Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Техногенная седиментация Таганрогского залива

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Техногенная седиментация Таганрогского залива"

На правах рукописи

Р Г 5 0 ¿1 ИВЛИЕВЛ Ольга Васильевна

2 3 ИЮН 1997

ТЕХНОГЕННАЯ СЕДИМЕНТАЦИЯ ТАГАНРОГСКОГО ЗАЛИВА (Азовское море)

11.00.01. - физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических

наук

Ростов-на-Дону 1997

Работа выполнена на кафедре физической географии, экологии и охраны природы геолого-географического факультета Ростовского государственного университета

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук.

Защита состоится " 26 " июня 1997 г. в 1200 часов на заседании специализированного совета (К - 063.52.17) по присуждению ученой степени кандидата наук в Ростовском государственном университете по адресу: 344090, г.Ростов-на-Дону. ул.Зорге, 40, геолого-географический факультет, аудитория 210.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета.

Автореферат разослан "Д?" ц^ля<Д-1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат географических наук, доцент

профессор Ю.П.Хрусталев

Официальные оппоненты: 1. Матишов Г. Г. - доктор

географических наук, член-корр. РАН, профессор. 2. Кизилыптейн Л.Я. - доктор геолого-минералогических наук, профессор.

Ведущая организация - Азовский научно-исследовательский

институт рыбного хозяйства

Т.А.Смагина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние десятилетия в пределах внутренних морских водоемов наблюдаются многообразные негативные экологические последствия, обусловленные человеческой деятельностью. Воздействие человека на характер морского седиментогенеза сопоставимо на современном этапе со многими геологическими процессами. Ряд аспектов нового научного направления - антропогенной седиментологии - не получил пока должного отражения как в научных исследованиях, так и в публикациях, что позволяет в данной диссертационной работе сделать попытку в известной мере восполнить существующий пробел.

В пределах акватории Азовского моря в наибольшей степени техногенное вмешательство отрицательно сказалось на природе Таганрогского залива - уникальной в прошлом по биологической продуктивности части водоема. Снижение его биопродукционного потенциала может быть связано с антропогенным влиянием на среду обитания бентосных организмов, так как загрязненные техногенным материалом осадки представляют собой экологическую нишу, а кроме того совместно с водной взвесью составляют основу их пищи.

Принятие неотложных мер по предотвращению или уменьшению антропогенного воздействия невозможно без всестороннего анализа и учета изменения природных процессов залива в условиях продолжающегося освоения его ресурсов. Полученные данные о количественном и качественном составе техногенного материала, о его источниках могут послужить основой для разработки природоохранных мер, а также будут актуальны для ряда акваторий, находящихся в сходных с Таганрогским заливом природных условиях и подвергающихся антропогенному воздействию.

Цель и задачи работы. Основной целью работы является выявление роли твердого техногенного материала в осадконакоплении Таганрогского залива. Достижение этой цели потребовало решения следующих задач:

1. Проанализировать качественный и количественный состав природного и техногенного материала, поступающего на акваторию залива.

2. Определить роль основных источников в поступлении техногенного материала.

3. Оценить влияние дноуглубительных работ и дампинга грунта на перемещение осадочного вещества и определить содержание техногенного материала в нем.

4. Исследовать загрязнение техногенным материалом береговой зоны и пляжевых отложений; взвеси рек, прибрежной зоны и акватории залива в целом; донных осадков, аэрозолей.

5. Выявить пространственную структуру очагов загрязнения в различных абиотических средах залива.

Исходные материалы и методы исследования. В основу диссертации положены материалы исследований автора на всей акватории Таганрогского залива (1989 - 1993 гг.) и прибрежных полигонах: косы Белосарай-ская (1989 г.), коса Ейская (1990 г.), коса Безымянная (1991 г.), устьевая зона Миусского лимана - коса Беглпца (1993 - 1995 гг.), береговая зона территории завода "Азовсталь" (1989 - 1994 гг.). Также для решения поставленных задач были проведены маршрутные обследования зоны пляжа северного и южного берега залива, включающие отбор проб и визуальное описание состояния береговой зоны, протяженностью 260 км (1992 - 1996 гг.). В период экспедиционных работ проводились отбор проб донных и пляжевых отложений, гидрозолей; осуществлялись замеры оседания воздушной взвеси, отбор проб снега с поверхности акватории залива. В итоге при полевых исследованиях было отобрано и подвергнуто различным видам анализов около 90 проб донных осадков, более 100 - водной взвеси, 6 - снега, 16 - эоловой взвеси и более 100 проб пляжевых отложений.

В лабораторных условиях выполнены: определение концентрации взвеси, аэрозолей способом фильтрации с последующим взвешиванием, фракционный анализ донных осадков и пляжевых накоплений методом ставдартной гранулометрии и дробным ситовым разделением, а также микроскопия гидрозолей, аэрозолей, донных осадков в водных растворах и в иммерсионных жидкостях с оптической диагностикой частиц. Подобная методика применяется впервые в мировой и отечественной практике для изучения техногенного материала.

Автор принимал непосредственное участие в сборе и первичной обработке фактического материала, участвовал в написании научно-исследовательских отчетов, где в основном был проанализирован собранный материал.

Научная новизна. Работа является обобщением имеющихся и полученных автором данных но проблеме загрязнения косных сред Таганрогского залива твердым техногенным материалом. Впервые для данной территории:

- установлена роль основных источников поступления техногенного материала: твердого стока рек, аэрозольных выпадений, промышленных и бытовых отходов береговой зоны;

- показана роль техногенного материала в формировании пляжей залива;

- детально рассмотрен состав техногенной компоненты в водной взвеси, определены зоны максимального загрязнения и типы антропогенного материала;

- выделена и количественно оценена роль дноуглубительных работ как в общей динамике твердого осадочного вещества в заливе, так и его техногенной части;

- выявлены особенности распределения и накопления техногенного материала в донных отложениях Таганрогского залива.

Практическая значимость и реализация результатов. Полученные результаты исследований нашли и могут получить дальнейшее применение в решении ряда прикладных задач: при организации комплексного геосистемного мониторинга водоема; при разработке природоохранных мероприятий, связанных с решением рыбохозяйственных задач, рекреационным использованием береговой зоны, строительством и эксплуатацией гидротехнических сооружений; в разработке режимов оптимальной эксплуатации подходных судоходных каналов и свалок грунта. Изложенные автором данные использованы Таганрогским морским торговым портом в части природного обоснования проекта строительства 2-го грузового района Таганрогского морского порта в устье Миусского лимана; Азовским НИИ рыбного хозяйства при разработке природоохранных мероприятий, в курсе чтения лекций.

Основные защищаемые положения.

1. Техногенный материал присутствует во всех абиотических средах экосистемы Таганрогского залива (атмосфере, водах, пляжевых и донных отложениях) в количествах, соизмеримых с природными компонентами.

2. Основными источниками поступления загрязняющих веществ в водоем являются эоловые поступления, твердый сток р.Дон и малых рек, свалки промышленных и бытовых отходов в береговой зоне.

3. Формирование техногенных ареалов загрязнения происходит при взаимодействии техногенных и природных факторов распределения вещества. Техногенные источники определяют пространственное положение, интенсивность зон загрязнения. Природные условия контролируют распределение материала по акватории залива.

4. Состав техногенного материала вблизи источников стабилен и включает промышленные и бытовые отходы. В процессе переноса и се-диментогенеза его состав, морфология, крупность изменяется.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации изложены в публикациях автора, а также в докладах: на X съезде "Географического общества СССР" (г.Казань, 1990), Всесоюзной конференции "Геоэкологическая обстановка морей СССР" (г.Асграхань, 1991), Всероссийской конференции по гидромеханизированным работам и дам-пингу (г.Ростов-на-Дону, 1993), XIX Международной конференции "Современные проблемы изучения берегов" (г.Санкт-Петербург, 1995), отчетных сессиях Азовского НИИ рыбного хозяйства (г.Ростов-на-Дону, 1994- 1996).

Г1о теме диссертации опубликовано 11 работ.

Структура и объем работы. Диссертация имеег общий объем 230 страницы, в том числе 159 страшщ текста, 25 таблиц, 27 иллюстраций, включает список литературы из 92 названий. Работа состоит из введения, шести глав и заключения.

Диссертационная работа выполнена под руководством заведующего кафедрой физической географии, экологии и охраны природы геолого-географического факультета Ростовского госуниверситета, профессора, доктора геолого-минералогических наук Хрусталева Ю.П., которому автор выражает глубокую благодарность за постоянную поддержку

и всестороннюю помощь в работе над диссертацией. Автор искренне признателен за содействие в проведении исследований зам. директора по науке Азовского НИИ рыбного хозяйства, доктору биологических наук Воловику С.П. Особую признательность автор приносит сотруднику Центральной лаборатории ПО "Южгеология" Зеленщиковой К.Х. за большую помощь в аналитических исследованиях и консультации в процессе написания работы. В исследовании природы Таганрогского залива автор сотрудничал с коллегами-географами Ростовского университета, доцентами Мамыкиной В.А., Ищенко A.A., старшим преподавателем Беспаловой Л.А., которым очень благодарен.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ СЕДИМЕНТОГЕНЕЗА

В работе рассмотрены основные природные условия седиментоге-неза в Таганрогском заливе. В течение года характерной особенностью ветрового режима залива является преобладание восточной группы румбов. По многолетним данным, веггры восточной четверти в г.Таганроге составляют 43%, западной - 37, в г.Мариуполе - 28 и 23, соответственно. Уменьшение влияния восточных ветров происходит за счет повышения роли северо-западного направления (до 19%) и южного. Зимой и осенью господствуют северо-восточные и восточные ветры, летом и весной -юго-западиые и северо-западные. Повторяемость слабых ветров, скорость которых не превышает 5 м/с, составляет 60 - 70%. IIa долю умеренных ветров (5-10 м/с) приходится 20%, сильных (от 10 до 15 м/с) - 7 -10%.

Мелководность залива способствует тому, что при возникновении ветра устанавливается ветровое течение во всем слое воды от поверхности до дна. Суммарная повторяемость сгонных течений за год составляет 41% (формируемых ветрами северных, северо-восточных и юго-восточных направлений), нагонных, имеющие направление с запада на восток - 32%.

Северный и южный берег Таганрогского залива находится в различных литодинамических условиях. На северном побережье в динамике наносов большую роль играют восточные волнения при общем сгонном эффекте. Для южного берега залива литодинамические процессы целиком обусловлены воздействием волнения западной четверти, сопровождаемого нагонным повышением уровня.

В среднем за год на поверхность Таганрогского залива выпадает до 490 мм осадков. Количество их растет с юго-запада (г.Мариуполь, 491 мм) на северо-восток (г.Таганрог, 539 мм).

В настоящее время биотическая составляющая претерпела значительные преобразования как в целом по заливу, так и на отдельных его участках. Современная структура донных биоценозов в районе Мариупольского промузла, в сравнении с материалами 1934 г., значительно изменилась (Воловик, Студеникина, 1992). В естественных условиях зо-обентос в этом районе был представлен биоценозом церастодерма с биомассой 137 г/м2. В настоящее время большую часть этого района занимают черви и лишь за изобатой 5 м обитает моллюск церастодерма, средняя биомасса при этом не превышает 17 г/м2. В тесной связи с указанными явлениями находится изменение рыбопродуктивности этого района. Численность многих проходных, полупроходных рыб настолько сократилась, что они практически утратили промысловое значение (Уоктк, 1994).

Своеобразный комплекс природных условий Таганрог ского залива определил интенсивность поступления и вещественный состав седимен-тационного материала. Усиление антропогенной деятельности на водосборах и в береговой зоне привело к изменению структуры баланса и вещественного состава осадочного вещества, поступающего на акваторию, что потребовало уточнения вклада его отдельных составляющих.

Обобщение последних литературных и статистических данных показало, что объем поставки осадочного материала к настоящему времени составляет 4,25 млн. т. Среднегодовое поступление терригенного материала из береговых обрывов залива равно 2,05 млн. т (Мамыкина, Хрус-талев, 1980). Привнос эоловой пыли, оценка которого впервые дана за счет поступления сухих аэрозольных выпадений и с осадками, составляет

при штилевых метеорологических условиях 696,9 тыс. т. Из них - 577,7 тыс. т оседает с сухими выпадениями за 230 дней без осадков и 119,2 тыс. т поступает с осадками в оставшиеся дни года. Поступление взвешенных наносов р.Дон в среднем составило 1,2 млн. т. Таким образом, между отдельными источниками питания эти минеральные массы распределились следующим образом: продукты абразии берегов - 48,3%, выносы рек -28,3, продукты разрушения пород дна - 7,0, эоловые наносы - 16,4%. Отличительной чертой поступающего терригенного вещества является его тонкозернистость, выраженная в преобладании пелито-мелкоалев-рнтовых частиц (70%) над пссчано-крупноалсвритовыми (30%).

Глава 2. ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ ТЕХНОГЕШЮГО МАТЕРИАЛА НА АКВАТОРИЮ ЗАЛИВА

Прямое участие человека в формировании антропогенных потоков твердого вещества возникает в результате промышленных стоков со стоком рек, создания свалок производственных и бытовых отходов в прибрежной зоне, за счет эоловых поступлений, в результате судоходства и дноуглубительных работ.

Одним из основных источников техногенного загрязнения Таганрогского залива является сток р.Дон. Среднее содержание техногенного материала во взвеси устьевой зоны составляет 12%. В наибольшей степени взвесь загрязнена нефтепродуктами (4,2%), рудными частицами (3%), углистыми и углисто-графитовыми (2,5%), сажистыми (2%). Низкую встречаемость во взвеси получили частицы графита и краски. Общее количество техногенного материала взвеси, выносимого на акваторию Таганрогского залива, составило 73,8 тыс. т. В ряду малых рек, впадающих в залив, наибольшее значение в балансе поступления техногенного материала играют реки Миус и Кальмиус, имеющие наибольший сток. Средние концентрации антропогенной составляющей взвеси р.Миус составили - 8%, р.Кальмиус - 22,5%, сток техногенного материала в залив - 0,79 тыс. т/год и 3,75 тыс. т/год, соответственно. Суммарный вынос с реками -78,5 тыс. т.

Морской водоем на пути потоков воздушных масс является своеобразной ловушкой - накопителем аэрозоля. Для выявления роли эолового фактора в техногенном осадконакоплении залива впервые были собраны и проанализированы твердые осаждающиеся аэрозоли и осадок снега. Содержание техногенного материала в снеге очень велико и, зачастую, превышает 50% твердой части. Наиболее интенсивно загрязнен осадок снега (по степени убывания) графитом, сажистыми частицами, нефтепродуктами, рудной пылью.

Загрязнение сухих аэрозольных выпадений, оседающих на акваторию залива, составляет 18%. Прибрежные районы залива (особенно вблизи крупных промышленных центров) отличаются максимальными концентрациями осаждающегося как терригенного, так и техногенного материала. По мере удаления от берега к центральной части залива они уменьшаются в 5 и более раз. Суммарное содержание техногенных примесей в оседающей аэрозоли прибрежной зоны г.Мариуполя составило 405 мг/м2, г.Таганрога - 169, г.Ейска - 57, ст.Должанской - 35,4 мг/м2 в сутки. В центральную часть залива с сухими аэрозольными выпадениями попадает от 12 до 18 мг/м2 в сутки. Из общего количества поступающего техногенного материала на долю сухих аэрозольных выпадений приходится до 50% рудных частиц, углистых и сажистых; до 30% - нефтепродуктов и графитовых частиц. В северо-западном секторе залива оседает до 40% материала, поступающего на акваторию воздушным путем. Общее количество техногенного материала, поступающего с аэрозолями, составляет 163,6 тыс. т в год.

Источником загрязнения морской среды являются свалки производственных и бытовых отходов в приурезовой зоне моря. Северное и особенно северо-западное побережье залива отличается наибольшей техногенной нагрузкой в связи с расположением в прибрежной зоне г.Мариуполя крупного металлургического комбината "Азовсталь", складирующего производственные отходы непосредственно в водоем. Достаточно отметить, что только на сооружение дамб, отгородивших 70 га моря для накопителей отходов, пошло 7 млн. т металлургических шлаков, 4 млн. т из которых находится под водой. Шлаковые берега протянулись на 6,2 км. Сопоставление гранулометрического состава шлаков,

уложенных в дамбу муеоронакопителя в 1985 г. при строительстве со шлаковой смесью 1990 - 1992 гг., показало значительную дробимость и истираемость валунов и крупной гальки, увеличение содержания средней и мелкой гальки, появление крупнозернистого шлакового песка. Измельчение материала приводит к активному выносу частиц за пределы дамб. Кроме того, северное побережье отличается большим количеством местных источников. Отхода котельных, рыбцехов, бытовые отходы отмечаются в ириурезовой зоне практически всех поселков.

Южное побережье освоенно, в основном, сельскохозяйственным производством. Загрязнение береговой зоны коммунальными отходами отмечается лишь вблизи населенных пунктов. Наибольшее количество продуктов антропогенной деятельности отмечается в районе Ейска. Суммарный сброс отходов в акваторию залива из береговой зоны составил 30,2 тыс. т, из них 25 тыс. т приходится на шлаки.

Общее количество поступающего в залив материала от вышеперечисленных источников составило 274,6 тыс. т в год, в том числе: эоловое осаждение - 58,5%, сток рек - 28,1, сброс из береговой зоны - 10,8%.

Приведенные материалы показывают, что исследуемый регион постоянно и всесторонне подвергается загрязнению твердыми техногенными отходами, в результате чего происходит трансформация вещественного состава пляжевых отложений, взвешенного вещества водной толщи и донных осадков.

Глава 3. ВЛИЯНИЕ ДАМПИНГА ГРУНТА НА ТЕХНОГЕННОЕ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ ТАГАНРОГСКОГО ЗАЛИВА

Дноуглубление и дампинг грунта относится к числу достаточно существенных факторов техногенного влияния на естественное состояние морской среды. Мелководность Таганрогского залива и широкое распространение на его акватории тонкозернистых осадков обуславливает интенсивную заносимость портовых акваторий и подходных каналов к

ним. Из четырнадцати действующих свалок грунта в Азовском море, девять находятся в Таганрогском заливе. Количество грунта, складируемого на морские свалки (3,6 млн. т) сопоставимо с общим поступлением терригенного материала и превышает твердый сток р. Дон почти в три раза; объемы наносов, поступающих вследствие абразии берегов - в полтора раза.

Часть грунта в течение года возвращается обратно в каналы, но значительное его количество (1,5 млн. т) транспортируется придонными течениями на прилегающие акватории, загрязняя и вызывая значительные переформирования подводного склона, обеспечивая лавинообразный характер накопления осадочного материала со скоростями, во много раз превышающими естественные для Азовского моря.

Наиболее интенсивно загрязнен грунт, изымаемый при ремонтном черпании портовых акваторий. Это объясняется интенсивным движением судов в замкнутой, небольшой по площади акватории порта, аккумулирующей в течение года значительное количество техногенного материала. Содержание частиц антропогенного происхождения в донных отложениях Мариупольского порта составило 39%, Таганрогского - 36%, Ейского - 32%. По степени убывания осадки загрязнены углистыми частицами (10%), нефтепродуктами (6%), рудными (5%). К наиболее встречаемым техногенным компонентам относятся пористые изогнутые чешуйки графита (2%), углисто-графитовые агрегатные образования (2%), шлаки в виде буро-черных пористых шероховатых обломков с рудными включениями, частицы кирпича. Более редки осколки стекла, краски, золы. Техногенный материал на 60% представлен песчаной и крупноалевритовой размерностью, единично отмечаются даже мелкие гальки. Довольно часты в осадке агрегаты.

Значительное содержание антропогенных примесей в осадках подходных каналов и портовых акваторий предопределило повышение концентраций на территориях морских свалок. Максимальные значения характерны для подводного отвала грунта г.Мариуполя (25%), которые превышают средние концентрации в донных осадках залива в 3 раза. Донные отложения в районе свалки г.Таганрога содержат 13% техноген-

ного материала, в районе свалки Азово-Донского подходного канала -10%, что по-прежнему превышает фоновые значения.

Глава 4. РОЛЬ ТЕХНОГЕННОГО МАТЕРИАЛА В ФОРМИРОВАНИИ ПЛЯЖЕВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ТАГАНРОГСКОГО ЗАЛИВА

Металлургические шлаки, обломки угля, смолоподобные битуми-ноиды, металлический лом, зола, стекло, пластмасса и другие продукты техногенной деятельности обнаружены в том или ином количестве в пляжевых отложениях побережья залива практически повсеместно. В основном же, они тяготеют к источникам их поступления (городам, поселкам), а также к аккумулятивным формам, являющихся зонами разгрузки потоков наносов. Роль продуктов антропогенной деятельности в формировании отложений пляжа на этих участках довольно значительна, особенно в пределах северного побережья.

По характеру распределения, вещественному составу, происхождению техногенного материала в пределах северного берега Таганрогского залива, можно выделить четыре района: Мариупольский, Новоазовский, Таганрогский, Боковский. В непосредственной близости от завода "Азовсталь" (восточная окраина г.Мариуполя) пляжи на отдельных участках полностью перекрыты маломощным слоем шлаковой дресвы и гальки. Содержание шлакового материала составляет 55%. По мере удаления от города к востоку происходит уменьшение количества шлакового материала: от 70 - 100% - в районе дамб "Азоветали", до 30% - в пляжевых отложениях косы Ляпино и до единичных обломков - у с.Широкино. При этом достаточно отчетливо проявляется тенденция к улучшению сортировки, уменьшению медианного диаметра частиц и увеличению выветрелости шлакового материала.

Наибольший интерес с позиции влияния литодинамических процессов на характер загрязнения береговой зоны представляет Мариупольский район. Если к востоку от города идет постепенное уменьшение содержания техногенного материала вдоль основного направления потоков наносов, то в юго-западном направлении количество его уменьшается

сразу же за чертой города (4%), что связано с зоной транзита наносов и появление значительного количества антропогенных примесей в зоне разгрузки потока в средней и дистальной части Белосарайской косы (до 15%). Помимо шлаков металлургического производства и коммунального хозяйства, в пляжевых отложениях повсеместно встречаются обломки угля, смолы и асфальтоподобных битуминоидов, кирпича, стекла. Среднее содержание техногенного материала в пляжевой зоне северного берега залива составило 18%.

Второй ареал образуется за счет размыва шлаковой отсыпки, заложенной под бетонную волноотбойную стенку в г.Новоазовске, имеет протяженность более 15 км и направлен на запад. Район массового распространения техногенных отходов - Боковский - зафиксирован между устьями рек Мокрый Еланчик и Миус.

Весьма интенсивно загрязнен промышленными и бытовыми отходами Таганрогский район, протянувшийся от г.Таганрога до косы Бег-лицкой. Среднее содержание техногенного материала на участке составляет 22%. В пляжевых отложениях постоянно встречаются промышленные и печные шлаки, уголь, стекло, зола, резина. Основными источниками загрязнения пляжей являются как промышленные предприятия г.Таганрога, так и коммунальные отходы прибрежных поселков. Во время сгона воды в заливе хорошо видно, как далеко переносится мусор от берега. Осушка шириной 10 - 15 м практически повсеместно содержит крупные гальки угля, шлака, обломки ржавого железа, асфальта.

На южном побережье по уровню загрязнения пляжевой зоны можно выделить Должанский, Ейский и Сазалыгацко-Очаковский участки. Среднее содержание техногенного материала в пляжевых накоплениях южного берега составляет 4,4%. Участие техногенного материала в пляжевых отложениях косы Долгой, в целом, невелико. Общее содержание техногенного материала в средней части косы не превышает 2 - 3%, к ди-стали примесь антропогенного материала увеличивается до - 7%. Ейский ареал включает в себя морское и лиманное побережье Ейской косы, характеризуется максимальным загрязнением пляжей для южного побережья (от 1% в основании косы до 12% на ее оконечности). Техногенный материал представлен обломками шлака, угля, битуминоидов, частицами

стекла, золы, кирпича. Высока встречаемость обломков металлических изделий. Сазальницко-Очаковский регион, протянувшийся от Сазаль-шщкой косы до с.Займово-Обрыв, характеризуется наименьшим содержанием техногенного материала в пляжевой зоне (3,5%).

В целом, необходимо отметить, что в загрязнении пляжевой зоны залива производственные отходы играют ведущую роль в Мариупольском районе; в Таганрогском и Ейском - бытовые и производственные компоненты встречаются приблизительно в равных пропорциях. В остальных районах техногенный материал пляжей в основном имеет коммунальное происхождение. Загрязнение пляжевых отложений залива контролируется как вдольбереговыми потоками наносов (Мариупольский), так и источниками загрязнения (Боковский, Новоазовский, Сазальницко-Очаковский).

Глава 5. ВЗВЕШЕННЫЙ МАТЕРИАЛ ЗАЛИВА И ЕГО ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРОДУКТАМИ АНТРОПОГЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

По вещественно-генетическому признаку во взвешенном материале выделяются терригенные и хемогенные минеральные компоненты, органические остатки, а также продукты техногенной деятельности. Соотношение между этими составляющими варьирует по площади в широких пределах. Суммарное содержание техногенного материала во взвеси в среднем по заливу составляет 11,2%, при максимальных значениях 23% в прибрежной полосе г.Мариуполя. Северо-западная часть Таганрогского залива имеет самое высокое загрязнение взвеси и отличается максимальными для залива концентрациями рудной пыли, угля, сажи и графита; в центральной части залива отмечается наименьшее содержание по всем техногенным компонентам; в восточной - концентрации приближаются к средним по заливу (за исключением нефтепродуктов). Пространственно на территории залива можно выделить четыре наиболее загрязненных участка: Мариупольский, Таганрогский, взморье р.Дон и Ейский. В ареалах повышенных концентраций диагностируется 11 техногенных компонентов взвеси, в зоне наименьших концентраций разнообразие их

сокращается до 6. Техногенный материал в прибрежной зоне городов, поселков имеет четкие формы, песчаную и крупноалевритовую размерность, а также довольно распространены агрегатные образования тина сажисто-графитовых, углисто-графитовых и т.д. По мере удаления от источника поступления крупность материала уменьшается до алеврито-пелитовой, морфология их становится менее выраженной.

Каждый ареал повышенных концентраций имеет свой приоритетный ряд загрязнителей. Взвесь Мариупольского в большей степени загрязнена рудной пылыо, углем, сажистыми сгустками. Среднее содержание техногенного материала составляет 22,9%. На расстоянии 5 км к востоку и 10 км к юго-западу от города содержание техногенного материала во взвеси уменьшается в два раза. Мариупольский ареал загрязнения -самый большой по площади и охватывает практически весь северозападный сектор залива. Формирование его контролируется, в первую очередь, стоком р.Кальмиус, течениями, а также воздушными выбросами города. Ведущую роль в загрязнении взвеси предустьевого взморья р.Дон играют нефтепродукты, рудные и углистые, частицы ржавчины (15,1%). Таганрогский ареал протянулся узкой полосой вдоль берега от г.Таганрога до косы Кривой. Среднее содержание техногенного материала во взвеси составляет 16,5%. Количество рудной ныли, угля, графита уменьшается в сравнении с прибрежной зоной г.Мариуноля практически вдвое, нефтепродуктов и сажистых частиц - остается на таком же уровне.

Относительно чистой является центральная, наиболее глубоководная часть залива (3,2%), прибрежная зона от г.Ейска до косы Долгая (5,4%) и от косы Кривая до с.Безыменного (8,5%). На вещественный состав взвеси этих районов оказывает влияние преимущественно бытовой сток населенных пунктов, во взвеси резко уменьшается содержание рудных частиц (в 6 раз), отсутствуют цветные металлы, гидроокислы железа, снижается количество сажисто-графитового материала.

В целом, к прибрежной зоне крупных промышленных центров тяготеют максимальные концентрации рудной пыли, углисто-сажистого материала, цветных металлов, графита, оксидов железа, являющихся отходами металлургической промышленности. Вдали от крупных городов,

в прибрежной полосе сел, поселков во взвеси увеличивается роль коммунальных отходов: искусственных волокон, стекла, кирпича, краски, золы.

Состав взвеси водной толщи залива находится в тесной зависимости от гидродинамического режима, жидкого и твердого стока р.Дон и малых рек. Ряд многолетних наблюдений был осуществлен в основном в штилевых условиях и при скорости юго-западного ветра не превышающей 5 - 7 м/с, что нашло свое отражение в характере загрязнения взвешенного вещества. Ареалы загрязнения взвеси практически совпали с зонами интенсивной техногенной нагрузки на прибрежных участках. Обозначилось влияние р.Дон в данной гидродинамической ситуации, ограничивающееся Очаковской косой. Определенное влияние на формирование Мариупольского ареала загрязнения оказывает сток р.Кальмиус, прослеживающийся до основания косы Белосарайской.

Глава 6. ТЕХНОГЕННЫЙ МАТЕРИАЛ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ТАГАНРОГСКОГО ЗАЛИВА

В работе приведена подробная характеристика основных литоло-гических типов донных отложений залива и отмечены отличия современного седиментогенеза от предыдущих лет. В Таганрогском заливе наибольшим распространением пользуются терригенные отложения от крупнозернистых песков до глинистых илов. Биогенные осадки имеют очень ограниченное развитие и тяготеют к подводным продолжениям аккумулятивных форм. В настоящее время наибольшее распространение в заливе получили, в отличие от предшествующих лет, глинистые илы. Зона их распространения - почти вся акватория залива в интервале глубин 5 - 9 м. Мелкоалевритовые илы отмечаются на подводном склоне с двухметровой до пятиметровой глубины. Крупноалевритовые илы, слагающие ранее большие площади в восточной части залива, получили крайне незначительное распространение (зафиксированы несколькими пробами в интервале глубин 2,3 - 2,6 м). Аккумуляция песчаного материала сказывается лишь непосредственно в прибрежной зоне от уреза до глубины 1,5 - 2 м, в районе кос - до 2,5 - 3 м.

Микроскопические исследования, проведенные впервые в мировой и отечественной практике для изучения твердого техногенного материала в морских осадках на примере Таганрогского залива показали, что они загрязнены рудными, углистыми, сажисто-графитовыми частицами, шлаками нескольких типов, молибденитом, а также нефтепродуктами.

По частоте встречаемости наиболее распространенным техногенным компонентом является рудная пыль. Среднее содержание рудных частиц в донных отложениях залива составило 2,1%, углистых - 1,6%. Наибольшие значения рудных (5 - 7%) и углистых частиц (3 - 6%) отмечаются вблизи промышленных центров городов Мариуполь и Таганрог. Рудное загрязнение донных отложений в этих районах охватило значительные площади дна, практически всю северо-западную часть залива и взморье р.Дон.

Обращает на себя внимание морфологическое многообразие рудных обломков, встречающихся в донных отложениях. Мелкогравийные песчаные частицы отмечаются в форме угловатых изометричных металлических обломков, гематитовых корочек и тонких пластинок, уплощенных, многослойных, с пористой поверхностью; алевритовой крупности -в виде литых капель и микросферических полых частиц. Часть из них -магнитные разности. Вблизи городов отмечаются частицы со свежим металлическим блеском, по мере уд&чения от них увеличивается количество матово-тусклых, разложившихся, часто окисленных частиц от светло охристого до темно-бурого цвета. К центральной части залива концентрации этих компонентов уменьшаются до 0,3 - 0,5%.

К отходам металлургической промышленности следует отнести также шлаки, графит и частицы сажи, получившие локальное развитие в донных отложениях, но имеющие значительные концентрации (2 - 5%). Основными зонами интенсивного загрязнения являются акватории залива, прилегающие к городам Мариуполь и Таганрог. Одним из наиболее распространенных техногенных компонентов донных отложений являются нефтепродукты. Встречаемость их в пробах является одной из самых высоких после рудных частиц и составляет 90%. Основными зонами повышенного загрязнения являются западная и восточная части залива (4 - 7%). По мере удаления от источников к центральной части залива на-

блюдается уменьшение концентраций до 0,2 - 0,3%. Кирпичная зола, частицы стекла являются преимущественно продуктами коммунальной деятельности и фиксируются в прибрежной зоне городов и поселков.

Среднее содержание техногенного материала в донных отложениях залива составляет 9,2%. Наибольшие концентрации отмечаются в районе промышленных центров. Шлейф повышенных значений от г.Мариуполя прослеживается к юго-западу на расстоянии 40 - 50 км в направлении основного потока наносов. Уровень концентраций уменьшается постепенно: в районе с.Мелекино составляет 30% (25 км от города), около Бе-лосарайской косы - 16,5%. Акватория г.Мариуполя подвергается наиболее мощному техногенному загрязнению: в эту часгь залива поступают стоки города с водами р.Кальмиус, основная часть атмосферных выбросов крупнейших металлургических предприятий, а также осуществляется сброс огромных объемов промышленных отходов в береговую зону и подводные отвалы. Таганрогский ареал повышенного загрязнения более локален, чем Мариупольский. Фоновые загрязнения (3 - 5%) отмечаются уже на расстоянии 10 - 15 км от города. В пределах южного побережья залива заметное повышение содержания техногенного материала в осадках отмечается на акватории, находящейся под влиянием порта и постоянных выбросов авиационного керосина г.Ейска. В настоящее время загрязнение осадков ощущается вплоть до косы Долгая.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Основными источниками поступления техногенного материала на акваторию залива являются твердый сток р.Дон и малых рек, свалки промышленных и бытовых отходов в прибрежной зоне, аэрозоли. Количество материала с атмосферными выпадениями превышает в два раза сток рек. За счет рек наиболее интенсивно водоем загрязняется углистым материалом и нефтепродуктами. В поступлении золы, сажистых, графитовых и рудных частиц, ведущее положение занимает эоловый фактор; из береговой зоны районов складирования отходов осуществляется сброс

шпаков, частиц кирпича и осколков стекла. Содержание техногенного материала в оседающей аэрозоли в среднем составило 18%, во взвеси р.Дон - 12%.

2. Роль техногенного материала в накоплении современных отложений пляжа составила для северного берега в среднем 18%, для южного - 4%. Установлены ареалы влияния складируемых промышленных и бытовых отходов в береговой зоне. В формировании ареалов загрязнения пляжевых отложений определяющую роль играют вдольбереговые потоки наносов. Максимальное загрязнение отмечается в пляжевой зоне городов, поселков и в зонах разгрузки потоков наносов - на оконечностях кос.

3. Выполненные микроскопические исследования взвеси позволили выявить и оценить антропогенную составляющую. Общее количество твердого техногенного материала, в среднем, составило 11,2%; максимальные значения (23%) отмечаются в прибрежной полосе г.Мариуполя, 16,5% - в районе г.Таганрога. Установлены особенности распространения каждого техногенного компонента по акватории залива. Повсеместно во взвеси залива отмечаются рудные и углистые частицы, искусственные волокна. Стекло, частицы краски, цветных металлов, сажи, графита практически не фиксируются за пределами прибрежной зоны. Нефтяное загрязнение локализуется, преимущественно, вблизи портовых акваторий, подходных каналов, трасс основных морских путей и в узкой прибрежной зоне по периметру залива. Загрязнение взвеси определяется как источниками загрязнения, так и гидродинамическими условиями и стоком рек.

4. Приведена характеристика основных литологических типов донных отложений залива, отмечены отличия современного их седиментоге-неза от предшествующих этапов. Антропогенный материал присутствует во всех абиотических средах залива (атмосфере, водах, пляжевых накоплениях) в количествах, соизмеримых с природными компонентами, что обуславливает интенсивное поступление его в осадки. Уровень концентрации техногенного материала в донных отложениях достиг в настоящее время осадкообразующего значения, составив, в среднем, 9,2%. Они содержат рудные, углистые, сажисто-графитовые частицы, метал-

лургические шлаки, нефтепродукты. Загрязнение донных отложений определяется многолетним суммарным влиянием как антропогенных, так и природных факторов: преобладающими воздушными потоками, определенной динамикой вод, стоком рек и т.д.

5. На мощности потоков твердого вещества в залив сильно сказывается дампинг материала, дноуглубления судоходных каналов. Масштабы антропогенного воздействия на процессы перемещения осадочного вещества соизмеримы с природными факторами. Подсчитанное количество грунта, складируемое на морские свалки (3,6 млн. тонн) превышает твердый сток р.Дон в 3 раза, объемы наносов, поступающие вследствие абразии берегов залива - в полтора раза, транспортируется придонными течениями за пределы подводных свалок на акваторию залива - 1,5 млн. т. Значительное содержание антропогенных примесей в осадках подходных каналов, портовых акваториях определяет повышение концентраций техногенного материала в осадках района свалок и увеличение площади ареала загрязнения.

6. На акватории залива выделяется четыре ареала максимального загрязнения, каждый из которых характеризуется определенным составом приоритетных загрязнителей. Наибольшие площади и максимальные концентрации всех техногенных компонентов донных отложений имеют Мариупольский и Таганрогский ареалы. Это обусловлено значительными атмосферными выбросами металлургических предприятий, стоком рек и загрязнением береговой зоны. Формирование Ейского ареала вызвано как собственными промышленными и коммунальными выбросами, так и воздействием г.Мариуполь. В связи со стоком донских вод, большим влиянием судоходства, осадки взморья характеризуются также повышенным содержанием техногенного материала.

7. По мере удаления от источника крупность частиц уменьшается с песчано-алевритовой до пелитовой размерности, исчезают агрегатные образования, появляется обилие частиц сферической формы, имеющих, в основном, эоловое происхождение.

8. Классификация твердого техногенного материала позволяет выявить конкретные источники выбросов данного вещества. Так, поступление рудных, углисто-графитовых частиц, шлаков, молибденита связано с

металлургическим производством; нефтепродуктов - с судоходством; частиц кирпича, стекла, золы, краски - с коммунальными сбросами в береговой зоне.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. О загрязнении береговой зоны Азовского моря твердыми отходами металлургического производства. - Материалы IX съезда географического общества СССР. - Казань, 1990. С. 112 - 114. (в соавторстве с А.А.Ищенко)

2. Техногенный фактор и проблема заиления береговой зоны Азовского моря. - Материалы конф. по гидромех. работам и дампингу. Ростов-на-Дону, 1991. С. 38 (в соавторстве с С.П.Воловиком, Л.А.Беспаловой)

3. Современное состояние экосистемы Таганрогского залива. - Всес. конф. "Геоэкологическая обстановка морей СССР", - Астрахань, 1991. С. 71 - 72. (в соавторстве с Л.А.Беспаловой, Л.И.Фроленко)

4. Роль антропогенного фактора в формировании пляжевых отложений Азовского моря // Океанология. - N 6. - 1992. - Т.32. С. 1139 - 1144. (в соавторстве С Ю.П.Хрусталевым, А.А.Ищенко)

5. Влияние гидротехнического строительства на развитие биологических процессов в береговой зоне Азовского моря // Рыбное хозяйство, -N 6. - 1992. С. 25 - 28. (в соавторстве с С.П.Воловиком, Е.И.Сту-деникиной, Л.А.Беспаловой)

6. Влияние дампинга грунта на современное осадконакопление в Таганрогском заливе. - Материалы научн.-техн. конф. по дноуглублению и дампингу и охране водных экосистем, - Санкт-Петербург, 1993. С. 5657. (в соавторстве с Ю.П.Хрусталевым)

7. Влияние подводных свалок грунта на литодинамические условия Таганрогского залива. - Материалы XIX Междун. конф. по проблемам изучения берегов, Санкт-Петербург, 1995. С. 88. (в соавторстве с Ю.П.Хрусталевым)

8. Техногенный материал в пляжевой зоне Азовского моря. - Материалы XIX Междун. конф. по проблемам изучения берегов, Санкт-Петербург, 1995. С. 88. (в соавторстве с Ю.П.Хрусталевым)

Находятся в печати:

9. Техногенный материал в донных отложениях Азовского моря // Докл. АН России, 1996. 7 с. (в соавторстве с Ю.П.Хрусталевым, С.П.Воловиком, Л.А.Беспаловой)

10. Природные и техногенные условия побережья Таганрогского залива и его оценка с точки зрения возможного портостроительства. -М„ Деп. в ВИНИТИ, 1997. 287 с. (в соавторстве с Ю.П.Хрусталевым, А.А.Ищенко, Л.А.Беспаловой)

11. Исследования по разработке методики и определению, идентификации твердых выбросов с аэро- и гидрозолями с целью оценки возможного загрязнения Азовского моря. - Труды Азовского научно-исследовательского института рыбного хозяйства, 1997. 6 с. (в соавторстве с Ю.П.Хрусталевым, С.П.Воловиком, Л.А.Беспаловой)

ЛШ РГУ.Зак.136.Т-МС.21.05.97