Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Современное гидрохимическое состояние прибрежных и устьевых акваторий Белого и Печорского морей

ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Современное гидрохимическое состояние прибрежных и устьевых акваторий Белого и Печорского морей"

V

На правах рукописи

Скибинский Леонид Эльич

Современное гидрохимическое состояние прибрежных и устьевых акваторий Белого и Печорского морей

Специальность 25.00.28 - «океанология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 2003

Работа выполнена в Институте экологических проблем Севера Уральского отделения РАН

Научный руководитель:

кандидат технических наук В. А. Матюшенко

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук Е.А. Романкевич Институт океанологии РАН

Кандидат географических наук A.B. Полякова

Географический факультет, Кафедра океанологии МГУ

Ведущая организация: Северное отделение Полярного научно-исследовательского института морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича

Защита состоится «11 ноября » 2003 г. в 14 00 часов на заседании диссертационного совета К.002.239.01по присуждению ученой степени кандидата географических наук в Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН по адресу: 117851 Москва, Нахимовский проспект, д.36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии РАН

Автореферат разослан « 18 сентября » 2003 г

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат географических наук С.Г. Панфилова

200£ 209*8.

Но 2 ц

Актуальность проблемы.

Исследование эколого-химического состояния морских экосистем представляет собой сложную комплексную задачу, включающую изучение уровней накопления, распространения и циркуляцию загрязняющих веществ (ЗВ) в биотических и абиотических компонентах морской среды. Динамичность среды распространения определяет значительную изменчивость концентраций химических показателей, включая ЗВ. В данной работе рассматриваются гидрохимические характеристики, уровень и механизмы загрязнения прибрежных и устьевых акваторий Белого и Печорского морей. Выбор для исследования вышеназванных морей определен с одной стороны их близким расположением, а с другой стороны их физико-географическими условиями. Белое море - единственное в Арктическом бассейне внутреннее море с ограниченным водообменном и сильным влиянием стока крупных и средних рек. Своеобразие Печорского моря определяется его более высокоширотным положением и глобальным влиянием стока реки Печора.

Устьейые области рек и примыкающие к ним прибрежные воды являются глобальным фильтром взвешенного и растворенного веществ. В зоне смешения речных и морских вод происходит перераспределение растворенных и взвешенных форм биогенных элементов и тяжелых металлов. Эколо-го-химические исследования вод в прибрежной зоне или не проводились, или велись узконаправленно на небольших участках, не носили системный характер, оставляя "белые пятна" в определении физико-химических характеристик вод на мелководье, недостаточно были исследованы мелкие и средние (малые) губы.

В современный период химико-экологические исследования приобретают особую актуальность в связи с освоением нефтяных, газовых и минеральных ресурсов в прибрежной зоне и на шельфе Печорского и Белого морей, а также проектом возобновления эксплуатации Северного морского пути. Особую угрозу техногенез несет именно арктическим морским акваториям, вследствие чрезвычайно замедленных, в условиях низких температур, процессов самоочищения.

Прибрежные акватории Белого и Печорского морей является местом зверобойного и рыбного промысла, нерестилищем и местом нагула промысловых рыб, через них проходят пути миграции лососевых рыб, которые заходят в реки и ручьи региона. Шхерные и фиордовые губы южной части Белого моря удобны для промышленного развития марикультуры. Интенсификация добычи органических и минеральных ресурсов, введение регулярных маршрутов танкерных перевозок, строительство терминалов, нефте- и газопроводов могут привести к резкому увеличению поступления ЗВ в воды морей, что скажется на биологических ресурсах.

Исследуемые акватории морей имеют приоритетное значение с точки зрения проблем геополитики, экономики и охраны природной среды. Вследствие этого необходимо выработать взвешенный научный подход к разработке природных ресурсов Белого и Печорского морей, основанный на реальной и комплексной информации.

Цель и задачи работы.

Основная цель заключалась в исследование современного гидрохимического состояния прибрежных и устьевых акваторий Белого и Печорского морей с учетом их морфологических, климатических, гидрологических и гидродинамических различий, а также разных уровней техногенной нагрузки.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Рассмотреть основные источники поступления ЗВ в прибрежные и устьевые акватории и их современное хозяйственное использование;

2. Изучить влияние основных групп природных и антропогенных факторов на формирование химического состава вод;

3. Оценить роль геохимических барьеров (ЕЕ}ле£2Щ® всего ГБ «река-море» на формирование гидрохимических характеристик цЙб^ежных Я

Ь >Ь . г.гекл С. Нетгисург

гоо^рк

4 Типизировать прибрежные и устьевые (краевые) акватории Белого и Печорского морей региона, на основе их климатических, морфологических, гидродинамических характеристик и уровня техногенной нагрузки (факторов определяющих накопление и миграцию ЗВ);

5 Оценить качество прибрежных вод, выявить региональные особенности гидрохимического состояния для прибрежных акваторий различного морфометрического типа и специфику аккумуляции в них, загрязняющих веществ;

6 Получить количественные статистически обоснованные оценки концентраций основных гидрохимических характеристик в водах изучаемых акваторий различного типа, статистические оценки сезонной изменчивости основных гидрохимических характеристик, включая тяжелые металлы (ТМ) и нефтяные углеводороды (НУ) для поверхностных и придонных вод;

7 Выполнить аналитический обзор современных моделей качества вод и рассмотреть их возможность для решения задач мониторинга прибрежных вод Разработать рекомендации по методологии оптимизации мониторинга прибрежных вод.

Научная новизна Впервые проведен комплексный анализ гидрохимических характеристик прибрежных вод Белого и Печорского морей, оценена роль факторов их определяющих Показано, что прибрежная зона моря - самостоятельная структурная единица ландшафтной оболочки ( ограниченная берегом и глубоководной частью моря). Получены статистически обоснованные фоновые гидрохимические характеристики для прибрежных вод исследуемых морей, включая концентрации тяжелых металлов (ТМ) в воде Произведена типизация прибрежных и устьевых (краевых) акваторий морей региона с учетом океанологических характеристик и факторов, определяющих накопление и миграцию ЗВ Исследованы основные закономерности формирования гидрохимического режима акваторий различного морфометрического типа. Рассмотрена связь сезонной изменчивости гидрохимических характеристик с периодами наибольшей уязвимости морской и связанной с морем биоты на примере Печорской губы

Практическая значимость Результаты работы могут быть использованы выполнения экологической экспертизы проектов на побережье и в прибрежных водах Белого и Печорского морей Комплексный анализ выявленных закономерностей позволяет более точно прогнозировать изменения качества воды при изменении антропогенной нагрузки, минимизировать влияние выбросов на биоту Из исследованных объектов, с точки зрения разведения марикультуры наиболее перспективны акватории' взморье р. Кереть; Никольская губа; кутовая часть губы Колвицы; северо-восточная и юго-западная части Унской губы. Разработаны рекомендации к методологии мониторинга с учетом современных требований и региональных особенностей.

Защищаемые положения

1 Эколого-химические характеристики прибрежных и устьевых акваторий отличаются значительной пространственно -временной изменчивостью Доминирующим фактором в формирование сезонной изменчивости химического состава прибрежных вод Белого и Печорского морей является изменчивость речного стока, в формирование короткопериодной изменчивости - приливо - отливные явления.

2 На настоящий момент эколого-химическое состояние прибрежных вод Белого и Печорского морей, согласно индекса загрязнения воды (ИЗВ), относятся к классу 2 (чистые воды). Исключением являются устья крупных рек и прилегающие к ним части заливов, с высоким уровнем антропогенной нагрузки, чьи воды относятся к классу 3 (условно чистые воды)

3. Водная система «Печора - Печорская губа» является основным путем транзита загрязняющих веществ, определяющих гидрохимическое состояние Печорского моря в современный период Эколого-химическое состояние прибрежных вод Белого моря определяется рядом факторов разномасштабных явлений Наибольший вклад вносят сток крупных рек Онега, Северная Двина, Мезень, а также природный барьер между Белым и Баренцевым морями - залив Горло Белого моря.

Апробация работы Основные результаты исследований и материалы докладывались и обсуждались на 14 региональных и международных симпозиумах и конференциях, в том числе: М.В Ломоносов и национальное наследие России (Архангельск 1996); Антропогенное воздействие на природу Севера и его экологические последствия (Апатиты 1998); Stochastic models of hydrological processes and their applications to problems of environmental preservation (Moscow 1998); Поморье в Баренц регионе: экономика, экология, культура. Международная конференция, посвященная 10-летию со дня образования ИЭПС УрО РАН (Архангельск 2000); XI съезда РГО (Архангельск 2000); Международное совещание. Взаимодействие суша-океан в Российской Арктике (ЛОИРА), (Москва 2002).

Фактический материал, личный вклад автора. В данной работе использованы материалы, полученные автором в рейсах научно-исследовательских судов Северного УГМС «Ромбак», «Уран», «Океанограф» (1978-1988 гг.), «Иван Петров» (1995-1997 гг., 2000 г.), Мурманского УГМС «Виктор Буйницкий» (1989 г.), ИВП РАН «Дельта» и «Водоем» (1989 по1994 гг), Сев. ПИНРО «Кварцит» (1995 г.), ИО РАН «Акванавт-2» (2001 г.). В зимний период со льда с участием автора, проведены исследования устьев рек: Северная Двина, Мезень, Онега, Несь, а также Печорской, Хайпудырской и Унской губ. кроме экспериментальных данных полученных в вышеперечисленных экспедициях, были использованы результаты опубликованные в сборниках «Ежегодных гидрохимических данных о качестве вод Белого и юго-восточной части Баренцева морей»

Автор участвовал в разработке и организации экспериментов, в выполнении гидрофизических и метеорологических наблюдений, в постановке автономный буйковых станций, в определении химических характеристик, в статистической обработке и интерпретации полученных результатов

Публикации Публикации автора по теме исследований содержат в полной мере основные результаты, приведенные в диссертационной работе. Результаты работ опубликованы в 25 статьях и тезисах (12 в соавторстве), а также в главе «Экологическое состояние Печорского моря» в коллективной монографии «Печорское море. Опыт системных исследований».

Объем и структура. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, и списка литературы, общим объемом/^ стр В них входят таблиц нУОиллюстраций (картосхем, схем и графиков) Список литературы состоит из источников.

Благодарности Пользуясь возможностью, автор благодарит научного руководителя к.тн В.А. Матюшенко за руководство диссертационной работой. Автор признателен экипажам научно-исследовательских судов «Океанограф», «Ромбак», «Уран», «Иван Петров», «Водоем» и «Дельта» за помощь при выполнение работ. Автор особенно благодарен коллегам, принимавшим участие в совместных исследованиях: &.Н. Зеленскому^ к ф-м.н В.В.Елисову, к.х н И В. Мискевичу, к.г.н. Лукину Л Р , М.Ю. Таптыгину, В.А. Трошкову, к.х н В. А. Чугайновой, А.Л. Чульцовой и др.

Содержание диссертации

Введение. Во введении сформулированы проблема, ее актуальность, цель и задачи исследования, защищаемые положения, практическое значение работы. Показано личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации и ее апробация.

Глава 1. Эколого-географическая характеристика прибрежных акваторий Белого и Печорского морей

1.1. Краткая физико-географическая характеристика прибрежных и устьевых акваторий

В главе сделан выбор границ исследования и дана краткая физико-географическая характеристика прибрежных акваторий региона, рассмотрена изученность их гидрохимического состояния и современное хозяйственное использование.

Изучаемые акватории расположены в двух географических поясах с суровыми климатическими условиями, формирующихся в условиях дефицита тепла, короткого вегетационного периода, покрытия акваторий ледяным покровом на 4-7 месяцев, под влиянием приливов и отливов.

Белое море простирается с севера на юг на 540 км и пересекается северным полярным кругом Северный полярный круг пересекает Белое море в районе острова Сосновец. Широтное положение акватории моря определяет понижение температуры воздуха от южных частей моря к северным Абсолютный минимум температуры на побережья отмечался -40 - 450 С. Среднее годовое число дней с осадками изменяется от 160 до 200. Осадки распределяются неравномерно, изменяясь от 350-400 мм на севере моря до 450-600 мм в заливах и Горле. Максимальные скорости ветра наблюдаются в осенне-зимний период - до 40 м/сек.

Печорское море относится к морям арктического типа с характерной суровой, долгая зима и прохладным, коротким летом. Природно-климатические условия Печорского моря определяются не только его высокоширотным положением, но и отепляющим влиянием Северной Атлантики и поступлением масс с континента Их взаимодействие приводит к высокой изменчивости метеорологических параметров в течение года. Особенностями климата являются полярная ночь (продолжительность от 40до 70 суток), кроме того, Печорское море, как и Баренцево море в отличие от других морей Арктики, никогда полностью не замерзает, за краем припая всю зиму сохраняются полыньи

Важной физико-географической характеристикой определяющим эколого-химическое состояние прибрежных акваторий, является речной сток В регионе имеется густая речная сеть, при этом отмечается преобладание малых водотоков (малых рек) В регионе насчитывается около 80 рек, имеющих хозяйственное значение (И М. Жила 1965) Среди них имеются крупнейшие водные объекты Европейского Севера- реки Северная Двина, Печора, Мезень, Онега.

1 2. Изученность гидрохимического состояния Первые измерения солености вод Белого моря были сделаны лейтенантом русского флота А. Григорьевым на шхуне «Самоед» Следует отметить исследования которые проводились на судне «Андрей Первозванным» в 1900-1901 гг. под руководством Н. М. Книповича, впервые в этих экспедициях были измерены хлорность, соченость и газовый состав вод Белого и Печорского морей

Изучение гидрологического и гидрохимического режима началось с 30-х-годов прошлого века Первые наблюдения, характеризующие гидрохимический режим вод региона, были получены экспедицией С В Бруевича Все наблюдения выполнялись им только в летний период, поэтому необходимо отметить уникальность информации полученной в рейсе ледокола "Таймыр" в апреле-мае 1934 года" В экспедиции определялся растворенный кислород, рН, фосфаты, нитриты, нитраты, кремний

В середине 70-годов прошлого века СУГМС начаты систематические исследования гидрохимического режима Белого и Печорского морей по общегосударственной программе наблюдений и контроля за состоянием окружающей среды (ОГСНК). Программа ОГСНК многом сформировала современное понимание пространственно-временной изменчивости гидрологических и гидрохимических характеристик По результатам работ в 1991 г. была выпущена монография по Белому (Гидрометеорология Белого моря . т.2, вып.2 , 1991) а в 1992 г. по Баренцевому, включая Печорское, морям (Гидрометеорология Баренцева моря т.1 вып.2, 1992). К сожалению, с 1993 года работы по программе ОГСНК практически не выполняются, проводятся лишь съемки Двинского залива, причем недостаточно регулярные.

Наиболее изученным является устье Северной Двины. По результатам исследований Северодвинской устьевой станции (СДУС) в 1965 г была подготовлена единственная монография по устьевым областям региона - "Гидрология устьевой области Северной Двины ", которая на настоящий момент уже в научном отношении значительно устарела и в ней практически не рассматриваются вопросы гидрохимии. Гидрохимические процессы и поведение различных химических элементов в устьях приливных рек рассматриваются в монографиях Гордеева В В (1983), ), Бреховских В.Ф. (1988), Артемьева В.Е (1990).

В настоящее время под руководством академика А.П. Лисицына выполняется комплексная программа «Система Белого моря», важной частью которой является изучение физико-химических процессов при смешение вод различного генезиса. Важным вкладом в исследование Печорского моря явились многодисциплинарные работы, выполненные в Печорском море на НИС «Академик Вавилов».

Анализ изученности состояния прибрежных и устьевых акваторий показывает, что практически отсутствуют сведения о гидрохимии прибрежных вод в зимний период, слабо исследован режим биогенных веществ, поведение большинства элементов в ГБ, недостаточно информации по содержанию ЗВ в исследуемых экосистемах.

1 3. Современное хозяйственное использование прибрежных акваторий и источники поступления ЗВ В береговой зоне влияние моря как источника природных ресурсов, транспортного пути на хозяйственную деятельность человека, его образ жизни велико В оценке современного и будущего экономического и экологического состояния Европейского Севера России (ЕСР) приоритетное значение имеет развитие природно -ресурсных возможностей региона. Развитие добывающей промышленности сопровождается увеличением выбросов и сбросов отходов производств в окружающую среду, в том числе в реки и моря Водные ресурсы прибрежных и устьевых акваторий используются на производственные, коммунально-хозяйственные и другие нужды.

Территория ЕСР составляет менее 13% Севера России. На ней проживает 2/3 населения и выпускается 3/5 валовой продукции промышленности Севера. В регионе сформирована мощная топливно-энергетическая база, значение которой, в перспективе, возрастет. В нее входят: Печорский угольный бассейн, Тимано-Печорская и Мезенская нефтегазоносные провинции, месторождения газа и нефти на шельфе Западной Арктики. В пределах арктического побережья, наиболее развиты Мурманский и Архангельский промышленно-транспортные узлы, на которые приходится до 60% грузооборота российского побережья Арктики. Интенсивно развивающимся районом является г. Нарьян-Мар. Необходимо отметить также урбанизированные прибрежные зоны гг Кандалакша, Умба, Онега, Беломорск, Кемь-порт и др. Развертывание работ по добыче, нефти, газа, алмазов, расширение транспортных перевозок, возобновление Севморпути и других видов хозяйственной деятельности значительно повышают антропогенные нагрузки на экосистемы Белого и Печорского морей

Биологические ресурсы - богатство региона. Основными объектами прибрежного морского промысла являются морские млекопитающие (гренландский тюлень, кольчатая нерпа, морской заяц, белуха) и рыба (навага, сельдь, камбала, корюшка и проходные виды, семга, горбуша, сиг). Важную роль также играют морские водоросли (макрофиты), которые широко используемые в пищевой и фармацевтической промышленности Добывающие отрасли хозяйства, особенно нефтегазовая отрасль, неизбежно оказывают техногенное воздействие на биоту. Антропогенное воздействие в периоды наибольшей уязвимости (важные для воспроизводства фауны) может привести к значительному сокращению или даже исчезновению популяции.

На основании имеющегося промышленного потенциала региона и его развития в будущем, для решения задач диссертации была составлена картосхема прибрежных биотопов с различной степенью антропогенного воздействия (рис 1.). На картосхеме приведены все основные производственные и природоохранные объекты, что дает возможность оценить степень воздействия на различные прибрежные и устьевые акватории региона.

Глава 2. Материалы и методика В основу диссертационной работы положены:

1). Данные гидрометеорологических наблюдений научно-исследовательских судов Северного УГМС «Ромбак», «Уран», «Океанограф» и Мурманского УГМС «Виктор Буйницкий», полученные с

- порты;

ф * нешуркчосше предприятия; -ф- - деревообрабатывающие предприятия; В - цвалжякяио - бумажная промышяеность; -ф- • рыбокомбината и рыбхозяйства; ^ - крупные объекты ВПК, включая площади падания ракет, ▼ - д обыча нефти и газа; * - добыча адиаэо«

ф - рыбоводные заводы и плантации марясультуры; © - участки добычи водорослей; - коростовые участки; - памятники щифоды (друзы амстяетт, лечебные грязи и т.д.)

Рис.1. Картосхема прибрежных биотопов Белого и Печорского морей с различной степенью антропогенного воздействия

личным участием автора в экспедиционных рейсах. Сбор материала был начат в 1978 г. и носил комплексный характер. Эти исследования выполнялись по стандартной сетке вековых и стандартных разрезов, а также станций ОГСНК, и охватывали, в основном, открытые районы Белого и Печорского морей (рис 2.а.).

2). Детальные съемки прибрежных и устьевых акваторий. Из анализа материалов съемок ОГСНК стало очевидно, что в современный период для получения качественной и целостной оценки пространственно-временной гидрохимической структуры акваторий необходимо проводить их детализированные съемки В этих съемках пространственные полигоны должны совмещаться с временными суточными или многосуточными наблюдениями, т.е. учтены подходы к изучению среды как Эйлера, так и Лагранжа.

Детальные исследования прибрежных и устьевых экосистем проведены автором на судах «Дельта» и «Водоем» ИВП РАН, на НИС «Иван Петров» Сев УГМС, Кварцит Сев. Пинор, Аква-навт-2 ИОРАН (рис. 26). Были исследованы прибрежные акватории: Горло Белого моря, Двинский, Онежский и Мезенский заливы, Хайпудырская и Чешская губы, Поморский пролив, побережье о-ва Колгуев и малые губы Белого моря различного морфометрического типа, такие как Керетская, Никольская, Колвица, Сорокская, Унская и т д. (перспективные для размещения марикультуры). Исследования особенностей распределения и трансформации химических элементов в ГБЗ «река-море» проводились на примере следующих акваторий: Унская губа (замкнутые); устье реки Северная Двина (полузамкнутые); Горло Белого моря (открытые). Районы, сроки и объем материалов представлен в таблице 1.

Исследования выполнялись по стандартным методике с использованием: батометров БМ-48, оснащенных глубоководными термометрами ТГ-1; поверхностных термометров ОТ-1; комплексов "Минизонд"; солемеров СОЛ-65; автономных измерителей скоростей и направления течений ИПТ-2, БПВ-2, БПВ -2р. Пробы воды отбирались согласно требованиям ГоСТа 17 1. 3. 08-82 "Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества вод". Для отбора проб использовались специализированные батометры из органического стекла или специальной пластмассы (Gidrobios, Молчанова).

Определение фосфатов производилось методом Морфи-Райли , определение кремния - методом ВНИРО, нитриты - методом Грисса - Илосвая и Бендшнайдера - Робинсона, нитраты - методом Вуда модифицированный в ИО РАН. Растворенный в воде кислород определялся объемным методом Винклера, рН и минерализация речных вод датчиками фирмы «Hanna instrument» сертифицированными в России. Анализы содержания нефтепродуктов и тяжелых металлов в воде осуществлялась в сертифицированных лабораториях НТЦ «Архангельскгеолдобыча» и Института биологии Коми НЦ УрО РАН в соответствие с РД 52.10.243-93 «Руководство по химическому анализу морских вод». Количественный химический анализ (КХА) проб морской воды на содержание тяжелых металлов (ТМ) проводился в г. Сыктывкаре, в экоаналитической лаборатории «Экоаналит» Института биологии Коми НЦ УрО РАН. Лаборатория аккредитована Росстандартом России (аттестат аккредитации N° РОСС RU. 00-1. 511257).

Для анализа данных были использованы как стандартные статистические методы, так и роба-стная статистика Это связано с тем, что робастные оценки являются более устойчивыми для малых выборок (Мостеллер, Тьюки 1984). что робастные оценки являются более устойчивыми для малых выборок. В данной работе используются L-оценки, которые являются линейными комбинациями порядковых статистик. В качестве оценки центра распределения используется медиана и центральное среднее (трехсреднее значение Тьюки).

Центральное среднее значение для концентраций химических параметров рассчитывается по формуле: С,= 0,25 (Со 25 +2С» +Co,7s), ( 1 )

где: См - медиана; Со.гз и Со 75- квартили или медианы половины выборки

Рис. 2. Картосхема расположения океанологичеких станций в Белом и Печорском морях:

а) Станции ОГСНК и вековых разрезов выполненных НИС Северного УГМС в 19801990 гг.;

б) Станции выполненные в экспедициях ИВП РАН 1989-1994 гг и ИЭПС УрО РАН в 1994-2001 гг

Условные обозначения:

« - океанологическая станция, в том числе и выполненная по программе ОГСНК;

0 - рейдовая суточная или многосуточная станция; " - полигон (детальная океанологическая съемка)

Таблица 1

Районы, сроки и объем материалов, использованных в диссертационной работе

Год Месяц Место отбора проб в'/оо рн 02 БЭ ТМ НУ

1979 06-10 ДЗ,ОЗ.МЗ,КЗ,ПГ, ПрГ 212 158 158 136 - 12

1980 05-11 ДЗ,03,МЗ,КЗ,ПГ, ПрГ 228 160 160 140 - 10

1981 06-10 дз,оз,мздсзлг,прг 226 164 164 146 - 10

1982 06-10 ДЗ,03,МЗДЗЛГ,УГ, ПрГ 243 165 165 148 - 12

1983 05-11 ДЗ.ОЗ,МЗ,КЗ,ПГ,ХГ, ПрГ 238 64 164 152 - 15

1984 06-11 ДЗ.ОЗ,МЗ,КЗ,ПГДГ, ПрГ 236 162 162 150 - 16

1985 3,06-11 дз,оз,мз,кз,пг,прг 246 154 154 148 - 14

1986 3,06-10 ДЗ,ОЗ.МЗ,КЗ Д1ГДГ, ПрГ 228 158 158 146 - 16

1987 04,06-10 дз,0з,мз,кз,пг,прг 236 156 156 148 - 18

1988 05-11 ДЗ,ОЭ,МЗДЗ,ПрГ 144 86 156 147 - 14

1989 02-10 ДЗ,УГ,УМ,СГ,КГ,МГ,УН 626 158 358 232 - -

1990 05-09 УСД,СД,УГ,СГ,КГ,УГ,МГ 468 112 268 258 24 -

1991 06-09 УСД,ДЗ,МГ 217 68 126 86 31 -

1992 06-09 УСД,ДЗ,МГ,УГ 224 46 46 43 - -

1993 06-09 усд 148 48 48 26 - -

1994 08 УГ 124 28 28 26 - -

1995 06-10 ПрГ, МЗ, ОЗ.СГДЗ.ЧГД1Г 488 136 136 34 66 22

1996 06-10 ПрГ, ПрП, МЗ,ДЗ,УМ, УЗ,УСД,ПГ,ЧГ, 668 246 240 148 27 14

1997 06-09 ПрГ, ПрП, МЗДЗ.УМ, УЗ,УСД,ПГ,ЧГ,ХГ 786 256 256 128 64 16

1998 06-08 ПрГ, УСД, ДЗ 112 24 24 14 4 -

1999 07-0.9 усд,ДЗ 68 24 24 - 10 8

2000 0.8 ДЗ 46 120 120 102 12 12

2001 ДЗ, МЗ,ПГ 167 114 114 78 16 10

2002 06-08 ДЗ,УЗ,УГ 216 102 102 76 15 15

Всего 6595 2639 3487 2712 333 234

Принятые в таблице сокращения наименований географических объектов-

ПрГ- пролив Горло Белого моря; ПрП- Поморских пролив (включая восточное побережье о Колгуев); ДЗ -Двинской залив, 03 - Онежский залив, МЗ -Мезенский залив, КЗ- Кандалакшский залив; ПГ -Печорская губа, ЧГ -Чешская губа; ХГ -Хайпудырская губа; УГ- Унская губа, СГ- Сорокская губа, КГ - Кемская губа, МГ -малые губы Белого моря; УСД -устьевая область реки Северная Двина; УО - устьевая область реки Онега; УМ -устьевая область реки Мезень, УП - устьевая область реки Печора, УЗ - устьевая область реки Золотица; УН-устьевая область реки Несь.

Медиана делит ранжированную выборку данных пополам и определяется по следующим формулам См = 0,5 (С „я + С пя-м), при п-четное (2) С« = С(п+1У2, при п-нечетное (3) где. п-количество наблюдений данных в выборке

Цели использования робастной статистики в данной работе следующие: ^ наглядное описание структуры массива данных (ящик с усами) как во времени, так и пространстве;

^ определение отклоняющихся значений данных (резко выделяющихся наблюдений), оказывающих

сильное влияние на мат. ожидание и дисперсию (точка разбалансировки); использование малых массивов данных.При нормальном распределении математическое ожидание, медиана и центральное среднее совпадают. Исследования малых выборок показали (Хампель и

др., 1989), что при количестве данных (п 5 5) более эффективна медиана, а при количестве (п > 5) центральное среднее (трехсреднее значение Тьюки). Для наглядного анализа статистический структуры данных, изменчивости выборки и проверки на аномальность экстремумов использовался критерий-ящик с усами, предложенный Дж. Тьюки.

Кроме экспериментальных данных полученных в вышеперечисленных экспедициях, были также использованы результаты систематических исследований НИС СУГМС на станциях ОГСНК в Печорском море, опубликованные в сборниках «Ежегодных гидрохимических данных о качестве вод Белого и юго-восточной части Баренцева морей», издаваемые СУГМС

При оценке степени загрязнения морских вод использовался индекс загрязнения вод (ИЗВ), рассчитанный в соответствие с " Методическими рекомендациями по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям " М- Гидрометеоиз-дат, 1988 На настоящий момент эта наиболее свернутая характеристика загрязненности, нормированная по ПДК и отражающая весь спектр ЗВ в воде. Величина ИЗВ вычисляется по формуле.

БС/ПДК-4 (4)

4

где: С- концентрация химических параметров;

ПДК - предельно допустимая концентрация

Глава 3. Условия формирования гидрохимических характеристик в прибрежных акваториях морей Европейского Севера России и факторы их определяющие

Факторы, определяющие формирование химического состава вод, могут быть разделены на 2 группы К первой относятся факторы, непосредственно воздействующие на акваторию (химический сток рек, эоловый перенос и др ), ко второй - косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие химических веществ в акватории (климат, рельеф, гидрофизические, гидродинамические и т.д.). Эти два типа факторов объединены по группам и приведены в табл. 2 .

Таблица 2

Факторы определяющие формирование гидрохимических характеристик в прибрежных и устьевых акваториях морей Арктики

'№п/п Группа факторов Факторы

(1 Физико-географические Климат, рельеф (морфометрические характеристика, изрезанность и динамика берегов, рельеф дна)

2 Гидродинамические Приливы, водообмен с соседними акваториями, режим течений

3 Гидрологические Речной и материковый сток.

5 изико-химические свойства орских вод Температура, соленость, давление, окислительно-восстановительный потенциал, рН.

4 Геобарьерные зоны (внешние) Река-море, вода-берег, вода-дно, вода-лед, вода-атмосфера

6 иологические Микроорганизмы, продукты жизнедеятельности трофической цепи, поглощение и накапливание живыми организмами химических веществ, в том числе и ЗВ.

7 итропогенные Результат жизнедеятельности людей, в том числе и техногенный фактор.

Влияние факторов на гидрохимическое состояние акваторий, в основном, бывает совокупным

с рядом других факторов. Причем воздействие не представляет из себя простой суммы влияния факторов, при комплексном воздействие влияние одного фактора изменяет (увеличивает или ослабляет) характер воздействия другого. Анализ факторов показывает, что сложный гидрохимический режим устьевых и прибрежных акваторий складывается в результате взаимодействия двух водных систем: моря и реки. Гидрохимический режим прибрежных вод отличается значительной пространственно-временной изменчивостью. Неравномерное распределение объемов стока рек вдоль прибрежных акваторий приводит к сложному распределению основных их физико-химических характеристик и является причиной их пространственно-временных изменений. Степень воздействия гидродинамических факторов (прилив, волнение, водообмен) прямо зависит от степени открытости прибрежных и устьевых акваторий. Из динамических факторов приливные колебания вносят наибольший вклад в формирование гидрохимических свойств вод региона. Приливными явлениями в пространственном отношении имеют неоднородный характер, что обусловлено особенностями трансформации приливной волны и рельефа берега Амплитуды и ход приливного колебания уровня в различных пунктах на побережье крайне разнообразен. Примером могут служить приливные колебания уровня в различных частях Горла Белого моря, в Горле амплитуда прилива изменяется с 6 метров, в его северной части, до 0,5-1,0 метра в южной части. Величина прилива совместно с речным стоком определяют стратификацию вод, а значит и вертикальное распределение химических характеристик. Химические характеристики в поверхностном и придонном слоях в половодье и квадратуру увеличиваются, а в межень и сизигию - уменьшаются.

В целях оценки влияния приливной и интрузии речных вод, на полигоне в Горле были выполнены полусуточные физико-химические наблюдения на станциях у берегов (10 метровая изобата) в районах впадения рек Золотица, Ручьи, Инцы , Метра . Полученные данные о диапазоне короткопе-риодной (приливной) изменчивости позволили правильно оценить полученные пространственные картосхемы изменения гидрохимических характеристик в проливе.

Еще одним фактором влияния приливов на пространственное распределение гидрохимических характеристик являются приливные фронты, которые представляют собой фронтальную зону, отделяющую стратифицированные воды глубоководной части моря от перемешанных вод мелководья

В современных исследованиях Белого моря не рассматривается роль вихревых мезомас-штабных образований разного знака. Выполненные в Горле и Мезенском заливах детализированные гидрохимические съемки позволили выявить когерентные структуры (КС) типа "грибовидные вихри", а также неоднородности, связанные с апвелингом вдоль Зимнего берега в районе м Ве-превский Вихри циклонического типа отмечены также у Карельского берега в Кандалакшском заливе. Причины их образования и генезис различен. Образование антициклонических вихрей наблюдается в Мезенском заливе на траверзе м Конушин. Эти вихри сохраняют распресненную воду (Мезени) как в «блюдце». В распресненной воде этих «блюдец» создаются исключительно благоприятные условия для развития фитопланктона. Об этом указывают данные распределения концентраций биогенных веществ (рис.3.). В районе отрыва пресных вод рек Мезени и Кулоя, вместе с распресненными водами происходит заброс высоких концентраций фосфорных и азотных соединений в центральную часть антициклонических вихрей.

Длина зон смешения морских и речных вод достигает в меженные периоды 20- 30 км и более. Замыкающие створы у большинства рек региона находятся в десятках км от моря. Кроме того, в устьях рек, в условиях замедления скорости течения усиливаются процессы трансформации и аккумуляции вещества в геобарьерных зонах. Следовательно, химический сток, рассчитанный применительно к замыкающему створу, часто значительно превосходит реальный вынос растворенных и взвешенных веществ в море.

В главе предложена типизация краевых бассейнов Белого и Печорских морей с учетом морфологии, размеров акватории, степени изоляции, развитости мелководья (отношение площади к генерализированной длине берега).В предложенной типизации прибрежных (окраинных) биотопов выделено четыре больших группы: проливы, заливы, устья и эстуарии. Степень воздействия факторов

Рис.3. Рашфеделение биогенных веществ в энергоактивной зоне Белого моря

определяющих накопления и миграцию ЗВ прямо зависит от степени открытости и морфологии прибрежных и устьевых акваторий, а также ряда океанологических факторов определяющих гидродинамику акватории. Критерии этих факторов приведены в табл. 3.

Таблица 3

Дополнительные океанологические характеристики к типизации окраинных акваторий Белого и Печорского морей

Характеристика критерии

Величина солености на морской границе биотопа Б] -пресные (соленость воды < 1%0,)

Эг- солоноватые (соленость воды 1-10 %о,)

вз-слабо соленые (соленость 10-25 »/о»,)

Б4-соленые морские (соленость > %»,)

Величина сизигийных Приливов Пс| - микроприливной < 1,5 м

Пег - мезоприливной 1,5 - 3,0 м

Псэ - макроприливной > 3,0 м

Максимальные Нагоны Неслабые (<0,5м)

Ш- умеренные (0,5 - 1,0 м )

Нз - сильные (> 1,0 м)

Волнение (высота волн 3 % обеспеченности) В, - слабое (< 0,25 м)

Вг-умеренное (0,25-0,75 м)

Вз- значительное (0,75 - 2,0 м)

В< - сильное (2,0 - 6,0 м)

В5 > 6,0 м

Характер ледового Режима акватории Л| - незамерзаюшая

Лг - с устойчивым припаем

Лз- полностью замерзающая

Разнообразие природных условий, влияющих на характер накопление ЗВ в прибрежных водах, вызвало необходимость выделения ключевых акваторий, в которых были сосредоточены основные исследования. На основании выполненной типизации окраинных акваторий Белых и Печорских морей и анализа полученной автором информации по эколого-химическому состоянию акваторий для дальнейшей работы были выбраны следующие ключевые как импактные, выделяющиеся, так и наиболее репрезентативные акватории:

1). Проливы на примере Горла Белого моря;

2). Приливные эстуарии - эстуарий р. Мезень;

3). Сложное устье - р. Несь;

4). Крупные губы (заливы) морей - Печорская губа;

5). Малые губы (заливы) региона и их разновидности:

5.1). Лагуны - Унская губа; 5.2). Губы фиордового (фиардового) - устье реки Колвица; 5.3). Губы шхерного - Кемская и Никольская губы.

Глава 4. Региональные особенности гидрохимического состояния прибрежных акваторий различного морфометрического типа и специфика аккумуляции в них ЗВ

4.1. Проливы (на примере Горла Белого моря)

Горло - это динамически активная акватория, в которой в результате приливного перемешивания вод, формируется особый тип распределения температуры и солености воды по вертикали. Данный тип характеризуется монотонным убыванием температуры с глубиной, а иногда и почти полной гомотермией. Этот тип вертикального распределения температуры впервые был выделен К.М. Дерюгиным в 1923 году, он же, предложил называть его «горловским» согласно исторически сложившемуся названию районов Белого моря. Согласно оценке Ю В Лупачева объем проникающих через Горло баренцевоморских вод составляет около 2000 км/год Однако обмен глубинными водами затрудняет подводный порог с глубинами менее 40 м расположенный на выходе из Горла. Анализ данных наблюдений и литературных источников позволяет выделить в Горле Белого моря Л

несколько типов фронтальных зон, различных по происхождению- стоковые (или шлейфовые), приливные, апвеллинговые (связанные с подъемом на поверхность холодных глубинных вод, наблюдаются в районе мысов Зимнегорский и Вепревский).

В Горле насыщение кислородом во все сезоны близко к 100 процентам. В прибрежных райо- '4 нах концентрация растворенного кислорода значительно ниже, чем в открытой части Содержание кислорода в гомотермических районах постоянно с глубиной.

В открытой части Горла рН изменяется от 7,5 до 8,2 ед рН В гомотермических зонах рН постоянно по глубине В прибрежных водах под влиянием кислых гуминовых вод материкового стока -рН уменьшается На гидрохимические характеристики прибрежных вод влияют интрузии речных вод особенно в МВ. Анализ стоковых вод ряда рек и ручьев Зимнего берега, впадающих в Горло, показал, что рН изменяется то 4,2 до 6,5 ед рН. Общая щелочность в открытых районах зависит от солености морской воды, а также отрН.

В центре Горла в летний период образуется область сравнительно малоподвижных вод (ядро), где обмен происходит в основном поперек пролива. Это ядро отмечается на распределении как термогалинных, так и биогенных элементов. Отмечено, также некоторое локальное повышение биогенных элементов в районе апвеллинга в прибрежных водах в районе м Вепревский. Очевидно, что основная часть ЗВ поступающая с водами Беломорского стокового течения, выносится в Воронку, а затем в Баренцево море. Из рек, впадающих в Горло наибольший вклад в загрязнение биотопа Гор- •

ла, вносит р. Золотица, отмечалось повышенное содержание НУ, фосфатов кремневой кислоты Наблюдается небольшая площадная аномалия содержания в воде железа и марганца в прибрежном районе р. Золотица - м Инцы (максимальное содержание в водах Горла) Именно в этой части биотопа в донных осадках наблюдалось значительное количество железомарганцевых конкреций и ко- < рок .

4.2. Приливные эстуарии и устья рек (на примерах р. Мезень и р. Несь)

Эстуарии представляют собой активнейший центр химических взаимодействий. Эстуарии более продуктивны, чем чисто морские или речные воды. В диссертации рассматривается специфика гидрофизических процессов и их влияние на гидрохимические характеристики в эстуариях на примере устьев рек Мезень и Несь.

Эстуарий реки Мезень. Эстуарий реки Мезень образуется при впадении р. Мезень в вершину одноименного залива и имеет протяженность около 40 км. За морскую границу принято считать линию, соединяющую м. Масляный - м. Рябинов (Михайлов, 1997). По нашему мнению целесообразно ориентироваться на створ п. Аповский - п. Березовский, расположенный на два километра мористее (рис. 4). Ширина эстуария в створе п. Рябинов - п. Масляный приблизительно 8 км. Речная граница эстуария располагается около г. Мезени. Следует отметить, что при формальном подходе его мор-

скую границу следовало бы отодвинуть дальше в Мезенский залив, но близкое расположение устье р. Кулоя делает это нецелесообразным С другой стороны у рек Мезень и Кулой имеется общее устьевое взморье, т.е. это единая эстуарная система.

Проникновение морских вод в эстуарий Мезень лимитируется речным стоком. Его колебания показывают ясно выраженную сезонную изменчивость солёности, на которую накладываются флюктуации синоптического и приливного масштаба. По данным наблюдений на ГМС Семжа в 1965- 1975 годах наблюдается зимний максимум и весенний минимум солёности, хорошо также заметно влияние на ход солености летнего меженного стока и осеннего дождевого паводка. На пике весеннего паводка в фазу отлива солёные поверхностные воды могут полностью вытесняться за пределы эстуария.

В эстуарии особенно ярко проявляется "пробка мутности", т е. зона с повышенной концентрацией взвешенных наносов более (1 -1 5 г/дм >) Ядро взвеси (пробка мутности) мигрирует по эстуарию на 30-40 км и располагается во время остановки прилива (перехода цикла) в 15-20 км от устьевого створа.

66.4-

66.2-

66-

65.8Н

м. Харин Но

• п. Долгощелье

Мезенский залив

м МасштыЧ^ д

м Ольховски

м. Толста?* д ЧечаС •

Ум. Березовый д \ м. Рябинов

д.

п. Каменка^5п. Мезень

—г-

43.2 43.4 43.6 43.8 44 44.2 44.4

Рис.4. Схема расположения океанологических станций в эстуарии р. Мезень 1988 -1989 гг.

Условные обозначения: а - полусуточные,суточные и многосуточные наблюдения;

• - океанологические станции_

В зимнюю межень содержание кислорода около 40-50 % от насыщения . К морской границе содержание кислорода увеличивается до 70-80 %. Аэрация вод увеличивается в связи с сильными деформациями ледяного покрова из-за высоких амплитуд приливов Весной концентрация кислорода возрастает до 10-11 мг/л (степень насыщения 90-108 %) Перенасыщение вод кислородом за счет процессов фотосинтеза для устьев рек с сильными проливными течениями сравнительно слабое 101103 %, что связано с мутностью вод

Сезонная изменчивость биогенных элементов приведена в табл 4 рассчитанной по данным гидрохимических наблюдений СУГМС, ИВП РАН и ИЭПС УрО РАН за период 1988-2001 гг. Анализ полученных характеристик показывает, что медиана и трехсреднее Тьюки имеют большую сходимость и отличаются от средних арифметических значений. Это подтверждает вывод о предпочте-

нии робастных оценок медианы и трехсреднего значения Тьюки . Сравнение медианы и оценки Тыо-ки не выявило преимуществ одной статистики над другой

Таблица 4

Сезонная изменчивость биогенных элементов на морской взморье эстуария реки Мезень

Показатель мг/дм3 Горизонт Статистические характеристики

С с ¡См С Т 1 С 0 75-С 0 25 | С ШП

ВЕСНА

Кремний поверхность 1210 1006 1090 1855-620 2530

Дно 935 758 850 1300-550 2200

Фосфатный фосфор поверхность 18 15 15 21-8 44

дно 14 11 12 20-5 30

Нитритный азот поверхность 3 2 2 6-0 25

дно 2 5 1 3-0 10

Нитратный азот поверхность 23 20 18 24-8 57

дно 23 19 19 32-9 49

ЛЕТО

Кремний поверхность 900 925 890 1220-620 2000

дно 805 780 778 850-640 1660

Фосфатный фосфор поверхность 28 16 17 32-10 110

дно 23 20 20 30-11 68

Нитритный азот поверхность 8 4 6 13-1 38

ДНО 2 3 5 11-2 46

Нитратный азот поверхность 64 54 67 86-40 86119

дно 56 45 44 90-0 125

ОСЕНЬ

Кремний поверхность 765 604 624 1200-198 2302

ДНО 650 534 543 1100-150 2140

Фосфатный фосфор поверхность 24 20 21 37-12 50

дно 20 16 17 25-9 53

Нитритный азот поверхность 7 4 5 13-5 16

ДНО 7 5 5 9-2 15

Нитратный азот поверхность 80 48 48 137-20 220

дно 48 50 49 50-25 65

Эстуарий р Несь. Этот эстуарий имеет сравнительно небольшие размеры и расположен в центральной части восточного побережья Мезенского залива. Значительная мелководность мористой части эстуария обуславливает сильную трансформацию приливной волны. По сообщениям местных жителей, раньше здесь наблюдался, так называемый « бор», представляющий собой передний фронт приливной волны, двигающейся вверх по устьевому водотоку в виде вертикальной стены высотой около полуметра. Однако примерно лет двадцать назад в результате сильного шторма произошло переформирование русла эстуария, и это явление практически исчезло . Средний уровень сизигийного прилива (мелководный полусуточный тип) на морской границе эстуария составляет 4,9 м, а квадратурного прилива - 2,6 м. Наблюдения автора показали, что в настоящий момент в эстуарии профиль волны имеет «борообразный» характер. Он проявляется в резком подъёме уровня после малой воды, когда 30 % величины прилива достигается за 20 минут при общей продолжительности приливной фазы в 3 часа.

Солёность вод в эстуарии имеет хорошо выраженную сезонную изменчивость. Соленость на морской границе изменяется в пределах от 32- 33 %о в зимнюю межень до 2-5 °/оо при прохождении

пика весеннего паводка. Зимой в отдельных случаях солёность вод здесь может повышаться до уровня 35- 36,5 °/оо, что связано с процессами стока рассолов льдов и верхнего слоя донных ледовых отложений на мелководных осушках. Это процесс наблюдался автором и в Чешской губе. Дальность проникновения морских вод в устьевой водоток в полную воду сизигийного прилива составляет 1516 км. В короткопериодной изменчивости солёности в эстуарии р. Несь доминируют полусуточные колебания, имеющие гармонический характер (рис.38.), при этом амплитуда солености зимой на морской границе может достигать очень больших значений - 25- 27 °/оо. Устье р. Несь относится к, так называемым, хорошо перемешанным эстуариям, где разница между солёностью поверхностных и придонных слоев вод, как правило, не превышает 1 °/оо. Воды эстуария очень мутные, что обусловлено наличием здесь сильных течений и приливных осушек, покрытых мелкодисперсными наносами. Концентрация ВВ в эстуарии обычно колеблется в пределах 50- 900 мг/ л. На « борообразном» подъёме уровня наблюдается максимум взвесей, когда их концентрация достигает уровня 700- 920 мг/ л . Кислородонасыщение изменялось от 50-90% и как все остальные гидрохимические характеристики определялось ходом приливного уровня, а также биохимическими процессами. Количество биогенных веществ низкое, за исключением кремния.

4.3. Крупные губы (заливы) морей (на примере Печорской губы)

Основным путем ЗВ, определяющим загрязнение моря, является естественная географическая система Печора - Печорская губа - Печорская море. Акватория Печорской губы становится объектом интенсивного хозяйственного освоения, связанного с открытием газовых и нефтяных месторождений непосредственно в устьевой области и прилегающих к ней районах Большеземельской и Малоземель-ской тундры.

Данные океанологических съемок выявили специфическую особенность распределения солености воды в Печорской губе. Изогалины вытянуты вдоль стокового течения, направленного из вершины губы на северо-восток вдоль восточного побережья. В Печорской губе величина рН с ростом солености возрастает до 7,8-8,2 В летний период в Печорской губе содержание растворенного кислорода находится в пределах 6,5-12.5 мг/л при степени насыщения не ниже 90% В период работ в 19951997 гг. содержание растворенного кислорода изменялось от 8 до 12 мг/л, а с глубиной происходило его некоторое увеличение Степень насыщения составляла 95-110%, что типично для начала летней межени. Резкое уменьшение содержания растворенного кислорода наблюдалось в районе м. Констан-тиновский , концентрация кислорода уменьшалась до 8,4 мг/л, а степень насыщения - до 72% на поверхности воды. Биохимическое потребление кислорода (ВПК 5) составляет 0,4-3,5 мг 02/л. Анализ распределения БПК-5 показывает, что происходит увеличение значений с приближением к Паханче-ской губе. Щелочность воды находится в пределах от 0,4 до 2,0 мг-экв/л в зависимости от солености морских вод. Пространственно-временное распределение минеральных форм БВ в устьях и прибрежных акваториях региона достаточно разнообразно, особенно в период ледостава и вегетации. Минимальное поступление минеральных соединений азота и фосфора наблюдается в осенне-зимний период. На весну и лето приходиться 60-70% годового поступления стока биогенных элементов.

На настоящий момент, необходимых данных для оценки сезонной изменчивости гидрохимических характеристик (даже для таких изученных биотопов, как Печорская губа) недостаточно, а за зимний период - их фактически нет Единственным подходом к оценке сезонной изменчивости является метод с использованием робастной статистики. Для расчетов была выбрана станция ОГСНК 2П (траверз м Константиновский), как наиболее репрезентативная для Печорской губы Данные по сезонной изменчивости представлены в табл 5 и 6.

Из за растущей опасности загрязнения губы нефтепродуктами и по следам аварии на трубопроводе "Возей- Головные сооружения" в пробах воды изучались с нефтяные глеводороды НУ В воде обнаружено два участка со значениями НУ более ПДК, это акватория бара и район м. Русский Заворот, возможно, здесь сказывается поступления НУ от месторождений о. Колгуев .

Таблица

Сезонная изменчивость основных гидрохимических характеристик и ЗВ в Печорской губе в период 1978-1992 гг. (ст. 2П)

Показатель Горизонт Статистические характеристики

Сс С„ СТ С 0 75-С 0 25 О шах

ВЕСНА

Соленость Поверхность 9.7 9.2 9.4 10.1-8.4 12.0/7.8

%о Дно 15.6 15..9 15.8 16.7-13.8 18,7/12.2

Кислород Поверхность 10..9 10..8 10.8 11.0- 10.6 11.3

мг/л Дно 11.1 11.2 11.2 11..5-10.8 11.7

Кислород % Поверхность 96 97 97 98- 94 99/ 92

Дно 96 97 97 100-93 103/89

рн Поверхность 8.06 8.05 8.04 8.09- 8.03 8.12

Дно 8,12 8,12 8.12 8.14- 8.11 8.15

НУ мг/л Поверхность 0.02 0.03 0.03 0.05- 0.03 0,06

Дно 0.01 0.02 0.03 0.03- 0.02 0 04

ЛЕТО

Соленость Поверхность 18.3 18.8 18.4 20.6-15.6 26..5 / 5.4

%о Дно 21.2 21.2 21.6 23.7- 20.3 28.2/7.8

Кислород Поверхность 10.2 10.1 10.2 10.9-9 6 11.9

мг/л Дно 10.1 10.2 10.2 10.6- 9.8 11.0

Кислород % Поверхность 98 98 98 100- 96 111/87

Дно 99 98 98 102-94 109/90

рН Поверхность 8.02 8.04 8.02 8 08- 7.94 8 22

Дно 8 04 8.06 8 05 8 09 -7 98 8 19

НУ мг/л Поверхность 0.03 0.03 0 03 0.04- 0.01 0 12

Дно 0.04 0.03 0 03 0 06- 0.01 0 13

ОСЕНЬ

Соленость Поверхность 20.4 22.1 21 4 23.2-18 2 24.5/10 2

°/оо Дно 21.7 22.6 22.4 24 6- 19 7 28.7/10.4

Кислород Поверхность 10.9 10.8 10 8 11.5-102 128/9.5

мг/л Дно 10.6 10.6 10.6 11.0-10.2 11 4/9.5

Кислород % Поверхность 95 98 96 99-90 105/84

Дно 93 94 94 98-89 100/85

РН Поверхность 8.01 8.02 8.02 8.08-7.96 8 1

Дно 8.03 8.02 8.02 8.1 -7.98 8.14

НУ мг/л Поверхность 0.04 0.05 0.03 0.06 - 0.02 0.16

Дно 0.05 0.05 0.05 0.07-0.02 0.13

Таблица 6

Сезонная изменчивость БВ в Печорской губе в период 1978-1992 гг. (ст. 2П)

Показатель мг/дм3 Горизонт Статистические характеристики

Сс См Ст | С 0 75-С о 25 1 С max

ВЕСНА

Кремний поверхность 1300 1028 1036 1200-850 1340

Дно 680 600 610 50-570 760

Фосфатный фосфор поверхность 24 22 22 27-14 34

Дно 29 25 26 34-20 40

Нитритный азот поверхность 0.6 0,7 0,7 0,9-0.4 1.1

Дно 0.5 0.6 0.6 0.8-0.3 1.0

ЛЕТО

Кремний поверхность 530 492 498 920-375 1200

Дно 562 537 545 726-429 1020

Фосфатный фосфор поверхность 27 26 26 33-15 56

Дно 24 19 21 32-17 54

Нитритный азот поверхность 6,3 4.6 4.4 11.2-1.1 25

Дно 6.5 4.9 4.3 8.0-1.2 27

Нитратный азот поверхность 15 8 10 25-3 33

Дно 10 6 7 17-2 34

ОСЕНЬО

Кремний поверхность 800 770 778 918-42 1590

Дно 720 700 746 981-602 1220

Фосфатный фосфор поверхность 21 18 19 36-6 58

Дно 29 2.3 21 38-7 97

Нитритный азот поверхность 2.6 2.4 2.5 3.6-2.0 5.2

Дно 3.5 2.5 2.6 3.9-1.1 8.5

Нитратный азот поверхность 26 24 25 33-18 42

Дно 24 19 21 29-15 39

Результаты определения металлов в водах Печорской губы выявили их тесную связь с морфологией и гидродинамикой вод Максимальные содержания ЗВ в водах зафиксированы районе м. Бол-ванский Нос, в зоне баре реки Печора. Довольно высокие значения концентраций ЗВ определены в пробах взятых у побережья в районе Консгантиновский - м.Двойничный, что связано со стоком рек Хыльчия и Дресвянка.

4.4. Малые губы (заливы) региона и их разновидности В настоящее время для прибрежной зоны региона, прежде всего Белого моря, наиболее актуальными являются две проблемы: загрязнение вод и развитие марикультуры Следует отметить, что эти задачи, несмотря на их относительную обособленность взаимосвязаны, а в ряде случаев не могут быть решены в отрыве друг от друга. Наиболее удобными объектами для разведения марикультуры являются малые губы. Они достаточно разнообразны. Из всего многообразия губ исследовались наиболее интересные виды: лагуны (Унская губа), губы шхерного типа (Кемская и Никольская губы) и губы фиордового (фиардового) типа (губа Колвица). В диссертационной работе приведены их основные гидрохимические характеристики.

Глава 5. Оценка современного состояния прибрежных акваторий по уровню накопления ЗВ и методология оптимизации мониторинга прибрежных вод

5.1 Прикладные аспекты проведенных исследований и оценка современного гидрохимического состояния прибрежных вод региона

В настоящее время для прибрежной зоны морей ЕСР наиболее актуальными являются проблемы загрязнение вод и защита биологических ресурсов, а также развитие марикулътуры Следует отметить что, несмотря на их относительную обособленность, эти вопросы взаимосвязаны и не могут быть решены в отрыве друг от друга.

В зоне потенциального строительства терминала и морских трубопроводов проходят пути миграции рыб и морских млекопитающих, гнездится большое количество птиц. Периоды и время наступления уязвимости морских и связанных с морем биоты различны. Полученные расчетные характеристики позволяют получить фоновые значения по основным гидрохимическим характеристикам и ЗВ, характер их изменчивости по сезонам, оценить степень возрастающей антропогенной нагрузки, а также их воздействие на различные виды и группы видов биоты. Сезонная изменчивость гидрохимических показателей (растворенного в воде кислорода, биогенных элементов) в прибрежной зоне определяет биомассу первичной продукции - важнейшего звена трофической цепи и является важной частью рыбопромыслового прогноза.

Накопление ЗВ в потребляемой человеком биоте, использование водорослей в фармакологии, пищевой промышленности повышают к ним требования на содержание в них НУ, ТМ (табл 7) и др Это подтверждает необходимость информации по оценке концентраций ЗВ в зонах добычи рыбы, донных организмов, водорослей и др.

Таблица 7

Оценка концентрации ТМ в поверхностных и придонных водах прибрежных акваторий Белого и Печорского морей, включая Чешскую губу, мкг/л

Параметр Тяжелые металлы

Ре Си Со Мп N1 РЬ С<1 7м

Чешская губа Сс Пов. 14.1 7,8 0.07 0.27 0.58 0.62 0.23 14.6

Дно 44.9 5.8 0.06 0.19 0,94 0,66 0,13 27,5

См Пов. 13.7 8,0 0.06 0.22 0.55 0.58 0.08 14.0

Дно 24.4 4.4 0.05 0 15 0,78 0.6 0.10 9.1

Ст Пов. 14.0 8.3 0.06 0.24 0.57 0.54 0.18 13.8

Дно 32 4 5.2 0 06 0.16 0.82 0.68 0.14 15.8

Печорская губа Сс Пов. 94,8 8.2 0 08 0.45 0,54 0,19 0,27 12.6

Дно 18.5 9,6 0,)8 0.17 0,54 0,14 0,07 9,7

См Пов 52.1 5.7 0.06 0.23 0.50 0.11 0.12 6.9

Дно 11.1 12.8 0.06 0.20 0,63 0.11 0.07 6,5

Ст Пов. 56.1 7.0 0.07 0.35 0.56 0.13 0.14 7.7

Дно 12.6 10.3 0.07 0.22 0.63 0.12 0.07 7.0

Двинской Залив Сс Пов. 29.5 9.56 0.06 1.05 3.21 13.8 0.09 26

Дно 29.0 8.20 0,08 1.01 3.56 10.8 0.07 22

См Пов. 27.3 9.13 0.10 0.80 3.08 8.89 0.08 27

Дно 27.8 8.21 0.08 0.76 3.23 9.03 0.07 22

Ст. Пов. 27.8 8.56 0.08 0.99 3.67 10.7 0.08 25

Дно 26.3 8.22 0.09 0.98 3.14 9.9 0.06 24

Параметр Тяжелые металлы

Ре Си Со Мп N1 РЬ Сё га

Мезенский залив Сс Пов. 29.9 6.4 0.08 0.43 1.89 1.76 0.08 12.5

Дно 40.6 5.4 0.09 0.19 1.93 056 0.12 8.8

См Пов. 18.9 5.0 0.07 0.32 1.56 156 0.09 11.3

Дно 38.8 4.8 0.08 0.17 1.90 0.58 0.11 7.6

Ст. Пов. 18.8 5.8 0.07 0.21 1.40 1.6 0.17 11.3

Дно 29.0 5.2 0.06 0.22 1.9 0.5 0.07 9.1

Горло Сс Пов. 17.4 4.4 2.2 3.0 2.2 2.3 0.06 1.4

Дно 67 2.1 5.6 1.3 2.9 9.8 0.06 5.3

См Пов. 12.1 4.2 1 2 2.4 20 2.5 0.07 1..3

Дно 35 1.5 3.7 2.0 3.3 7.2 0.06 5.5

Ст. Пов. 13.4 4.2 2.2 2.4 2.15 2.4 0 05 1.4

Дно 45 1.8 37 20 3.0 10 7 0.06 0 70

Наиболее удобными объектами для разведения марикультуры являются малые губы. Они доста точно разнообразны по морфологии, гидрологическим и гидрохимическим условиям В работе рас смотрены возможности развития марикультуры в прибрежных акваториях региона. Из них сразу еле дует исключить биотопы с большими скоростями течений и воды с большой мутностью Наиболее бла гоприятными для развития марикультуры являются акватории западной и южной частей Белого моря Одним из основных требований к продукции марикультуры является рентабельность её воспроизводст ва и экологическое состояние биотопов.

5.2. Аналитический обзор современных моделей качества вод используемых в прибрежных водах региона и возможность их использования для решения задач мониторинга

Наиболее реально используемыми в современный период являются модели переноса ЗВ в устьях рек. Однако, для северных рек региона, в настоящее время, такие модели практически отсутствуют, что сильно затрудняет получение прогнозных оценок (Бреховских и др. , 1997) Использование математических моделей в условиях приливных устьев рек осложняется большой динамичностью их вод. Альтернативой гидродинамическим методам может служить эмпирический подход, базирующийся на том факте, что хлорность (электропроводность, солёность) может служить индикатором разбавления морских вод речными водами Этот показатель легко измеряем, и имеет хорошее обеспечение данными.

Наиболее распространенным методом эмпирико-статистического моделирования является регрессионный анализ. Преимущество регрессионных моделей, что несмотря на свою простоту они достаточно полно описывают процессы. Основная функция множественной регрессионной модели -прогнозирование, однако прогностические оценки надежны в области пространства (акватории), в котором получены исходные данные. Все это позволяет эффективно использовать для экологических исследований эстуариев, в том числе приливных, стохастическую модель, опирающуюся на регрессионную оценку связи изучаемого гидрохимического показателя с распределением солености. Предлагается использовать одномерную линейную регрессионную модель следующего типа:

С«=А + В Эх + Г(е), (4)

в которой С, - значение исследуемого показателя на расстоянии х от граничного створа (х = 0); -значение солености (хлорности, электропроводности) на расстоянии х от граничного створа

Г (б) - функция регрессионных остатков (потерь), характеризующая разницу между действительными и расчетными значениями С*, А и В - эмпирические параметры, которые определяют по значениям коррелируемых параметров на речной и морской границах устьевой области реки. Эти параметры находятся по формулам:

А = (СоБы - Сц80)/(8и - во), (5)

В = (См - С0)/(3* - Бо) (б)

В качестве граничных створов (станций) целесообразно выбирать места для которых имеется многолетний ряд наблюдений за качеством водной среды. При отсутствии подобных наблюдений для речной границы эстуария определяют необходимые значения С0 с помощью регрессионной модели, учитывающей зависимость исследуемого ингредиента от колебаний речного стока. Аналогичный подход применяют для оценки Си При отсутствии большого массива данных по распределению солености в зоне смешения речных и морских вод целесообразно попытаться получить необходимые режимные характеристики, используя наличие связи между колебаниями речного стока и Э». В частности, можно использовать выражение;

Б» = Б* ехр(- <1х(2), (7)

где, Эм - фоновая соленость морских вод для акватории, примыкающей к эстуарной зоне, с1, - эмпирическая константа для створа х; <3 -величина стока.

Для получения достоверной оценки уравнение (вид) регрессионной модели желательно определять: - для конкретной акватории; - всех сезонов года; - поверхностного и придонного слоев воды При хорошем вертикальном перемешивании эстуарных вод модель становится универсальной для всей водной толщи. При наличии нелинейной связи между С и Б предварительно производится процедура ее линеаризации с помощью элементарных функций. Для этой цели строится график связи коррелируемых параметров и визуально определяется вид необходимой функции с учетом распределения основного массива анализируемых точек.

Вид регрессионного уравнения определяется с помощью классического метода наименьши квадратов но, как показывает практика, лучше использовать методы робастной регрессии. При приме нении робастных подходов устраняется влияние "выбросных" точек, в том числе связанных с воздейст вием маломасштабных техногенных воздействий.

Проверка предложенной стохастической модели на имеющихся данных по устьевым областям рек Печоры, Северной Двины и ряда других рек региона показала ее довольно высокую эффективность для многих гидрохимических показателей.

5 3 Предложения к методологии оптимизации мониторинга прибрежных вод

Согласно международной программы АМАП (Программа арктического мониторинга и оценки) в сферу проведения экологического мониторинга включена прибрежная зона шельфовых морей Северного Ледовитого океана (Баренцево, Белое, Карское, Печорское и др ), которая состоит из уникальных окраинных (граничных) экосистем Функционирующая на настоящее время сеть мониторинга (морские ГМС и станции ОГСНК) прибрежный экосистем Белого и юго-восточной части Баренцева (Печорского) моря сложилась исторически без учета пространственно-временной изменчивости компонентов экосистем, далеко не оптимальна и не репрезентативна Прежде всего, это касается прибрежной зоны, наиболее подверженной техногенному воздействию.

Программа мониторинга должна иметь четкие и ясные цели Система экологического мониторинга прибрежных и устьевых экосистем должна состоять из двух взаимосвязанных научных подразделений. Первое из них это центр наблюдения, который включает в себя сеть постов, створов, станций, разрезов. Сюда же должны входить отдел дистанционных наблюдений, занимающийся применением аэро- и космических методов, а также специальный отдел экспедиционных наблюдения. Второе подразделение - центр информации и экспертных оценок. В него должны входить система

банка данных и отдел экспертных оценок (аналитический) выполняющий функции - анализ информации, расчеты и справки, прогнозы, выпуск ежегодников, справочных пособий и др

Выбор параметров для мониторинга прибрежных экосистем должен определяться следующими причинами' является ли данный параметр лимитирующим для биотопа; токсикологическими свойствами параметра; относится ли показатель к приоритетным ЗВ.

Выбор станций и регулярность наблюдений должны отражать изменчивость параметров загрязнения и природных явлений, отражать сезонную изменчивость и по возможности опираться на имеющиеся ранние многолетние данные Регулярность наблюдений должна учитывать периоды наибольшей уязвимости морской и связанной с морем биоты С целью изучения кратковременной изменчивости гидролого-гидрохимических характеристик в наиболее активных зонах устьевых областей необходимо в сеть станций включить суточные (рейдовые) станции Эти станции необходимо размещать- в местах поступления ЗВ, в районах их предполагаемого переноса, в зонах аккумуляции (во фронтальных зонах и в зонах смешения речных и морских вод).

Экологический мониторинг в районах морских нефтепромыслов выполняется, как правило, на локальном уровне. Сетка станций в таких акваториях должна состоять из системы разрезов, расходящихся от центра воздействия к его периферии в разных направлениях. Периодичность наблюдений зависит от используемых методов получения информации. Спутниковая информация может приниматься несколько раз в сутки, судовые наблюдения в зависимости от объекта мониторинга и поставленной задачи и проводится раз в месяц, сезон или год

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение представлены основные результаты работы и выводы-

1 Собраны и проанализированы полученные аналитические данные по техногенному загрязнению устьев рек, прибрежных губ и заливов Белого и Печорского морей. Согласно классификации качества вод и индекса загрязнения воды (ИЗВ) в целом прибрежные воды относятся к классу 2 (чистые воды. Исключением в настоящее время являются устья рек Сев. Двины, Онега и кутовые части Двинского, Онежского и Кандалакшского заливов, Кемская и Сорокская губы в Белом, Печорская и Хайпудырская губы, а также прибрежье восточной части о. Колгуев в Печорском морях.

2. Получены статистически обоснованные фоновые концентрации основных эколого-химиче-ских характеристик: солености, растворенного в воде кислорода, рН, биогенных элементов, тяжелых металлов для поверхностных и придонных вод прибрежных акваторий Белого и Печорского морей.

3 Гидрохимический режим прибрежных вод отличается значительной пространственно-временной изменчивостью. Неравномерное распределение объемов стока рек вдоль прибрежных акваторий приводит к сложному распределению основных их физико-химических характеристик и является причиной их пространственно-временных изменений Доминирующим фактором в формировании сезонной изменчивости химического состава прибрежных вод региона является речной сток, в формировании короткопериодной изменчивости - приливо-отливные явления

4 Предложена типизация краевых бассейнов Белого и Печорских морей с учетом морфологии, размеров акватории, степени изоляции, развитости мелководья (отношение площади к генерализированной длине берега), а также ряда дополнительных гидрофизических, гидродинамических и антропогенных характеристик В предложенной типизации прибрежных (окраинных) биотопов выделено четыре больших группы: проливы, заливы, устья и эстуарии

5. Длина зон смешения морских и речных вод достигает в меженные периоды 20- 30 км и более Замыкающие створы у большинства рек находятся в десятках км от моря Кроме того, в устьях рек, в условиях замедления скорости течения усиливаются процессы трансформации и аккумуляции вещества в ГБ Следовательно, химический сток, рассчитанный применительно к замыкающему створу, часто значительно превосходит реальный вынос растворенных и взвешенных веществ в море

6. Наиболее четко проявляется действие геохимических барьеров ( река-губа и губа-море) в Печорской губе. Максимальные содержания ЗВ в водах и донных осадках зафиксировано в районе м.

Болванский Нос, в зоне баре реки Печора. Довольно высокие значения концентраций ЗВ определены в пробах взятых у побережья в районе Константиновский - м.Двойничный, что связано со стоком рек Хыльчия и Дресвянка, где активно ведутся геолого- разведочные работы.

7. Воды речного стока богаче поверхностных морских вод биогенными элементами соответственно зоны смешения вод характеризуются их повышенными концентрациями. Пространственное распределение биогенных элементов в прибрежных водах Белого и Печорского морей определяются объемом речного стока и динамикой вод.

8. В Мезенском заливе Белого моря, образуются антициклонические вихри, в ядре которых наблюдаются распресненные воды рек Мезени и Кулоя с высокими концентрациями фосфорных (15-20 мкг/л фосфаты) и азотных соединений (10-15мкг/л нитриты, 35-45 мкг/л аммонийный азот).

9. Концентрация ВВ зависит от скорости приливных течений. Течения перемещают ВВ и создают характерную зону высокой мутности в эстуарии, так называемую пробку мутности, т. е. зону с повышенной концентрацией ВВ (0.5 -1.5 г/дм 3).

10 В устье р. Несь наблюдается борообразный прилив, который определяет его гидрологический и гидрохимический режим. Зимой в отдельных случаях солёность здесь может возрастать до 3536,5 °/оо что, по-видимому, связано с процессами стока рассолов льдов из верхнего слоя донных ледовых отложений на мелководных осушках. Это явление, наблюдалось и в Чешской губе.

11. Анализ используемых статистических моделей показал, что одним из наиболее простых, но вместе с тем достаточно эффективным (интегральным) подходом для оценки состояния эстуарных экосистем, является регрессионный анализ в уравнениях, отражающих зависимость химических показателей воды от распределения солености. Полученные в работе результаты

12. Функционирующая на настоящее время сеть мониторинга (морские ГМС и станции ОГСНК) прибрежный экосистем Белого и юго-восточной части Баренцева (Печорского) моря сложилась исторически без учета пространственно-временной изменчивости компонентов экосистем. Полученные в работе результаты имеют важное значение для оптимизации мониторинга состояния водной среды, особенно в неосвященных регулярными наблюдениями участках акваторий.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Экологические исследования Печорской губы//М.В Ломоносов и национальное наследие России.: Тезисы докладов международной научной конференции, посвященной 285-летию со дня рождения великого российского ученого MB. Ломоносова. Архангельск, 1996 Ч. П. С. 15-17 /соавт. Инжебейкин Ю.И./.

2. Гидролого-гидродинамические и гидрохимические аспекты оценки и прогноза состояния экосистемы устьев рек бассейна Белого и Баренцева морей. В 2-х томах: Т. 1 - Однорукавные устья; Т.2 - Многорукавные устья. Заключительный отчет. Архангельск, 1995 154 с Депон. в ВНТИЦ N 02.98.0000180. /соавт. Инжебейкин Ю.И., Лупачев Ю.В., Козлов В.Д , Инжебейкина Т.В./.

3 Взаимодействие реки и моря в устьевых экосистемах окраинных морей Арктики (Белого, Баренцева). Т. 1. Взаимодействие реки и моря в условиях приливных устьев реки окраинных морей Арктики (Белого, Баренцева): Заключительный отчет. Архангельск, 1995. 99 с. Депон. в ВНТИЦ N. 02.98.0000142. /соавт. Инжебейкин Ю.И., Лупачев Ю В., Козлов В Д., Марков В.А., Инжебейкина Т.В., Собко Е.И., Таптыгин М.Ю./.

4 Загрязнение вод и донных осадков устья Северной Двины // С.Ф Огородников и история Российского флота: Тезисы докладов международной научной конференции, посвященной 300-летию Российского флота и 160-летию со дня рождения С.Ф. Огородникова. Архангельск, 1996 Ч. 2. С. 18-20.. /соавт. Инжебейкин Ю.И./.

5. Особенности изменчивости гидрологических элементов Унской губы // С.Ф. Огородников и история Российского флота.: Тезисы докладов международной научной конференции, посвященной 300-летию Российского флота и 160-летию со дня рождения С.Ф. Огородникова. Архангельск, 1996. Ч. 2. С. 20-24.

6. Исследование экосистемы Баренцева моря в районе острова Колгуев // Ш Международная конференция "Поморье в Баренц-регионе: экология, экономика, социальные проблемы, культура".: Тезисы докладов. Архангельск, 1997. С. 110. /соавт. ТалтыгинМ.Ю. /.

7. Современное состояние биотопа Печорской губы // Ш Международная конференция "Поморье в Баренц-регионе- экология, экономика, социальные проблемы, культура".: Тезисы докладов. Архангельск, 1997. С. 111.

8. Некоторых аспектах взаимодействия реки и моря в устьевых экосистемах Баренцева региона // Ш Международная конференция "Поморье в Баренц-регионе: экология, экономика, социальные проблемы, культура".: Тезисы докладов. Архангельск, 1997. С. 44-45. / соавт. Инжебейкин Ю., Лупачев Ю., Таптыгин М. О./.

9 Комплексные исследования водной среды в районе Песчаноозерского нефтяного месторождения (о. Колгуев) // Антропогенное воздействие на природу Севера и его экологические последствия. Тезисы докладов. Апатиты, Мурманская область, 22-25 июня 1998 г. Аппатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1998 С. 100-101. / соавт. Таптыгин М.Ю. /.

10. Особенности гидрологического режима эстуария р Неси // Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря Материалы VII Международной конференции, сентябрь 1998 г., г. Архангельск. СПб., 1998. С 67-69. / соавт. Барсуков О.И., Миске-вич И.В./.

11 Синергетические процессы в водных экосистемах на примере Горла Белого моря // Антропогенное воздействие на природу Севера и его экологические последствия Тезисы докладов Апатиты, Мурманская область, 22-25 июня 1998 г. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1998. С. 97-98.

12 Содержание тяжелых металлов в донных осадках биотопа Печорской губы//Антропогенное воздействие на природу Севера и его экологические последствия Тезисы докладов. Апатиты, Мурманская область, 22-25 июня 1998 г. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1998. С. 112-113.

13 Stochastic model of quality of estuarine waters on basis of regressive equations // Stochastic models of hydrological processes and their applications to problems of environmental preservation. Moscow, Russia, November 23-27, 1998 M . Water problems Institute, 1998 P 284-287. / соавт. Miskevich Igor/.

14. Географические аспекты изменчивости содержания растворенного кислорода в устьевых и прибрежных биотопах различного морфометрического типа // Геодинамика и геоэкология. Материалы международной конференции. Архангельск, ИЭПС УрО РАН, Архангельск, 1999. С. 332-335

15. Некоторые аспекты проблемы моделирования переноса примесей в приливных водных экосистемах // Европейский Север России: прошлое, настоящее, будущее. Материалы Международной научной конференции, посвященной 90-летию со дня учреждения Архангельского общества изучения Русского Севера (1908 г.). Архангельск, 1999. С. 115-122.

16. Влияние гидрофизических факторов на формирование кислородного режима устьевых и прибрежных биотопов ЕСР. // Поморье в Баренц регионе: экономика, экология, культура Материалы Международной научной конференции, посвященной 10-летию со дня образования ИЭПС УрО РАН Архангельск, 2000.С. 213-214.

17. Экологические исследования Горла Белого моря. // Поморье в Баренц регионе: экономика, экология, культура Материалы Международной научной конференции, посвященной 10-летию со дня образования ИЭПС УрО РАН Архангельск, 2000.С. 224.

18. Гидрофизическая характеристика современного состояния биотопа Горла Белого моря // Сборник научных трудов посвященных 10-легию ИЭПС УрО РАН. Север: экология. I Под. ред. Ф.Н. Юдахина. Екатеринбург 2000 г С.128-145. / соавт. Брызгалов В.В., Таптыгин Ю.М./

2005-4

20988

19. Выбор основных направлений экологических исследований при определении критических нагрузок на морские, прибрежные и устьевые биотопы // География Мирового океана и картография. / Под. ред. А.П. Алхименко, J1.E. Смирнова. Труды XI съезда РГО. Т.З. СПб. 2000. С. 98-101.

20. Гидрохимическая изученность вод Белого моря И Краеведение и краеведы. Труды XI съезда РГО. Т.7. СПб. 2000. С. 85-89.

21. Роль геохимических барьеров в переносе и накоплении загрязняющих веществ в устьевых и прибрежных биотопах Белого моря // VIII Региональная практическая конференция. Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря. Архангельск. 2001. С 49-51.

22. Геохимические барьеры и их роль в загрязнении Белого моря // под ред. Лисицына А.П. Материалы 14 .Международной школы по морской геологии. М.: 2001. С223-224.

23. Экологические исследования дельты Северной Двины в зимнюю межень // Экологические исследования дельты Северной Двины в зимнюю межень. Материалы международной конференции. Экология Северных территорий России. Проблемы, Прогноз, Ситуации, Пути развития, решения. Архангельск, 2002. С. 366-371. / соавт]"Зелен'скййАГН., Хоменко Г.Д./.

24. Роль географической системы «Река Печора - Печорская губа - Печорское море» в формирование современного гидрохимического состояния Печорского моря // Материалы международной конференции. Экология Северных территорий России. Проблемы, Прогноз, Ситуации, Пути развития, решения. Архангельск, 2002. С 535-540.

25. Geohydrochemical investigations in the southern part of Dvinsky Bay (White Sea) // Материалы международного совещания «Взаимодействие суша-океан в Российской Арктике (ЛОИРА), М.: ИО РАН, / соавт. Artemyev V.E., Peresypkin V.I.,Moreva О. Yu /.

26. Экологическое состояние Печорского моря// Печорское море. Опыт системных исследований / Под. ред. Е.А.Романкевича, А.П. Лисицына,М.Е. Виноградова М.: 2003. С 355 -392. / соавт. Ро-манкевич Е.А., Иванов Г.И., Понаморенко Т.В./.

Сдано в произв. 12.09.2003. Подписано в печать 12.09.2003. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Гарнитура Тайме. Усл.печл. 1,5. Уч.-изд.л. 1,25. Заказ № 246. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии Архангельского государственного технического университета

163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17 ^

ч

ч

I а

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Скибинский, Леонид Эльич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Эколого-географическая характеристика прибрежных акваторий

Белого и Печорского морей. ф 1.1 .Краткая физико-географическая характеристика прибрежных и устьевых акваторий региона.

1.2. Изученность гидрохимического состояния.

1.3. Современное хозяйственное использование прибрежных акваторий и источники поступления загрязняющих веществ.

Глава 2. Материалы и методика.

Глава 3. Условия формирования гидрохимических характеристик в прибрежных акваториях морей Европейского Севера России и факторы их определяющие.

3.1. Основные факторы и процессы.

3.2. Роль геохимических барьеров и геохимических барьерных зон.

3.3. Типизация прибрежных и устьевых акваторий морей региона с учетом факторов определяющих накопления и миграции загрязняющих веществ, выбор ключевых районов исследования. у,

Глава 4. Региональные особенности гидрохимического состояния прибрежных акваторий различного морфометрического типа и специфика аккумуляции в них загрязняющих веществ.

4.1 Проливы (на примере Горла Белого моря).

4.2. Приливные устья рек и эстуарии (на примерах рек Мезень и Несь).

4.3. Крупные губы (заливы) морей (на примере Печорской губы).

4.4. Малые губы (заливы) региона и их разновидности.

4.4.1. Лагуны (Унская губа).

4.4.2. Губы фиордового (фиардового) типа (устье реки Колвица).

4.4.3. Губы шхерного типа (Кемская и Никольская губы).

Глава 5. Оценка современного состояния прибрежных акваторий по уровню 125 накопления загрязняющих веществ и методология оптимизации мониторинга прибрежных вод.

5.1 Прикладные аспекты проведенных исследований и оценка со временного гидрохимического состояния прибрежных вод региона. 5.2. Аналитический обзор современного моделей качества вод исполь- 132 зуемых в прибрежных водах региона и возможность их использования для решения задач мониторинга.

5.3. Предложения к методологии оптимизации мониторинга прибрежных вод.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Современное гидрохимическое состояние прибрежных и устьевых акваторий Белого и Печорского морей"

Изучение эколого-химического состояния морских экосистем представляет собой сложную комплексную проблему, включающую определение уровней накопления, распространения и циркуляцию ЗВ в биотических и абиотических компонентах морской среды. В данной диссертационной работе исследуются эколого-гидрохимические состояния прибрежных и устьевых акваторий Белого и Печорского морей. Рассматриваются их гидрохимические характеристики, уровень и факторы распространения загрязнения в прибрежных акваториях морей. Прибрежная зона моря - самостоятельная структурная единица ландшафтной оболочки, ограниченная берегом и глубоководной частью моря. Своеобразие прибрежной зоны обусловлено взаимодействием процессов, протекающих на суше, в атмосфере, в толще морских вод и на дне. Особенностью химического загрязнения прибрежных вод является значительная изменчивость концентраций загрязнителей, вызванная смешением вод различного генезиса, а также динамикой среды распространения. В диссертации рассматриваются гидрохимические характеристики, уровень загрязнения прибрежных и устьевых акваторий вод Белого и Печорского морей сформировавшиеся в современный период.

В прибрежных водах находятся основные районы рыболовства и нереста рыб, промыслы морского зверя. Прибрежные акватории региона - являются составной частью территории Российской Федерации и охраняются соответствующим Федеральным законом [1]. Исследуемые акватории имеют особое значение с точки зрения проблем геополитики, экономики и охраны природной среды. Из всех морей примыкающих к территории России лишь Белое море полностью принадлежит ей, именно поэтому здесь был создан государственный центр атомного судостроения.

Ситуация, сложившаяся в настоящее время в России и экономический прагматизм способствуют максимальной эксплуатации природных ресурсов при минимальных затратах средств. Такой подход к развитию Севера, неминуемо ведет к быстрому истощению природных ресурсов и к существенному ухудшению экологии района. Международная и отечественная практика показала, что деятельность промышленных организаций на шельфе наносит ущерб состоянию морских экосистем и отражается на добыче биоресурсов. Это диктует необходимость взвешенного подхода к освоению ресурсов шельфа на основе на реальной и комплексной научной информации. Изучение и отслеживание многолетней изменчивости гидрохимических параметров может оказаться важнейшим знанием, позволяющим не только диагностировать состояние морской экосистемы, но и служить важнейшим прогностическим материалом [2].

Дельты рек и в особенности эстуарии, служат весьма эффективными седиментацион-ными ловушками, в них отлагается значительная часть поступающих наносов. Для Арктики работа маргинального фильтра имеет свои уникальные особенности, связанные с ледообразованием на поверхности морей и впадающих в них рек на протяжении значительного периода года, уменьшением речного стока в зимнюю межень, падением биологической активности [3]. Особенности пространственно-временной изменчивости гидрохимических характеристик прибрежной зоны, включая и ЗВ, определяются географическим положением, морфометрией, гидродинамикой, гидрологическими условиями и антропогенной нагрузкой. Спецификой акваторий региона являются большая зональная протяженность, ледяной покров (устойчивый припай в прибрежной зоне и замерзающие устья рек), приливные явления.

Экологические исследования вод в прибрежной зоне или не проводились, или велись узконаправленно, локализуясь на небольших участках, и не носили системный характер. В основном, исследовались глубоководные части прибрежных акваторий, оставляя " белые пятна" в определении физико-химических характеристик вод на мелководье, практически не исследованы мелкие и средние (малые) губы. Кроме того, с 1994 года наблюдения СУГМС по программе ОГСНК за состоянием загрязненности вод Белого и юго-востока Баренцева морей ограничивались лишь съемкой Двинского залива, а с 1997 года и она стали выполt няться в сокращенном варианте, не выдерживаются также сроки съемок (табл. 1). Все вышесказанное не позволяет дать по материалам государственного мониторинга ОГСНК достоверную оценку уровня загрязнения и тенденции изменения качества вод прибрежных акваторий.

Таблица 1

Объем исследований по программе ОГСНК выполненный СУГМС 1991-2000 гг.

Год 91 92 93 94 95 96 97 98 99

Количество съемок ОГСНК в Двинском заливе 5 5 4 4 3 2 2 Сокр. 2 Сокр. 2 Сокр.

Выполнение и объем работ в других районах Белого и юго-востока Баренце ва морей Полный объем Пол ный объем Сокр. - - -

На настоящий момент экологическое состояние прибрежных морских вод ЕСР считается относительно благополучным [4,5]. В значительной мере "благополучие" существующих оценок связано с отсутствием детальных и системных исследований, также недостатком в современной исследовательской аппаратуре. Системные экологические исследования показали, что Белое море давно уже не является экологически чистым водоемом [5,6]. Из вышесказанного, очевидно, что детальная оценка современного состояния и пространственно-временной изменчивости гидрохимических характеристик, устьевых и прибрежных биотопов является необходимой и актуальной задачей.

Основной целью исследований являлась оценка современного гидрохимического состояния прибрежных и устьевых акваторий Белого и Печорского морей с учетом их морфологических, климатических, гидрологических и гидродинамических различий, а также разных уровней воздействия на них антропогенного фактора.

Исходя из поставленной цели, необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить вопрос современного хозяйственного использования прибрежных и устьевых акваторий и основные источники поступления в них ЗВ;

2. Проанализировать роль и влияние основных групп природных и антропогенных факторов на формирование химического состава вод и донных осадков;

3. Оценить роль ГБ и геобарьерных зон ГБЗ, прежде всего ГЪ «река-море» на формирование гидрохимических характеристик;

4. Типизировать прибрежные и устьевые (краевые) акватории Белого и Печорского морей региона, беря за основу их климатические, морфологические, гидродинамические характеристики и уровень техногенной нагрузки (факторов определяющих накопление и миграцию ЗВ);

5. Выявить региональные особенности гидрохимического состояния для прибрежных акваторий различного морфометрического типа и специфику аккумуляции в них, загрязняющих веществ;

6. Получить количественные статистические оценки концентраций основных гидрохимических характеристик, включая и ЗВ, в водах и донных осадках изучаемых акваторий различного типа. На основе кластерного анализа содержания ТМ в донных осадках, провести их ландшафтную типизацию;

7. Разработать рекомендации по методологии оптимизации мониторинга прибрежных вод.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Взаимодействие вод различного генезиса формирует прибрежные и устьевые акватории, как зоны моря с максимальной изменчивостью физико-химических характеристик;

2. Прибрежные и устьевые акватории являются зонами максимального накопления загрязняющих веществ, причем скорость накопления определяется морфометрией, гидродинамикой, объемом речного стока и уровнем антропогенной нагрузки;

3. Водная система «Печора - Печорская губа» является основным путем транзита загрязняющих веществ, определяющих гидрохимическое состояние Печорского моря в современный период. Гидрохимическое состояние Белого моря определяется множеством факторов различных по масштабу явлений. Наибольший вклад вносят: сток рек Онега, Северная Двина, Мезень; питающее Баренцевоморское течение; природный барьер между Белым и Баренцевым морями (Горло Белого моря).

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Скибинский, Леонид Эльич

В заключение представлены основные результаты работы и выводы.

1. Собраны и проанализированы полученные аналитические данные по техногенному загрязнению устьев рек, прибрежных губ и заливов Белого и Печорского морей. Согласно классификации качества вод и индекса загрязнения воды (ИЗВ) в целом прибрежные воды относятся к классу 2 (чистые воды). Исключением в настоящее время являются устья рек Сев. Двины, Онега и кутовые части Двинского, Онежского и Кандалакшского заливов, Кемская и Сорокская губы в Белом, Печорская и Хайпудырская губы, а также прибрежье восточной части о. Колгуев в Печорском море.

2. Получены статистически обоснованные фоновые концентрации основных эколого-химических характеристик: солености, растворенного в воде кислорода, рН, биогенных элементов, тяжелых металлов для поверхностных и придонных вод, прибрежных акваторий Белого и Печорского морей.

3. Гидрохимический режим прибрежных вод отличается значительной пространственно-временной изменчивостью. Неравномерное распределение объемов стока рек вдоль прибрежных акваторий приводит к сложному распределению основных их физико-химических характеристик и является причиной их пространственно-временной изменчивости. Доминирующим фактором в формировании сезонной изменчивости химического состава прибрежных вод региона является речной сток, в формировании короткопериодной изменчивости являются приливо-отливные явления.

4.Предложена типизация краевых бассейнов Белого и Печорских морей с учетом морфологии, размеров акватории, степени изоляции, развитости мелководья (отношение площади к генерализированной длине берега), а также ряда дополнительных гидрофизических, гидродинамических и антропогенных характеристик. В предложенной типизации прибрежных (окраинных) биотопов выделено четыре больших группы: проливы, заливы, устья и эстуарии.

5. Длина зон смешения морских и речных вод достигает в меженные периоды 20-30 км и более. Замыкающие створы у большинства рек находятся в десятках километрах от моря. Кроме того, в устьях рек, в условиях замедления скорости течения усиливаются процессы трансформации и аккумуляции вещества в ГБ. Следовательно, химический сток, рассчитанный применительно к замыкающему створу, часто значительно превосходит реальный вынос растворенных и взвешенных веществ в море.

6. Наиболее четко проявляется действие геохимических барьеров (река-губа и губа-море) в Печорской губе. Максимальные содержания ЗВ в водах и донных осадках зафиксировано в районе м. Болванский Нос, в зоне бара реки Печора. Довольно высокие значения концентраций ЗВ определены в пробах взятых у побережья в районе м.Константиновский -м.Двойничный, что связано со стоком рек Хыльчия и Дресвянка, где активно ведутся геолого-разведочные работы.

7. В Мезенском заливе Белого моря, образуются антициклонические вихри, в ядре которых наблюдаются распрессненные воды рек Мезени и Кулоя с высокими концентрациями фосфорных (15-20 мкг/л фосфаты) и азотных соединений (10-15мкг/л нитриты, 35-45 мкг/л аммонийный азот).

8. Концентрация ВВ зависит от скорости приливных течений. Течения перемещают ВВ и создают характерную зону высокой мутности в эстуарии, так называемую пробку мутности, т. е. зону с повышенной концентрацией ВВ (0.5 -1.5 г/дм 3).

9. В эстуарии реки Несь наблюдается борообразный прилив, который определяет его гидрологический и гидрохимический режимы. Зимой в отдельных случаях солёность здесь может возрастать до 35- 36,5 °/оо что, по-видимому, связано с процессами стока рассолов льдов из верхнего слоя донных ледовых отложений на мелководных осушках. Это явление наблюдалось и в Чешской губе.

10. Приливные осушки типичны для мористой части эстуариев Мезени, Неси и др. и достигают ширины 1 км и более. Приливная осушка часто покрыта илистыми и глинистыми отложениями, которые являются хорошим сорбентом для ЗВ, в частности ТМ. Сравнение концентраций ТМ в осадках, отобранных в зоне приливной осушки Абрамовского берега, и средним содержанием в донных осадках глубоководной части Мезенского залива показали, что в осадках приливной осушки кобальта, хрома, никеля, свинца и цинка в 2-3 раза больше, чем в среднем, в осадках залива. Концентрация железа и ванадия, то их концентрация в осушке больше почти на порядок.

11. Исследования особенностей формирования зон смешения морских и речных вод в водоемах закрытого типа (лагуна) на примере Унской губы показали, что для них характерной чертой является наличие двух фронтальных зон. Первая генерируется речным стоком, а вторая - водообменом между лагуной и открытой акваторией моря.

12. Кроме растворенного в воде кислорода и рН легко определяемым индикатором антропогенного воздействия на качество прибрежных вод является содержание в них нитритно-го азота. Внутригодовой изменчивости нитритов присуща квазистационарная стохастичность, что делает более корректным применение различных сравнительных оценок по малым выборкам. В прибрежных акваториях Белого и Печорского морей, где отсутствуют источники сброса, концентрация нитритного азота в основном не превышает 5-10 мкг/ л, поэтому значение равное 15-20 мкг/л, можно считать показателем устойчивого повышенного загрязнения вод.

13. Анализ используемых статистических моделей показал, что одним из наиболее простых, но вместе с тем достаточно эффективным (интегральным) подходом для оценки состояния эстуарных экосистем, является регрессионный анализ. Уравнения регрессионного анализа, отражают зависимость химических показателей воды от распределения солености.

14. Функционирующая в настоящее время сеть мониторинга (морские ГМС и станции ОГСНК) прибрежных экосистем Белого и юго-восточной части Баренцева (Печорского) моря сложилась исторически без учета пространственно-временной изменчивости компонентов экосистем. Полученные в работе результаты имеют большое значение для оптимизации мониторинга состояния водной среды, особенно в неосвещенных регулярными наблюдениями участках акваторий. л

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Скибинский, Леонид Эльич, Архангельск

1. Федеральный закон о внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации. М.: 1998. 48 с.

2. Барсегов Ю.Г., Корзун В. А., Могилевкин К М. И др. Арктика: интересы России и международные условия их реализации. М: Наука, 2002. 356 с.

3. Лисицын А.П. Маргинальный фильтр океанов // Океанология. 1994. том 34. № 5. С. 735-737.

4. Шапоренко С.И. Загрязнение прибрежных морских вод России // Водные ресурсы. 1997. Т. 24. №3. С. 320-327.

5. Комплексные исследования экосистемы Белого моря // Экология морей России. Под ред. В В. Сапожникова. М.гВНИРО, 1994. 121 с.

6. Состояние и охрана окружающей и природной среды Архангельской области в 2000 г. // Доклад Комитета природных ресурсов по Архангельской области. Архангельск 2001.1. С 34-35.

7. Черновская Е.Н. Гидробиологические и гидрохимические условия на литорали Восточного Мурмана и Белого моря. М-Л: 1956, 114 с.

8. Добровольский А. Д., Залогин Б.С. Моря СССР. М.: Гидрометеоиздат. 1965. 351 с.

9. Невесский Е.Н., Медведев B.C., Калиненко В.В. Белое море: Седиментогенез и история развития в голоцене. М.: Недра. 1977.198 с.

10. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т.П. Белое море. Вып. I. Гидрометеорологические условия. Л: Гидрометеоиздат, 1991.240 с.

11. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. T.I. Баренцево море. Вып. I. Гидрометеорологические условия. Л: Гидрометеоиздат, 1990.280 с.

12. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Т. I. Вып. I. Л: Гидрометеоиздат, 1986. 322 с.

13. Гидрологическая изученность. Т.З. Северный край. Под ред. И.М. Жилы Л: Гидрометеоиздат, 1965. 610 с.

14. Скибинский Л.Э. Гидрохимическая изученность вод Белого моря // Краеведение и краеведы. Труды XI съезда РГО. Т.7. СПб. 2000. С. 85-89.

15. Григорьев А. С. Данные о температуре и плотности воды морей Мурманского и Белого. СПб. Известия Русского геогр. общ. т. 14, вып.4, 1878. С. 337-360.

16. Андреев Н. А. Краткий очерк гидрологических работ, произведенных в Белом море и ледовитом океане в 1888 и 1889 гг. СПб. Записки по гидрогр., т. 12, вып. 3. 1891. С.54-66.

17. Андреев Н.А Северный Ледовитом океан. Материалы по гидрологии, собранные в период с 1889-1893 г. СПб. Зап. Русск. Геогр. Общ. по общей геогр., т.34, вып.1,1900. С. 1-136.

18. Жданко М. М. Астрономические, магнитные и гидрологические наблюдения в Ледовитом океане в 1893 г. Морс. Сб., № 3, СПб. 1894. С. 15-28.

19. Книпович Н. М. Работы на Ледовитом океане. Изв. Русск. Геогр. общ. т. 29, вып. 6. СПб. 1893. С. 574-582.

20. Книпович Н. М. Отчет о плавании в Ледовитом океане на крейсере II ранга " Наездник " летом 1893 г. Тр. СПб. Общ. есгест. испытателей. Изв. Русск. Геогр. общ. т. 29, вып.6. СПб. 1893. С. 574-582.

21. Книпович Н. М. (при содействии Ягодовский К.П и Жахарева Н.С.). Экспедиция для научно-промысловых исследований у берегов Мурмана, т. 1, Изд. Комитет для помощи поморам русского Севера. СПб, 1902., 544 с.

22. Книпович Н. М. Ягодовский К.П Научно-промысловые работы парохода "Андрей Первозванный" в 1901 г.,т.2, вып. 1. Сп-б. 1904. С 112.

23. Матишов Г.Г., Андров Н.М., Зензеров B.C. Морские исследования на Мурмане. Кольский научный центр РАН. Апатиты. 1994. 35 с.

24. Вернадский В.И. Избранные сочинения. Т.4, Кн.2. История минералов земной коры, т.П. История природных вод. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 652 с.

25. Вернадский В.И. О некоторых ближайших задачах исследования льда арктических областей// Докл. АН СССР, 1938. Т. 19, № 8. С. 619-622.

26. Перельман А. И Геохимия природных вод. Наука 1982. 149 с.

27. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т.П. Белое море. Вып. 2. Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биопродуктивности Л: Гид-рометеоиздат, 1991. 192 с.

28. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. T.I. Баренцево море. Вып. 2. Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биопродуктивности. С-Пб., Гидрометеоиздат, 1992. 182 с.

29. Лисицын А.П. Маргинальный фильтр Арктики// Материалы международной конференции. Экология Северных территорий России. Архангельск, ИЭПС УрО РАН, Т.1, 2002. С. 24-27.

30. Гидрология устьевой области Северной Двины. М.: Гидрометеоиздат, 1965. 376 с.

31. Артемьев В.Е. Геохимия органического вещества в системе река-море М.: Наука, 1990. 204 с.

32. Кузнецов B.C., Мискевич И.В., Зайцева Г.Б. Гидрохимическая характеристика круп. ных рек бассейна северной Двины. Л:. Гидрометеоиздат, 1991. 194 с.

33. Бреховских В.Ф., Волкова З.В., Колесниченко Н.Н. Проблемы качества поверхностных вод в бассейне Северной Двины. М.: Наука, 2003. 233 с.

34. Мосеева ДП., Троянская А.Ф., и др. Углеводороды в донных отложениях дельты Северной Двины // Экологические проблемы Европейского Севера. Екатеринбург. 1996. С. 130-147.

35. Троянская А.Ф., Шулепина Н.А., Вахрамеева В.А., Мосеева Д.П. Хлорорганические соединения в водной среде устья Северной Двины // Сборник научных трудов Север: Экология. Екатеринбург. 2000. С. 145-156.

36. Юрьев Б.Н. Устье реки Печоры. Отчет по изысканиям в устье Печоры 1926-1934 гг. и физико-географический очерк. Архангельск:. 1935. 135 с.

37. Лупачев Ю. В., Скришунов Н.А. Течение и водообмен в Печорской губе // Труды ГОИН. 1979. Вып. 143. С.83-101.

38. Полонский В.Ф. Распределение стока воды в устьевой области Печоры и тенденция его изменения // Труды ГОИН. 1984. Вып. 172. С 96-110.

39. Мискевич И.В. Гидрохимический режим Печорского моря // С.Ф. Огородников и история Российского флота.: Тезисы докладов международной научной конференции. Архангельск, 1996. Ч. 2. С. 26-29.

40. Скибинский Л.Э. Современное состояние биотопа Печорской губы // Ш Международная конференция "Поморье в Баренц регионе: экология, экономика, социальные проблемы, культура" Архангельск, 1997. С. 111-112.

41. Протопопов И. Д Несколько данных о гидрологическом режиме Мезени // Исследование морей СССР. Изд. ГГИ. 1932. Вып. 16. С.87-102.

42. Материалы совместной выездной сессии УрО РАН, Отделения физико технических проблем энергетики РАН, Отделения геологии, геофизики геохимии о горного дела РАН и Отд. экономики РАН./ под. ред. Рощевского М.П. Сыктывкар 2001. С. 4 -6.

43. Евсеев А.В., Красовская Т. М. Эколого-географические особенности природной среды районов Крайнего Севера России. Смоленск 1996. 232 с.

44. Губайдуллин М.Г., Зеленков В.М., Чернов В.В. Юдахин Ф.Н. Экологические проблемы освоения нефтегазовых месторождений севера Тимано-печорской провинции // Экологические проблемы Европейского Севера. Екатеринбург. 1996. С. 184-194.

45. Максимова М.П., Брусиловский С. А. Анализ источников, распределения и трансформации загрязняющих веществ в прибрежных водах морей Российской Арктики // Биологические ресурсы прибрежья российской Арктики. М:.ВНИР0.2000. С. 70-73.

46. Ежегодники качества морских вод по гидрохимическим показателям. УГМС, Гидро-метеоиздат, 1989,1990,1991,1992,1993,1994,1995 гг.

47. Коротаева Л.Г., Шлычкова В.В., Никоноров А.М., Фадеев Ф.Ф. Содержание хлорорга-нических пестицидов в поверхностных водах России // Водные ресурсы. 1998. том 25. JVa 1. С. 50-56.

48. Руководство по методам химического анализа морских вод / Под ред. Орадовского С.С. // Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 208 с.

49. Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов / Под ред. Сапожникова В.В. // М.: Изд. ВНИРО, 1988. 119 с.

50. Тьюки Д. Анализ результатов наблюдений. Разведочный анализ. М.: Мир. 1981.693 с.

51. Мостеллер Ф., Тьюки Д. Анализ данных и регрессия.Вып. 1.М.:Финансы и статистика. 1982. 318 с.

52. Хьюбер П. Робастность в статистике М.: Мир. 1984. 303 с.

53. Хампель Ф., Рончети Э., Рауссеу П., Штаэдь Ф. Робастность в статистике М.: Мир. 1989. 512 с.

54. Мискевич И.В., Боголицын К.Г. Гидрохимия приливных устьев рек: методы расчетов и прогнозирования. Архангельск 2001. 125 с.

55. Гире А А , Кантратович К.В. Методы долгосрочных прогнозов погоды. Л. Гидрометео-издат., 1978, 343 с.

56. Скибинский Л.Э. Выбор основных направлений экологических исследований при определении критических нагрузок на морские, прибрежные и устьевые биотопы // География Мирового океана и картография. / Труды XI съезда РГО. Т.З. СПб. 2000. С. 98101.

57. Скибинский Л.Э. Географические аспекты изменчивости содержания растворенного кислорода в устьевых и прибрежных биотопах различного морфометрического типа II Геодинамика и геоэкология. Материалы международной конференции. Архангельск, 1999. С. 332-335.

58. Михайлов В.Н. Устья рек России и сопредельных стран: прошлое, настоящее и будущее. М.: Геос, 1997.413 с.

59. Федоров К.Н. Физическая природа и структура океанических фронтов. Л.: Гидроме-теоиздат, 1983. 296 с.

60. Скибинский Л.Э. Синергетические процессы в водных экосистемах на примере Горла Белого моря // Антропогенное воздействие на природу Севера и его экологические последствия. Тезисы докладов. Апатиты 1998. С. 97-98.

61. Филатов Н.Н., Шилов И.О. Исследование особенностей изменчивости термогидродинамических полей на основе спутниковой информации (на примере Белого моря) // Исследование Земли из космоса. №3. 1996. С 89-98.

62. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М:. «Мир», 1990. 342 с.

63. Матюшенко В. А. Многопараметрический зонд «Дельфин М» // // Материалы Межд. Научно-технической конференции: «Современные методы и средства исследования Мирового океана МСОИ-98» М:. ИОРАН С. 74.

64. Поздняков Д.В., Кондратьев К.Я. Дистанционное зондирование природных вод в видимом диапазоне спектра. Пути решения обратных задач // Исследование Земли из космоса. № 2, 1997. С 3-27.

65. Поздняков Д.В., Кондратьев К.Я. Дистанционное зондирование природных вод в видимом диапазоне спектра. Пути решения обратных задач. // Исследование Земли из космоса. №3, 1997. С 3-23.

66. JerlovN.G. Rep. Swed. Deep-Sea Exped., 3, №1, 1951. 118 с.

67. Матюшенко В.А. Современное состояние и проблемы дистанционного мониторинга вод шельфовых морей / В кн. Литосфера и гидросфера Европейского Севера России. Геоэкологические проблемы. УрО РАН, Екатеринбург. 2001. С. 299-319.

68. Лукин Л.Р., Матюшенко В. А., Воробьев В. В. Гидрооптическая структура вод восточной части Белого моря // Оптика атмосферы и океана. Т. 11. № 1.1988. С. 61-64.

69. Айтбулатов НА., Матюшенко В.А., Шевченко В.П. и др. Новые данные о поперечной структуре латеральных n0t0k0ib взвешенного вещества по периферии // Геоэкология 1999. С. 246-248.

70. Мискевич И.В. Гидрохимические аномалии устьев рек Субарктики // Человек и стихия. 1988. С. 95-96.

71. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Т. I. Вып. 9. Бассейн Печоры. Л: Гидрометеоиздат, 1985. 149 с.

72. Максимова М.П. Содержание биогенных элементов и баланс азота, фосфора, кремния в Белом море// Океанология. 1978. т18, вып. 17, С. 58-63.

73. Гордеев В.В., Джамалов Р.Г. Зекцер И.С. и др. Оценка выноса биогенных элементов с речным и подземным стоком в окраинные моря российской Арктики // Водные ресурсы. 1999. т 26, вып. 2, С. 206-211.

74. Брызгало В.А., Иванов В.В. Экологические последствия антропогенного воздействия на устьевые области рек бассейнов Арктических морей России. Экологическая химия т 8 вып. 4,1999 г. С- П, Изд. Теза. С 224-241.

75. Вернадский В.И. Изб. сочинения. Т.5. Биосфера. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 85 с.

76. Хорн Р. Морская химия. М.: Мир. 1972. 399 с.

77. Лебедев В.Л. Граничные поверхности в океане. М.: Изд-во Московского университета, 1986. 192 с.

78. Лисицын А.П., Емельянов Е.М. Геохимический смысл океанских и морских барьеров и барьерных зон, их классификация и роль в седиментогенезе и рудообразование // Геология океанов и морей. Доклад. 6 Всес. Школы морской геол., М.:. 1984 С. 220-222.

79. Емельянов Е.М. Важнейшие геохимические барьерные зоны в океане (на примере Атлантического океана). М.: Известия АН СССР. Геогр. серия. № 3. 1984. С.39-53.

80. Емельянов Е.М. Геохимические барьеры и барьерные зоны и их роль в седиментогенезе// Геохимия осадочного процесса в Балтийском море. М.: Наука. 1986. С. 5-24.

81. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Антропогенная экология океана. Л.: Гидрометеоиздат. 1988. 528 с.

82. Емельянов Е.М. Барьерные зоны в океане. Калининград: Изд-во «Янтарный сказ». 1998.411 с.

83. Перельман А. И. Геохимия ландшафта М.: Изд-во «Астрея-2000», 1999. 763 с.

84. Малютин А.Н., Лапин И. А. распределение растворенных форм металлов и органического вещества гумусовой природы в эстуарии р. Северная Двина Двинская губа Белого моря // Водные ресурсы. 1991. №1, С. 73 -77.

85. Скибинский Л.Э. Геохимические барьеры и их роль в загрязнении Белого моря // под ред. Лисицына А.П. Материалы 14 Международной школы по морской геологии С223-224.

86. Кукина С.Е., Калафат А., Реголи Ф., Хумпель X. Тяжелые металлы в эстуарии реки Северная Двина // Материалы Международной научной конференции, посвященной 10-летиго со дня образования ИЭПС УрО РАН Архангельск, 2000. С. 224.

87. Гордеев В.В. Речной сток в океан и черты его геохимии М: Наука, 1983. 159 с.

88. Скибинский Л.Э., Романкевич Е.А., Иванов Г.И. и др. Экологическое состояние Печорское моря / в кн. Печорское море. Опыт системных исследований. М.: НИП -«море» 2003. С. 365-392.

89. Лупачев Ю.В., Скибинский Л.Э., Инжебейкин Ю.И., Таптыгин М.Ю. О некоторых аспектах взаимодействия реки и моря в устьевых экосистемах Баренцева региона // Ш Международная конференция. Архангельск, 1997. С. 44-45.

90. Романкевич Е.А Геохимия органического вещества М.: Наука, 1977г. 388 с.

91. Лаппо С. Д. Океанографический справочник арктических морей СССР (Общая лоция) М.-Л., Изд-во Главсерморпути, 1940. 182 с.

92. Герщинович Д.Е., Муромцев М.А Естественные районы Мирового океана// Биотическая основа распределения морских организмов. М.: Наука. 1986. С. 90-108.

93. Семенов В.Н. классификация морских бассейнов бореально-арктической зоны : экологический подход. Апатиты. 1988. 26 с.

94. Семенов В.Н. Систематика и экология морских бассейнов Севера на разных этапах изоляции. Апатиты. 1988. 45 с

95. Самойлов И.В. Устья рек М.: Географгиз, 1952, 526 с.

96. Симанов АИ. Гидрология и гидрохимия устьевого взморья. М.: Гидрометеоиздат, 1969. 230 с. Лупачёв Ю, В, Динамическое взаимодействия морских речных вод в приливных устьях рек/ Труды ГОИН. вып. 172. 1984. С. 64- 82.

97. Сафьянов Г.А. Эстуарии. М.: Мысль. 1987. 189 с.

98. Каплин П. А Фиордовые побережья Советского Союза. М.: Изд. АН СССР. 1962.183 с.

99. Суздальский О.В. Вопросы картирования прибрежного мелководья Баранцева и Белого морей. // Труды ВНИИОкеангеологии. СПб. 96 с.

100. Дерюгин К.М. К гидрологии Белого моря // Записки по гидрографии. 1923. Т. 47. С. 35-80.

101. Дерюгин К.М. Фауна Белого моря и условия ее существования // Исследования морей СССР. Л., 1928. Вып. 7-8. 511с.

102. Лупачев Ю. В. Особенности процесса смешивания речных и морских вод в южной части Белого моря // Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря. Спб., 1995. С. 44-45.

103. Мухомедияров Ф.Б. О динамике и структуре локальных популяций сельдей в заливах Белого моря//Биология Беломорской сельди. Л:. 1975. С. 109-125.

104. Каплин ПА., Леонтьев O.K., Лукьянова С.А., Никифоров Л.Г. Берега. М.: Мысль. 1991. С. 6-15.

105. Елисов В.В Исследование фронтальных зон Белого моря. Метеорология и гидрология, 1996, № з, с. 74-82.

106. Елисов В.В. Оценка водного, теплового и солевого балансов Белого моря. Метеорология и гидрология, 1997, № 9, с. 81-96.

107. Скибинский Л.Э., Таптыгин М.Ю. Экологические исследования Горла Белого моря. // Материалы Международной научной конференции, посвященной 10-летию со дня образования ИЭПС УрО РАН Архангельск, 2000. С. 224.

108. Яковлева Т.В. Распределение тяжелых минералов в донных отложениях Мурмана, Воронки и Горла Белого моря. // Донные отложения и биогеоценозы Баренцева и Белого морей. Апатиты, КФАН, 1974. С. 55-64.

109. Павладис Ю. А., Щербаков В. А, Шевченко А. Я. Глинистые минералы донных осадков шельфа Кубы и Белого моря : геология и климат сопоставления. Океанология. 1995. Т. 35. № 1. С. 121-127.

110. Алексеев В.В. Некоторые аспекты динамики биогенных образований в современных морских осадках // Донные отложения и биогеоценозы Баренцева и Белого морей. Апатиты, КФАН, 1974. С. 33-37.

111. Одум Ю. Экология., Т.1., М.: Мир, 1986. 326 с.

112. Лупачев Ю.В. Физические закономерности взаимодействия и смешения речных и морских вод в устьевых областях рек. // Исследование океанов и морей .вып. 2 СПб: Гидрометеоиздат, 1995. 276 с.

113. Альтшулер В. М. Практические вопросы анализа и расчёта морских приливов,- Л.: Гидрометиздат. 1966.311с.

114. Аникиев BJB. Краткопериодные геохимические процессы и загрязнение океана. М.: Наука, 1987. 193 с.

115. Протопопов И.Д. О гидрологическом режиме устья р. Мезени. Хозяйство Севера, № 11-12. 1987. 245 с.

116. Найденова В.И. Гидрохимическая характеристика средних и больших рек ЕТ СССР. М. Гидрометиздат, 1971 г. С117-121.

117. Мотычко В.В. Экологическая характеристика Печорской губы по данным мониторинга 1994-1995 гг. //Труды ВНИИОкеангеологии. Вопросы картирования прибрежного мелководья Баранцева и Белого морей/ под ред. Суздальского О.В. СПб. С. 84-95.

118. Лукин А.А., Даувальтер В.А., Новоселов А.П. Экосистема Печоры в современных условиях. Апатиты 2000. 192 с.

119. Лупачев Ю. В., Скрилтунов НА. Течение и водообмен в Печорской губе // Труды ГОИН. 1979. Вып. 143. С.83-101.

120. Брызгало В.А., Иванов В.В. Гидрохимический режим реки Печоры в условиях антропогенного воздействия.// Экологическая химия т 8, вып. 2,1999 г. С П, Изд. Теза, С. 91-100.

121. Брызгало В.А., Иванов В.В., Шевнина Е.В. Изменчивость стока растворенных веществ в бассейне реки Печоры в условиях интенсивного антропогенного воздействия. Экологическая химия т 9, вып. 3, 2000 г. С П, Изд. Теза. С. 180-190.

122. Зильберштейн О. А. Взаимодействие приливов и нагонов в Печорской губе.// Труды ГОИН, М. Гидрометиздат, 1987 г. 26-34 с.

123. Лупачев Ю. В. Гидрологические условия устьевой области Печоры и их возможные изменения при изъятие части стока из бассейна // Труды ГОИН. 1979. Вып. 143. с.49-68.

124. Petrova V.I., Donyushevskaya A.I. Ext. Abstr. Helsinki: RIL, 1994. P. 298-299.

125. Скибинский Л.Э., Таптыгин М.Ю. Исследование экосистемы Баренцева моря в районе острова Колгуев // Ш Международная конференция "Поморье в Баренц-регионе: экология, экономика, социальные проблемы, культура".: Тезисы докладов. Архангельск, 1997. С. 110.

126. Arctic Pollution Issues: A State of the Arctic Environment Report. Publication by AMAP. Oslo. Norwey. 1997. 37 c.

127. Скибинский Л.Э., Инжебейкин Ю.И. Загрязнение вод и донных осадков устья Северной Двины // С.Ф. Огородников и история Российского флота. Архангельск, 1996. Ч. 2. С.18-20.

128. Инжебейкин Ю.И., Скибинский Л.Э. Особенности изменчивости гидрологических элементов Унской губы // С.Ф. Огородников и история Российского флота. Тезисы докладов международной научной конференции. Архангельск, 1996. Ч. 2. С. 20-24.

129. Лукин Л.Р., Мискевич И.В. Гидрологические и гидрохимические показатели вод Унской губы Белого моря // Вопросы промысловой океанологии Северного бассейна ПИНРО. Мурманск, 1989.149 с.

130. Dronkers Y., Wim van Leussen. Physical processes in estuaries // Springer-Verlag, 1988, 650 P.

131. Бреховских В.Ф. Гидрофизические факторы формирования кислородного режима водоемов. М.: Наука, 1988. 168 с.

132. Sharp J.H., Culberson Ch.H., Crush T.M., The chemestry of the Delawar estuary., General considerations. Limnol and oceanogr., 1982., 27, no 6, 1015-1028.

133. Hammon B.V., Hannon E.J. Estimating relations between time series. J.Geophys. Res., 1963, v.68, N 21, P 6033-6042.

134. Максимова М.П. Экосистема Белого моря и проблемы, связанные с ее изучением // VTII Региональная практическая конференция. Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря. Архангельск. 2001. С 14-18.

135. Кузнецов B.C., Мискевич И.В. Анализ изменчивости содержания кислорода в водах дельты Северной Двины в зимнюю Межень // Экология Северной Двины. Архангельск. ЭЛПА. 1999. С. 126-130.

136. Матишов Г.Г. и др. Кольский залив: океанография, биология, экосистемы, поллю-танты. Аппатиты. 1997 г. 265 с.

137. Суздальский О.В. и др. Геоэкология участков Белого, Баренцево и Карского морей // •Материалы международной конференции. Экология Северных территорий России. Проблемы, Прогноз, Ситуации, Пути развития, решения. Архангельск, 2002. С. 233238.

138. Страхов Н.М. Осадкообразование в Черном море. // Образование осадков в современных водоемах. М.: Изд. АН СССР, 1954. С. 81-136.

139. Вернадский В.И. Избранные труды по истории науки. М. Наука. 1981. 360 с.

140. Бреховских В.Ф., Дебольская Е.И., Дебольский В.К., Мордасов М.А. Исследование процессов распространения загрязняющих веществ в приливных устьях северных рек // Водные ресурсы. 1997. Т.24 № 5. С 532-536.

141. Мак-Доуэлл Д.М., О Коннор Б. А. Гидравлика приливных устьев рек. М.: Энерго-атомиздат, 1983.

142. Матишов Г.Г., Зуев А.Н., Денисов В.В. Моделирование последствий разлива нефтяных углеводородов в пелагиали Баренцева моря (на примере Штокмановского газокон-денсатногоместорождения)//ДАН. 1997.Т. 353. №3. С. 398-401.

143. Крапивин В.Ф. Имитационная модель для изучения динамики загрязнений в Арктическом бассейне//Океанология. 1995. Т. 35. №. 3. С. 366-375.

144. Якушев Е.В., Михайловский Г.Е. Моделирование химико- биологических циклов в Белом море. Расчет сезонной изменчивости фосфора, азота и кислорода // Океанология. 1993. Т. 33. №. 5. С. 695-702.

145. Айтбулатов H.A., Артюхин Ю.В. Геэкология шельфа и берегов Мирового океана. СП: Гидрометеоиздат, 1993. 304 с.

146. Мур Дж.В., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. М.: МИР. 1987. 285 с

147. Патин С. А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. М., ВНИРО, 1997.