г., В и СВ ветры). Энергетический потенциал морфо- и литодинамических процессов у берегов и в устьях рек на открытой акватории лагуны на несколько порядков выше, чем в КМК. На субширотном участке морского канала характерно формирование динамически застойных зон слабых циркуляций вод, наносов и накопления ЗВ (устье р. Граевка, бухты у поселков Ижевское, Взморье). Аналогичные особенности динамики характерны и для прилегающей к КМК северной части открытой акватории эстуария залива (рис. 2) [Богданов, Воронцов, Морозова, 2004; Экологические..., 1999; 2002]. Именно сезонным особенностям прибрежной динамики принимающего водоема, колебаниям водности и промывного режима русел впадающих водотоков принадлежит контролирующая роль в изменчивости концентраций ЗВ иHg в донных наносах [Богданов, Басс, Воронцов, 2019]. Нормирование накопления ртути. В отечественном региональном нормативе [Нормы., 1996; СП 11-102-97., 1997] и в голландском списке ЗВ [Бессонов, Янин, 2005] уровни опасности практически совпадают, соответственно:

Скачать электронную версию публикации