Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Распространение нефтяных углеводородов в экосистемах Баренцева моря

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Распространение нефтяных углеводородов в экосистемах Баренцева моря"

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГЗ од

' 1 :::.? 1338

На правах рукописи ИЛЬИН Геннадий Васильевич

РАСПРОСТРАНЕНИЕ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ЭКОСИСТЕМАХ БАРЕНЦЕВА МОРЯ

11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Ростов-на-Дону 1998

Работа выполнена в Мурманском морском биологическо институте Кольского научного центра Российской академии наук

Научные руководители - доктор географических наук, ака

демик РАН, профессор Г.Г.Матн шов;

доктор геолого-минералогически наук, профессор Ю.П.Хрусталев

Официальные оппоненты: доктор географических наук, про

фессор Ю.А.Федоров;

кандидат географических наук, до цент Г.П.Долженко

Ведущая организация: Полярный научно-исследовательски] институт рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М.Книпо вича

Защита состоится 1998 г. в 13 час. на заседани

Специализированного совета (К 063.52.17) по присуждению ученс степени кандидата наук в Ростовском государственном универа тете по адресу: 344090, г.Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 40, геолог« географический факультет, аудитория 210.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовског государственного университета.

Автореферат разослан " " 1998 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, к.г.н., доцент

ТАХмагина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Баренцево море наиболее освоено в хо-ственном отношении среди других арктических морей России, сь развито транспортное судоходство, промышленное рыболов-о, добывается 13 % общероссийского вылова рыбы и других >мысловых объектов. В последние годы в море развивается нол вид деятельности несущий потенциальную угрозу уникальным системам и биоресурсам Баренцева моря - добыча и разведка еводородного сырья.

Принятие необходимых мер по предотвращению загрязнения го водоема невозможно без всестороннего анализа современно-уровня накопления нефтяных углеводородов и обобщения гющихся представлений об их распространении в разных эле-ггах экосистем Баренцева моря.

Цель и задачи работы: установить общие черты и характере особенности современного состояния загрязненности элемен-I экосистем Баренцева моря нефтяными углеводородами, вклю-[ оценку индивидуального состава и уровень концентраций углеводов, их географическое распространение в основных компотах экосистем - вода, донные отложения, биотические сооб-ства.

В связи с этим поставлены задачи:

1) обобщить имеющийся материал о загрязнении вод нефте-эдуктами, выявить характерные черты распределения углеводо-{ов в водных массах Баренцева моря;

2) определить и проанализировать качественный и количе-енный состав углеводородов в донных отложениях, охарактери-1ать пути их поступления;

3) определить современный уровень содержания углеводоро-t в гидробионтах Баренцева моря, оценить степень загрязнении нефтяными углеводородами биотической компоненты ба-[цевоморских экосистем;

4) выявить очаги нефтяного загрязнения основных компонен-\ экосистем Баренцева моря, дать оценку современного энового" уровня загрязнения экосистем и охарактеризовать пути ггупления нефтяных углеводородов.

Материалы и методы. В основу диссертации положены мат риалы, полученные автором в результате экспедиционных исслед ваний, выполненных Мурманским морским биологическим инст тутом с 1985 по 1996 гг. В работе использованы также материал Мурманского УГМС, опубликованные материалы научных иссл дований ПИНРО, данные других литературных источников.

При проведении комплесных исследований использован общепринятые стандартные методы, применяемые в химии, гидр логии, гидрохимии, гидробиологии и геологии. Содержание нефт продуктов в воде определено методом инфракрасной спектроме рии и ультрафиолетовой флуориметрии в лабораториях Мурма ского УГМС и Финского института морских исследований. Проб донных отложений и бентосных организмов отбирались дночерп телями ван-Вина и "Океан". Для химического анализа отобр; верхний трехсантиметровый слой донных отложений. Гидробионт отбирались по видам и тщательно отмывались от грунта в прижл ненном состоянии. Рыбы выловлены с помощью трала. До проЕ дения химического анализа все пробы грунта и гидробионтов хр нились в условиях глубокой заморозки (-20 °С). Для количестве ного определения углеводородов, их группового и индивидуальн го состава использовали методы колоночной и газовой хромат графии, масс-спектрометрии. Анализ углеводородов проведен в л бораториях фирмы "Совелан-Арома" (г. Москва), Unilab Anal) As (Норвегия), в лабораториях ПИНРО и Ростовского госуниве ситета.

Личный вклад автора: непосредственное участие в 20 морск: экспедициях, сбор, первичная обработка и научный анализ факт ческого материала. По результатам исследований автором или и учным коллективом с участием автора написаны научн исследовательские отчеты, статьи и монографии, где, в основном, был проанализирован собранный материал, определены структу и основные результаты диссертации.

Научная новизна: - на основании впервые проведенной систематизации, обобщен литературных и оригинальных данных показан реальный урове: накопления нефтяных углеводородов (НУВ) в основных элеме тах баренцевоморских экосистем - в воде и льдах, в донных отл жениях, в биоте;

1Н анализ группового и индивидуального состава углеводоро-в, определены вероятные источники поступления и пути рас-остранения нефтяных углеводородов в регионе; лявлены особенности распределения и накопления различных упп углеводородов в основных элементах баренцевоморских осистем.

Практическая значимость. Результаты исследований являют-;овременной фоновой оценкой уровня загрязнения экосистем более продуктивной и хозяйственно важной части Баренцева 1Я - его южной половины. Содержащиеся в работе данные и вы-ы служат основой для организации мониторинга экологическо-юстояния Баренцева моря и прогноза тенденции экологических енений в бареицевоморских экосистемах. Полученный материал кет быть использован для проведения эколого-географической 1сртизы при планировании стратегии промышленного развития юнц-региона и хозяйственного использования Баренцевомор-го шельфа.

Основные защищаемые положения: :фтяные углеводороды обнаружены во всех элементах баренце-юморских экосистем - в воде, ледовом покрове, в донных от-южениях, в тканях животных и растений;

юграфическое распространение нефтяных углеводородов в ком-тонентах экосистем моря определяется комплексом экологиче-;ких факторов и физиологическими особенностями гидробион-гов;

юрмирование ареалов загрязнения экосистем Баренцева моря эпределяется взаимодействием антропогенных и природных факторов;

пвекция вод Северо-Атлантического течения и атмосферный пе-эенос являются важными механизмами распространения НУВ в жосистемах центральной части моря. Экосистемы прибрежной юны загрязняются в результате хозяйственной деятельности че-товека;

овременный уровень концентрации исследованных групп углеводородов в экосистемах Баренцева моря невелик, по сравнению : другими морями Европейского Севера.

Апробация работы. Основные положения и важнейшие ре-ьтаты диссертации изложены в публикациях соискателя, а также

докладывались диссертантом и обсуждались на: Всесоюзных к< ференциях (1985, 1987, 1988, 1989 гг.) в г. Мурманске; III-м Съе: советских океанологов (Ленинград, 1987), симпозиуме "Оценка стояния морских и эстуарных экосистем Печорского и ю западной части Карского морей, устьевых частей Оби и Енис< (Санкт-Петербург, 1994), "Seminar on Biotechnology for Marine Spills and Contaminated Soils in Cold Climate (Finland, Espoo, 19S Международной конференции "Экологические исследования ше фа Баренцева и Карского морей в зоне нефтегазовых месторож ний" (Мурманск, 1995); Международной научно-практичес! конференции "Методология и процедура оценки воздействия м ской нефтегазовой индустрии на окружающую среду Арктш (Мурманск, 1996), Международной конференции "Экологичссь мониторинг морей Западной Арктики" (Мурманск, 1997).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из вве ния, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий обт работы страниц, включает •?/.. рисунков и таблиц. Спи литературы включает названий, в том числе на иностраш языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БАРЕНЦЕВА МОРЯ

Динамика вод моря, их гидрохимический режим и терме линная структура определяются многими природными фактора в том числе: суровым полярным климатом, ледовыми условия энерго- и массообменом с сопредельными морями. Важную р' играет топография шельфа. Распространяясь по желобам, воды лантического и арктического происхождения переносят и nepej пределяют по акватории моря биогенные соединения и загрязни щие вещества.

1.1.0сновные водные массы и течения

Сложная система краевых и поперечных желобов, раз зающих поверхность Баренцевоморского шельфа, открывает с бодный доступ для тепло- и массообмена вод Севе

тантического течения с полярными водами. Теплые воды Норд-[ского и Западно-Шпицбергенского течений, поступающие с за-[а и северо-запада, при взаимодействии с холодными арктиче-[ми водами образуют полярный гидрофронт. Особенностью во->бмена является его высокая интенсивность, в среднем воды эенцева моря полностью обмениваются за 2-3 года. С запада по-пает более 60 %, а с востока - около 30 % всех вод, поступающих ope (Федосов и др., 1960). Выделяется четыре основных типа вод: [антические, полярные, прибрежные и донные (Тимофеев, 1945; вицкий, 1959). В рамках основных типов выделяют несколько щых масс, обладающих собственными характерными признака-(Клепиков и др., 1985; Цехоцкая, 1985).

1.2. Температурный и соленостный режим

Распределение температуры в водах Баренцева моря характе-¡уется ее общим понижением с юго-запада на северо-восток. Ми-«альная температура в верхнем слое вод (-1.9 °С) наблюдается в рте-начале апреля. Придонные воды желобов и впадин цент-1Ьной и северной частей моря сохраняют отрицательную темпе-гуру на протяжении всего года. Максимальных значений темпе-гура достигает в августе. Амплитуда сезонных колебаний состав-гг около 8 °С.

Соленость вод Баренцева моря остается высокой (34.58 %о) в течение всего года. Поверхностный слой вод прибрежной 1ы и юго-западной части моря (так называемое Печорское море) :пресняется в теплый период года до 32-33 %о. Солоноватые и :пресненные прибрежные воды (до 27 %о) занимают верхний метровый слой и прижимаются, в большей мере, к Большезе-1ьскому побережью.

1.3. Гидрохимические процессы в экосистемах моря

Решающим импульсом для интенсивной вегетации фито-шктона служит развитие плотностной стратификации вод 1ВИНОВ, 1990). В период гидрологического лета в верхнем 30-метровом слое вод устанавливается дефицит минеральных сое-1сний биогенных веществ, который сохраняется до сентября. В ie полярного гидрофронта и близ крупных возвышенностей рмируются квазистационарные апвеллинги, обогащающие тро-генный слой биогенами. Насыщенность вод кислородом зимой опускается ниже 87 %.

1.4. Анализ баренцевоморских экосистем

Подводные желоба очерчивают биогеографические границы море и служат ориентирами местоположения продуктивных зо Хотя интенсивность циркуляции вод, перенос тепла, солей и прим сей по системе желобов зависит от межгодовых и вековых колеб ний объема потока и скорости течения Гольфстрима, направле ность основных потоков воды в Баренцевом море постоянна и св зана с топографией дна. В зависимости от сложившегося комплек абиотических и биотических факторов определяют различно орг низованные экосистемы. Они являются основным производител< органического вещества, которое в итоге трансформируется в пр мысловую продукцию. Исследованиям закономерностей их разв тия и функционирования посвящено множество работ. В последн годы комплексный анализ функционирования баренцевоморск экосистем в связи с увеличившимся антропогенным прессом дан работах Г.Г.Матишова (1989, 1990, 1992); Д.Г.Матишова (19' 1991), С.Ф.Тимофеева (1996).

1.5. Роль антропогенных факторов в современной динамике экосистем моря

С середины 60-х годов с развитием рыболовства, становлек ем дизельного и атомного флотов, разведкой нефти и газа, антр погенное воздействие на развитие морских экосистем Западн Арктики приобретает все более отрицательный характер и по м; штабам сравнимо с природными факторами (Матишов, 199 Наибольшая антропогенная нагрузка оказывается на самые п{ дуктивные (южные) районы моря, на долю которых приходит 80 % вылова ценных видов рыб. Биомасса промысловых живота в этом бассейне снизилась более чем в три раза, в том числе, причинам, вызванным антропогенной нагрузкой (Килеженко, 19' Матишов, 1992). Результатом хозяйственной деятельности на бе] гу явился рост загрязнения заливов, губ, фиордов и прибрежн зоны Мурманского берега. Нагляднее всего антропогенное возд< ствие прослеживается на экосистеме Кольского залива. По ма' риалам Мурманскоблкомэкологии, в 1996 г. в залив попало бо; 100 млн м3 неочищенных вод, около 54 т нефти и нефтепродукт« более 4 тыс. т взвешенных веществ, около 90 т СПАВ (Источни ..., 1996). В результате длительного загрязнения из фауны залп исчезли многие виды зоопланктона, бентоса, рыб (Киреева и д

91). За 4 года эксплуатации нефтяного месторождения на о. Кол-ев концентрация НУВ в донных отложениях близ острова воз-сла в 6 раз. Гидробионты в этом районе накапливают в тканях фтяных и ароматических углеводородов больше, чем в других йонах Баренцева моря.

Глава 2. НЕФТЕПРОДУКТЫ В ВОДАХ И ЛЬДАХ БАРЕНЦЕВА МОРЯ

2.1. Характерные черты нефтяного загрязнения вод центральной части моря

В Баренцево море нефтепродукты поступают с промышлен-1ми и бытовыми стоками, в результате деятельности рыбопро-лслового, торгового, военного флотов и сервисных баз, при водо->мене с сопредельными морями и с атмосферными осадками. Роль ждого из этих источников нефтепродуктов не определена в пол-т мере. Особенностью загрязнения вод является значительная риабельность концентраций НУВ, вызванная динамичностью еды распространения. В определенной мере распространение за-язняющих веществ, в том числе нефтепродуктов, осуществляется »стоянными течениями. Авиационные наблюдения позволили вы-ить, что на западе моря наиболее загрязнены районы Южно-[пицбергенского, Зюйдкапского, Медвежинского течений, Север->й и Южной ветвей Нордкапского течения. В центральной части зря в большей степени загрязняются вода фронтальной зоны, облеванной Центральным течением и Центральной ветвью ордкапского течения. В восточной части моря чаще всего загряз-нными оказываются участки акватории вдоль арх. Новая Земля.

Одним из источником нефтяного загрязнения вод, донных отменяй и биоты Баренцева моря стали воды системы Северо-глантического течения. Согласно данными Мурманского УГМС ПИНРО, поступление нефти и нефтепродуктов с атлантическими дами в Баренцево море ориентировочно можно оценить величи-1Й 2.4 млн т в год. В открытых районах Баренцева моря перенос фти и нефтепродуктов осуществляется, в основном, системой эрдкапского течения. По наблюдениям ПИНРО, содержание УВ в водах Нордкапского течения на западе моря превышет ПДК 10-15 раз. Более высокие концентрации зарегистрированы в во-

дах прибрежной зоны Норвегии (Килеженко, 1991). В Баренцево море диапазон концентраций НУВ составляет от 0 до 0.05 мг/л. 01 ласти повышенных концентраций локализованы в основном, вдо; основных ветвей теплых течений, в области полярной фронтально зоны, а также в районах интенсивного рыбного промысла и суд ходства. Среднемноголетняя концентрация нефтепродуктов в з падных районах выше (0.030 мг/л), чем в восточных (0.026 мг/л).

2.2. Распределение и динамика нефтепродуктов в водах

юго-восточной части (Печорское море) Печорское море - юго-восточная часть Баренцева моря, ге графически обособленная, и, вместе с тем, органически связанн с другими районами. Здесь ведется добыча неф' (о. Колгуев), существует морской терминал для транспортиров] добытого сырья, ведется разведочное бурение и подготовка к э* плуатации Приразломного нефтяного месторождения. По матери лам авианаблюдений, проводимых Мурманским УГМС, интенс^ ность нефтяного загрязнения поверхностных вод региона в ви пленки составляет около 2 баллов (Ежегодник ..., 1988-1991). На более загрязнены прибрежные районы (Матишов, 1991). По срс немноголетним данным, воды Печорского моря содержат око 0.03 мг/л нефтяных углеводородов (Ежегодник ..., 1993). Исслсдог ния, проведенные в прибрежье о. Колгуев вблизи нефтедоб вающего комплекса, в 1989 г. не зарегистрировали концентрац нефтяных углеводородов выше 0.05 мг/л. В то же время загрязш ность донных отложений в области подводного дюкера возросла 6 раз по сравнению с 1985 г. (Плотицина, 1991). Проведенные на: в 1993 г. совместно с финскими специалистами исследования по! зали низкий уровень загрязнения вод моря - в среднем 0.0025 мг Максимальное загрязнение (0.04 мг/л) отмечено у о. Долгий (рай нефтяных месторождений). Отдельные области повышенной кс центрации нефтепродуктов (до 0.012 мг/л) локализованы на ог] ниченных акваториях в водах Беломорского и Колгуе] Печорского течений.

2.3. Содержание и особенности динамики нефтепродуктов в прибрежье Загрязненность вод прибрежных районов Баренцева мс выше, чем вод открытого моря. Основными загрязняющими ф; торами в прибрежье становятся промышленные объекты местнс

ачения, бытовые стоки населенных пунктов, флот, объекты воен->го назначения. По материалам исследований МУГМС, в Барен-:во море со сточными водами предприятий, городов и поселков шадает около 260 т, а с речным стоком - около 52 т нефти и неф-продуктов (Ежегодник ..., 1993). Наиболее загрязнены воды ольского залива. По данным МУГМС, интенсивность покрытия сватории Кольского залива нефтяной пленкой составляет 3-4 бал-I. Средняя концентрация нефтепродуктов в водах залива на прошении нескольких лет удерживается на уровне около 0.05 мг/л. [аксимальное загрязнение вод отмечено в южном и среднем коле-IX залива - наиболее освоенной в хозяйственном отношении части кватории рыбного и торгового портов, места спуска сточных вод $ коллекторов "Облводоканала"). В районах локального загряз-;ния содержание нефтепродуктов превышает ПДК на 1-2 порядка Сиреева и др., 1991; Ежегодник ..., 1993). Загрязнение вод залива эсит хронический характер.

Загрязненность вод в губах Мурманского побережья, по ис-щдованиям ПИНРО, невелика и отвечает условиям, предъявляе-ым для рыбохозяйственных водоемов (Сакулина, Шаляпина, Э91). В губах Большая Волоковая, Мотка, Эйна концентрации гфтепродуктов, превышающие ПДК не зафиксированы. Другие /бы периодически загрязнялись. Основным фактором их загрязне-ия является адвекция вод прибрежного течения в приливо-гливном цикле. Но в ряде хозяйственно используемых губ Гитовка, Малая Волоковая, Ура, Кислуха) степень нефтяного за-эязнения удерживается постоянно на высоком уровне и много-эатно превышает ПДК. Динамика концентраций НУВ в водах губ г позволяет обнаружить определенных временных тенденций и эусловливается, вероятнее всего, эпизодическими сбросами нефте-родуктов и гидрометеорологическими факторами - приливо-гливными теченими, ветровыми нагонами.

2.4. Нефтяное загрязнение-ледового покрова

Важную роль в динамике нефтяного загрязнения играет ледо-эШ покров, занимающий значительную часть акватории Баренце-1 моря. Аккумуляция нефти льдами обусловлена захватом нефте-родуктов из воды при льдообразовании, сорбцией и аккумуляцией шеводородов, поступающих с атмосферными осадками. Дрей-ующие льды способны переносить нефтепродукты на большие

расстояния от источника их выброса. Их нужно рассматривать как фактор очищения, и как фактор загрязнения гидросферы районах таяния льдов). Хотя арктическим морям присущ выноси характер дрейфа льдов, в Баренцевом море льдообмен имеет по! жительный баланс. Из моря выносится 54.4 км3 льда, а приносш 201.7 км3. Большая часть льда приносится через северные пролив Данных о загрязненности снега и льда нефтепродуктами очень \ ло. Мурманским управлением Гидрометеослужбы проведены * блюдения во льдах различного возраста, толщиной от 29 до 165 с т. е. в наиболее характерных для Баренцева моря возрастных ста; ях льда. В целом, снежный и ледовый покров Баренцева моря бо; загрязнен нефтяными углеводородами, чем снег и льды морей I сточного сектора Арктики (Смагин и др., 1987). Основная роль этом, видимо, принадлежит атмосферному переносу углеводород из промышленных центров Северной Европы. Среднее содержав нефтепродуктов в баренцевоморских льдах составляет 0.05 мг/л, северной части моря (севернее 76° с.ш.) концентрация нефтепрод; тов незначительно меньше - 0.03 мг/л. Наиболее высокая конце] рация НУВ отмечается в снежном покрове, подтверждая роль ; мосферного загрязнения льда. Распределение нефтяных yглeвo^ родов в толще льда неравномерно.

Наиболее высокая концентрация нефтепродуктов отмечен, снежном покрове ледовых полей из юго-восточной части моря. С держание нефтепродуктов здесь достигало 0.14-0.24 мг/л и бь: обусловлено, видимо, антропогенным влиянием. Характер расп деления НУВ в толще льда в ПечорскохМ море относительно од] роден, что означает постоянное поступление загрязняющих веще« в этот район.

Таким образом, на акватории Баренцева моря вдоль вел основных теплых течений и полярной фронтальной зоны отмече локальные участки относительно повышенной концентрации ш тепродуктов, хотя в целом уровень содержания НУВ не пре£ шает ПДК (0.05 мг/л) и воды моря остаются чистыми. Больше загрязнению подвергается южная часть Баренцева моря, на ко-рую приходится максимальная антропогенная нагрузка. В ряде : зяйственно используемых губ степень нефтяного загрязнения уд живается постоянно на высоком уровне, превышающем ПДК. наибольшей степени загрязнены воды Кольского залива. Нефтян

'леводороды попадают в Баренцево море с потоком вод системы :плого Северо-Атлантического течения, со сточными водами бере->вых промышленных центров, в результате функционирования лболовного, торгового и военного флотов.

Глава 3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ

Донные отложения являются средой, депонирующей разнооб-азные загрязняющие вещества. В отдельных случаях они становят-1 источником вторичного загрязнения водной толщи. Накопление донных осадках северных морей углеводородов природного и ан-эопогенного происхождения представляет огромную опасность пя арктических экосистем в связи с замедленным темпом биохи-ической и микробиологической деградации этих соединений. Ис-эчником их поступления являются торфяники, потери нефти при 5 добыче, а также разливы, утечки нефтепродуктов при их исполь-эвании и транспортировке. Существенное значение имеет атмо-|>ерный перенос продуктов сжигания углеводородов. Высокая эрбционная способность основных компонентов нефти, аккумуля-ия их тонкозернистыми частицами и гидробионтами обусловли-ают накопление нефтепродуктов в донных отложениях, которые 1ужат более показательным, чем вода, индикатором нефтяного нрязнения морских экосистем. Изучение углеводородного состава энных отложений преследует следующие цели: не является ли это естом разгрузки и захоронения углеводородов нефти, в том числе канцерогенных полициклических ароматических углеводородов; меются ли географические или сезонные закономерности в их на-эплении; а также, на сколько велик в том или ином районе вклад яогенной и антропогенной составляющих в сумму накопленных ^леводородов. Для идентификации углеводородов автохтонного и шохтонного происхождения использовали показатели CPI, отношения пристана к фитану, наличие ПАУ и др. (Plant, Mackie, 1974; орловский, 1977; Миловидова, Кирюхина, 1982; Muir et al., 1992).

3.1. Закономерности накопления нефтяных углеводородов в донных отложениях центрального сектора моря

Сложившийся к настоящему времени уровень концентраций 1зных групп углеводородов в донных отложениях центральной и жной частей Баренцева моря относительно невелик и не приводит

к преобразованию физико-химических свойств осадков. Проведен ные исследования показали наличие в осадках различных классо] углеводородов с широким диапазоном их молекулярной массы.

Структурный состав соединений свидетельствует о при сутствии наряду с углеводородами биогенного происхождения, уг леводородов, существование которых связано с источниками неф тяного загрязнения. Концентрация алифатических углеводородов отложениях Баренцева моря колеблется в довольно узком диапазс не 1.3-2.9 мг/кг сухого осадка. Доминируют низкокипящие алкань Практически повсеместно соотношение HC12-HC22/HC23-HC34 больш 1, что свидетельствует об относительно малой степени преобразс вания углеводородов. Соотношение пристан/фитан варьирует о 0.76 до 1.2, также характеризующем углеводороды нефтяного прс исхождения. В составе ароматических углеводородов присутствую алкилированные би- и трехъядерные арены, наличие которых обу< ловлено нефтяным загрязнением отложений. Суммарная концен' рация ПАУ в современных баренцевоморских отложениях выш чем суммарное содержание би- и трехъядерных аренов. По своем происхождению эти углеводороды относятся, в основном, к пр< дуктам сгорания бензина, нефти, угля и т. д. (Shaw et al., 197 Bjorseth, Olufsen, 1983; Шляхов, 1985). И накопление трехъ- и п< лиядерных аренов в осадках Баренцева моря связано прежде веет по-видимому, с интенсивным судоходством, с поступлением загря няющих веществ извне, чему способствует система теплых течени и атмосферные осадки (Симонов и др., 1974). Уровень концентр ции бенз(а)пирена в баренцевоморских отложениях (от следовь величин до 13.3 мкг/кг) в пять раз ниже, чем в осадках Финско] залива.

Пространственное распределение углеводородов согласует с морфологическими особенностями дна, что позволяет выдели: три зоны, имеющие индивидуальные специфические черты и ра личные источники нефтяного загрязнения. По сравнению с мелк водной шельфовой зоной более загрязнены грунты прибрежья Центрального желоба, включающего Штокмановское газоконде сатное месторождение. В прибрежной зоне доминируют углевод роды нефтяного происхождения. По мере продвижения к централ ной части моря увеличивается доля углеводородов аутигенного пиролитического происхождения. Если загрязненность донных о

сений прибрежья вызывается, по-видимому, сбросом в море мышленных и хозяйственных стоков со Скандинавского и рманского побережий и интенсивным судоходством в незамер-|щих прибрежных водах, то загрязнение отложений Централь-о желоба - с общей загрязненностью вод Баренцева моря и с овиями осадкообразования.

3.2. Алифатические и ароматические углеводороды в донных отложениях Печорского моря В осадках Печорского моря обнаружены углеводороды авто-1ННОГО и аллохтонного происхождения. Они включают углево-юды биогенного, нефтяного и пиролитического источников, гцая концентрация углеводородов в осадках (от 67.7 до 819.7 г/кг) имеет низкие величины по сравнению с западными района-Баренцева моря, где содержание НУВ удерживается в интервале 1.3-3 мг/кг. Повышенное их содержание, от 300 до 700 мкг/кг, эслеживается в центральной части Печорского моря и связано с шространением в этой области вод атлантического генезиса, акже наличием месторождений углеводородного сырья. В соста-НУВ преобладают углеводороды биогенного происхождения -¡-С 19 и С23-С29. В южной части моря превалирует (более 50 %) лппа углеводородов С23-С29. В северной части больший вес имеет ^ппа алканов С15-С19. Благодаря особенностям географического пожения и гидрологического режима водоема, в южных районах :сейна основная роль в накоплении углеводородов принадлежит эсу и захоронению терригенного органического материала. В се-эной части повышается роль факторов, приводящих к накопле-ю автохтонного органического материала. В центральной части ря содержание углеводородов биогенного происхождения сни-ется. Значительно уменьшаются коэффициент СР1 (0.3-1.2) и от-шение пристан/фитан (> 1). Повышено содержание аренов за счет сличения доли би- и трехъядерных соединений и их метилпроиз-дных. Все вышесказанное свидетельствует о наличии в централь-й части Печорского моря источников нефтяного загрязнения, торыми могут являться поступающие с запада загрязненные ат-нтические воды, нефтедобывающий комплекс на о. Колгуев и ес-ггвенная эманация газов над зонами нефтегазонакопления и поидпроводящими зонами (Гончаров и др., 1997).

Выделены полициклические ароматические углеводороды четырьмя и более бензольными кольцами - флуорен, флуорант перилен, бенз(а)антрацен, бенз(а,с+а,Ь)антрацен. Распределен ПАУ на акватории моря указывает на значительное влияние : точника пиролитических углеводородов в области распространен Канино-Печорского течения. По-видимому, эти соединения пос пают, главным образом, с потоком атлантических вод, а част] но - с атмосферными осадками. Общий уровень накопления в ' ложениях бассейна ПАУ и наиболее токсичного углеводор< ного соединения - бенз(а)пирена (максимум - 2.41 мкг/кг сух( осадка) - относительно низок, что свидетельствует о слабом грязнении этого района Баренцева моря.

3.3. Особенности накопления нефтяных углеводородов в донных отложениях прибрежья

По сравнению с открытыми районами моря, загрязненно прибрежья в 3-4 раза выше (Сакулина, Шаляпина, 1991). Прак чески все относительно крупные губы используются рыболовны! транспортными или военными судами для временных или длите ных стоянок. Концентрация нефтепродуктов в донных отложеш таких губ на побережье Западного Мурмана от губы Терибера до губы Малая Волоковая превышает фоновое содержание угле дородов районов вне техногенной деятельности и является резу татом исключительно антропогенной нагрузки, доминирующе! прибрежье среди других факторов нефтяного загрязнения. Ли мало используемые в промышленной деятельности небольшие бы - Кислуха, Завалишина, и кутовые части некоторых губ отно тельно мало загрязнены. Однако даже в этих местах уровень к центрации нефтепродуктов превышает таковые в грунтах отк] тых частей моря.

Состав нефтяных компонентов в загрязнении Кольского лива, испытывающего высокую антропогенную нагрузку, пр ставлен алкано-нафтеновыми углеводородами, смолами и асфа тенами. Доля смол и асфальтенов в составе аккумулированны отложениях нефтепродуктов выше 50 % и свидетельствует о хро ческом характере загрязнения донных осадков. Аномально высо] содержание алкано-нафтеновых углеводородов и смолистых ю понентов отмечено в районе г. Полярный. Величина соотношу ДС12-С22)/ЦС2з-Сз4), равная 1.75, свидетельствует о сравнител!

гдавнем" загрязнении донных отложений нефтью. Несмотря на гчительный пресноводный сток в Кольский залив доля биоген-IX углеводородов в общей сумме невелика и ориентировочно со-шляет 3-10 %. Содержание полициклических ароматических уг-зодородов, в том числе канцерогенных и мутагенных соединений, рьирует в зависимости от источников загрязнения и гидрологи-ских факторов. Максимум их концентрации (Е КПАУ - 70711 мкг/кг) отмечен в районах городов Мурманска и Северомор-а. Концентрация бенз(а)пирена - индикаторного соединения уппы канцерогенов, более чем на порядок превышает ПДК для >чв. Донные отложения на всем протяжении залива по уровню держания нефтепродуктов классифицируются как грязные и :ень грязные. Лишь в устьевой части концентрация всех групп фтепродуктов заметно уменьшается, степень загрязнения отлогий снижается до среднего уровня.

Таким образом, донные отложения Баренцева моря содержат леводороды биогенного происхождения с широким диапазоном шекулярных масс, которые связаны с нефтяным загрязнением :ружающей среды. Пространственное распределение углеводороде имеет специфические черты, позволяющие выделить на аквато-ш моря области, характеризующиеся индивидуальными особеп->стями их накопления и источниками загрязнения. Сложившийся настоящему времени уровень концентраций разных групп углево->родов в донных отложениях Баренцева моря, в целом относи-льно невелик и не может привести к преобразованию физико-шических свойств осадков, за исключением Кольского залива и :дельных губ.

Глава 4. ВЛИЯНИЕ НЕФТИ НА МОРСКИЕ ОРГАНИЗМЫ

Углеводороды в морской среде вступают в сложные взаимо-гношения с морскими организмами. С одной стороны нефть воз-:йствует на организмы (токсикологический аспект), с другой -[дробионты участвуют в трансформации нефтепродуктов, рас-епляя и окисляя углеводородные соединения в процессе мстабо-!зма.

4.1. Углеводороды автохтонного и аллохтонного происхождения в морских организмах и пути их поступления

Различные виды углеводородов синтезируются самими п робионтами. В составе морских организмов отмечены следуюп классы биогенных углеводородов: нормальные алканы, разветвл( ные алканы, алкены, ароматические углеводороды. Как прави обнаруживали лишь несколько членов гомологического ряда ли один доминирующий класс, а иногда только отдельный углевод род. Пристан - углеводород биогенного происхождения, и в ор низмах моллюсков-фильтраторов он может составлять до 50-90 от суммы алифатических УВ (Миронов, Щеукатурина, 197 Планктонные организмы вырабатывают только единичные угле] дородные соединения, которые могут значительно превосходить концентрации все другие компоненты (Зубакина и др., 1986). I ключение составляют микроорганизмы, которые содержат нас щенные УВ с широким диапазоном молекулярных масс и структ Предельно допустимая концентрация углеводородов в гидроби« тах не установлена, поэтому для сравнения используются орган мы из заведомо чистых аваторий. В незагрязненных районах обп содержание углеводородов в моллюсках составляет 100-300 мкг 100 г сырой массы; ароматические соединения не обнаруживаютс мидиях, а в устрицах их содержится до 0.4 мг/кг (Farringti Meyers, 1973). В наиболее загрязненных районах (после разл* нефти) содержание углеводоводов в моллюсках может быть К мг/кг, а при хроническом загрязнении - 10-300 мг/кг (Marchai Cabane, 1980). Основные пути поступления углеводородов в ор низмы морских гидробионтов следующие (Petroleum in the Mar ..., 1975; Farrington, 1991): адсорбция на частицах детрита, с пос. дующим заглатыванием их животными; активный захват раст] ренной и диспергированной нефти (обычно через внешние мемб] ны, чаще через жабры); непосредственное проникновение в кипи ник животного с водой. Растворенные углеводороды улавливают жабрами моллюсков M. edulis с последующей транспортировкой по кровеносной системе или путем пассивной диффузии (Lee et ; 1972а; Riley et al., 1981). Однако при этом не установлено, как основной способ захвата нефтяных углеводородов у двустворчат моллюсков - получение с пищей или поглощение из воды.

4.2. Углеводороды в гидробионтах Баренцева моря

Диапазон нормальных и разветвленных алканов в гидроби-гах Баренцева моря составляет ряд от нСю до нС2б и от Си до С20 >тветственно. Несмотря на наличие углеводородов, характери-ощих нефтяное загрязнение, доминируют углеводороды биоген-го происхождения hCis и hCi9, в единичных случаях - нСле и hCis. составе изопреноидов в большинстве случаев преобладает ÍC19. щая концентрация углеводородов составляет 10.3-47.7 мг/100 г рой массы, диапазон нормальных и разветвленных алканов со-тляет ряд от нСю до нСгб и от См до С20. Но в отдельных орга-к и тканях рыб и моллюсков (печень, половые продукты) их со-эжание увеличивается. В большей степени углеводороды накап-вают донные хищные рыбы. К незагрязненным можно отнести :ску и морскую камбалу. Отмечены территориальные различия в коплении углеводородов гидробионтами. В рыбах и моллюсках относительно загрязненных районов моря содержание алифати-жих соединений и ПАУ повышено (Kankaanpaa et al., 1993; Ще-гурина, Серова, 1995). В целом, концентрация ароматических уг-зодородов в тканях гидробионтов невелика и свидетельствует о загрязненности его акватории.

Животные, активно фильтрующие взвесь - исландский грелок Chlamys islandica, модиолус Modiolus modiohts, креветка ndalus borealis, видимо, наиболее быстро реагируют на загряз-иность окружающей среды и накапливают нефтяные углеводоро-в больше остальных беспозвоночных. Относительно высокие нцентрации углеводородов отмечены в мышцах пятнистой зу-гки Anarhichas minor и у других донных хищников - золотистого уня Sebastes marinus, колючего ската Raja radiata. В более загряз-нных районах Печорского моря накопление углеводородов в знях моллюсков и рыб выше.

4.3. Ароматические углеводороды в макрофитах Баренцева моря

Для исследования были взяты водоросли: Laminaria saccharina, digitata, Fuciis vesicidlosus, F. dictichus. Макрофиты собраны в ибрежной зоне о. Колгуев, п-ова Канин, Восточного Мурмана и .ндалакшского залива. Сравнительно высоким уровнем накопле-

ния углеводородов выделяется ламинария. Лидируют по накоп; нию ароматических углеводородов растения, собранные у о. Кс гуев и п-ова Канин. Содержание би- и трехъядерных аренов в эт растениях в 1.5-2 раза выше, чем у макрофитов из прибрежий I сточного Мурмана и Кандалакшского залива (53-57 мкг/кг). Л ал нарии и фукусы независимо от района накапливают преимуи ственно биядерные арены. Наличие нафталинов в углеводорода составе водорослей свидетельствует о существовании нефтянс загрязнения биоты прибрежных районов. Относительно повыш« ное содержание аренов в ламинариевых водорослях близ о. Коли и п-ова Канин обусловлено повышенным уровнем загрязнения эт акваторий.

Содержание бенз(а)пирена (от 0.2 до 2.4 мкг/кг сырого веса исследованных образцах мало, по сравнению с другими региона Мирового океана. Для сравнения, в черноморских фукусах сод жание его достигает 41.2 мкг/кг (Вельдре и др., 1982).

ВЫВОДЫ

1. Адвекция атлантических вод в Баренцево море и разв вленная система теплых течений - наиболее значимые источник! важнейшие пути распространения нефтяных углеводородов в э: системах. Кроме естественных факторов загрязнения - стока с ши, выпадений из атмосферы и массообмена с соседними моря! поступление нефтяных углеводородов связано в Баренцевом мор местными антропогенными источниками: интенсивный рыбн промысел; судоходство; добыча нефти; геолого-геофизические боты и др.

2. Наличие углеводородов нефтяного и пиролизного про хождения прослеживается во всех элементах баренцевоморы экосистем. Баренцево море, по сравнению с другими севе] европейскими морями, остается относительно чистым. Соврем ный уровень содержания углеводородов в воде, донных отложе] ях, в биоте не может привести к изменению экосистем. Исключи составляют отдельные губы и заливы, интенсивно используемы хозяйственной деятельности.

3. Наибольшему загрязнению подвержена южная ча< Баренцева моря, на которую приходится максимальная нагру.

ропогенного воздействия. Загрязненность вод прибрежных рай-1В выше, чем вод открытого моря. Концентрация НУВ в водах ользуемых губ постоянно удерживается на уровне, превы-ощем ПДК. В наибольшей степени загрязнены воды Кольского ива.

4. В среднем уровень нефтяного загрязнения водных масс )енцева моря невысок и не превышает ПДК (0.05 гм/л). Участки (ышенного содержания НУВ в открытой части моря локализу-;я вдоль ветвей основных теплых течений и полярной фронталь-I зоны.

5. Отмечено загрязнение нефтяными углеводородами снежно-и ледового покровов в Баренцевом море. Их накопление обус->лено, по-видимому, атмосферным переносом и выпадением с дками. Высокие концентрации НУВ в снегу и льду отмечены в :ной части моря, вблизи североевропейских промышленных [тров.

6. Нефтяное загрязнение донных отложений прибрежной зо-Мурмана, прослеживается наиболее отчетливо и обусловлено, в ювном, промышленными и хозяйственными стоками со Сканди-!ского и Мурманского побережий, интенсивным судоходством. В цельных губах загрязнение приобрело характер хронического.

7. Нефтяное загрязнение донных отложений глубоководных истей (Центральный желоб) определено гидродинамическими говиями района, способствующими накоплению углеводородов, вносимых водами теплых течений, дрейфующими льдами и выдающими с атмосферными осадками. В составе УВ глубоковод-х донных осадков высока доля соединений биогенного и пиро-гического происхождения. Мелководные шельфовые участки ря наименее загрязнены.

8. Под влиянием океанографических условий в Печорском ре максимальное накопление углеводородов нефтяного и пиро-гического происхождения происходит в отложениях централь-х частей бассейна и вызвано распространением здесь вод атлан-геского генезиса и расположением нефтегазоносных геологиче-[X структур. На периферии бассейна в отложениях преобладают [еводороды биогенного происхождения, что обусловлено выно-1 р. Печора органического материала терригенного происхожде-I, развитием планктонных и бактериальных сообществ.

9. В составе тканей гидробионтов Баренцева моря доминир ют углеводороды биогенного происхождения - hCis и hCi9, iCi Общая концентрация углеводородов составляет 10.3-47.7 мг/100 сырой массы. По содержанию углеводородов баренцевоморск1 организмы можно охарактеризовать как практически незагрязна ные.

10. Содержание углеводородов в тканях у одних и тех же в дов гидробионтов различно в зависимости от места обитания поп ляции. В районах с относительно повышенной концентраци« нефтепродуктов в водных массах и донных отложениях загрязне ность разных видов гидробионтов - рыб, моллюсков, водоросле ракообразных - увеличивается.

11. Животные, активно фильтрующие взвесь - исландск! гребешок Ch. islándico, модиолус М. modiolus, креветка P. boreal накапливают углеводороды больше остальных беспозвоночных.

12. Повышенные концентрации углеводородов отмечены мышцах пятнистой зубатки A. minor и у других донных хищникое золотистого окуня 5. marinus, колючего ската R. radiata. Состав а канов во внутренних органах этих видов рыб включает углевод] роды широкого диапазона молекулярных масс и структур, котор] характеризуют нефтяное загрязнение. В моллюсках и рыбах Печс ского моря заметно повышено содержание ПАУ. Из массовых пр мысловых видов рыб меньше всего загрязнены треска, камбала-ej и морская камбала.

По теме диссертации опубликовано 23 работы, основные которых следующие:

1. Гидрологическая характеристика водных масс прибрежн зоны восточного Мурмана // Закономерности биопродукционн] процессов в Баренцевом море. Апатиты, 1978. С. 3-13 (соавтор Налбандов Ю.Р., СавиноваТ.Н.)

2. Биогенные элементы прибрежных вод восточного Mypiv на // Закономерности биопродукционных процессов в Баренцев! море. Апатиты, 1978. С. 13-27. (соавтор Гаркавая Г.П.)

3. Гидрохимическая структура вод полярной фронтальной : ны Баренцева моря // Жизнь и среда полярных морей. JL: Hayi 1989. С. 36-41.

4. К вопросу о мониторинге природной среды в районах ровых разведочных работ на шельфе Баренцева моря // груктурно-функциональная организация экосистемы Баренцева >ря. Апатиты, 1990. С. 2-16. ДЕП. в ВИНИТИ 05.10.90. № 5272->0.

5. Комплексная оценка воздействия нефтегазоразведочных бот с плавучих буровых платформ на природную среду Баренце-моря // Арктические моря: биоиндикация состояния среды, био-

стирование и технология деструкции загрязнителей. Апатиты, 93. С. 136-153. (соавторы: Петров B.C., Фролова Е.А).

6. Качество вод // Биологические ресурсы прибрежья Коль-ого полуострова (современное состояние и рациональное исполь-вание). Апатиты, 1995. С. 25-35.

7. Углеводороды автохтонного и аллохтонного происхожде-W в донных осадках Баренцева моря // Морская санитарная Иробиология. Севастополь: изд. ИнБЮМ HAH Украины, 1995.

64-73 (соавторы: Щекатурина Т.Л., Петров B.C.).

8. Arsenic, trasse metals and organic micro contaminants in diments from the Pechora Sea, Russia // Mar. Geology. 1995. N 128,

153-167 (Loring D.H., Naes K., Dahle S„ Matishov G.G.).

9. Химическое загрязнение морских вод II Экосистемы, биоре-рсы и антропогенное загрязнение Печорского моря. Апатиты, '96. С. 105-107.

10. Нефтяные углеводороды в донных отложениях // Экоси-емы, биоресурсы и антропогенное загрязнение Печорского моря, патиты, 1996. С. 107-113 (соавторы: ЩехатуригаTJL, ПсгровB.C.).

11. Сравнительная характеристика углеводородного состава >нных отложений южной части Баренцева моря // Океанология. '96. Т. 36, № 5. С. 787-792 (соавторы: Щекатурина ТЛ., Петров B.C.).

12. Научно-методические подходы к оценке воздействия газо-:фтедобычи на экосистемы морей Арктики на примере Штокма->вского проекта. Апатиты, 1997. .393 с. / Ред. Г.Г.Матишов, А.Никитин (соавгорьс КВГалаюионов, ВВДенисов, ГТ.Матшоз идр.).

13. Химические процессы в экосистемах северных морей (гид->химия, геохимия, нефтяное загрязнение). Апатиты, 1997. 404 с. эавторы: Г.Г.Матишов, Л.Г.Павлова, Т.Л.Щекатурина, О.Г.Ми->нов, В.С.Петров).

ИЛЬИН Геннадий Васильевич

РАСПРОСТРАНЕНИЕ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ЭКОСИСТЕМАХ БАРЕНЦЕВА МОРЯ

Технический редактор В.А.Ганичев

Лицензия ПЛД № 54-12 от 18 августа 1995 г. Подписано к печати 16.01.98.

Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсет Усл.печ.л. 1.63. Уч.-изд.л. 1.3. Усл.краско-от. 1.63. Заказ № 6. Тираж 100 экз.

Ордена Ленина Кольский научный центр им.С.М.Кирова Р/ 184200, Апатиты, Мурманская область, Ферсмана, 14