Тяжелые металлы в компонентах ландшафта азовского моря

Михайленко Анна

–– нетоксичные – Al, Fe, K, Ca, Mn и др.;

–– низкотоксичные – Ba, Ge, Sc и др.;

–– среднетоксичные и высокотоксичные – Cd, Cu, As, Ni, Hg, Pb, Cr, Zn.

Одним из приоритетных загрязняющих веществ, перманентно присутствующим в экосистеме Азовского моря, является ртуть. Согласно классификации (Contaminants…, 1996) этот металл отличается высокой миграционной способностью и токсичностью, а также способен накапливаться в живых организмах при продолжительном влиянии источника загрязнения. На поверхность Земли в среднем поступает 5,2 г/га в год ртути (Eriksson, 2001). Существенный вклад в антропогенную эмиссию ртути вносит сжигание угля, до 58 % (William and et al.,1997). В работе (Lindqvist, Rodhe, 1985) отмечается, что большая часть этого металла поступает в виде Hg⁰ (до 75 %), а также Hg⁺ и аэрозолей, кроме того, авторами (Slemr, Seiler, 1981) высказано мнение,

что этот металл поступает в атмосферу в виде метилртути. Предельно допустимая концентрация в воде для рыбохозяйственных водоемов составляет 0,01 мкг/л (10 нг/л). Район исследования характеризуется повышенными фоновыми значениями, что может быть связано с его приуроченностью к ртутно-рудному поясу Земли (Jonasson, Boyle, 1972; Федоров и др., 1998). Кроме того, на сельскохозяйственных угодьях некоторое время применялся ртутьсодержащий пестицид гранозан, который применялся в качестве фунгицида и бактерицида, в настоящее время он запрещен к использованию. Однако по данным авторов (Федоров, Беляев, 2002) несколько сотен тонн ртутьсодержащих препаратов содержится на складах, расположенных в периодически затопляемых зонах. Особое внимание уделяется донным отложениям, так как они могут как способствовать очищению водной толщи, благодаря своим депонирующим свойствам, так и служить источником вторичного загрязнения вследствие перехода во взвешенное вещество (Мур, Рамамурти, 1987; Федоров и др., 2003). Большой вклад в поступление ртути в акваторию моря вносит выпадение атмосферных осадков (Федоров и др., 2002; Клёнкин и др., 2007), а также сток реки Дон (Федоров, 1999; Федоров и др., 2002; Доценко, 2010). В работе (Хорошевская, 2010) отмечалось, что в устьевой области реки Дон содержание ртути с 1991 по 2003 гг. постоянно превышало ПДК в 5–40 раз, а в 2004–2005 гг. отмечается снижение концентраций ниже пределов обнаружений. Кроме того, автор отмечает, что металл сорбируется взвешенным веществом и осаждается в морской части дельты.

В работе (Федоров, 2004) отмечается увеличение содержания ртути в районе грязевого вулкана, как в донных отложениях, так и в воде (от 4 до 30 ПДК). В период с 1987 по 2003 гг. в Таганрогском заливе и Юго-Восточной части Азовского моря содержание этого металла в воде достигало 270 ПДК. С 1991 по 1997 гг. авторами (Федоров и др., 2001, 2003) обнаружен тренд увеличения содержания ртути в донных отложениях. По данным (Федоров и др., 2002) с 1991 по 2000 гг. отмечается три скачка концентраций в воде Таганрогского залива каждые три года, кроме того в 2000 г. установлена зависимость между соленостью и содержанием ртути. В этот период концентрации в донных отложениях Таганрогского залива и Азовского моря в некоторых случаях превышали фоновое содержание 0,13 мкг/г с.м. (Федоров и др., 2001, 2002).

Свинец – высокотоксичный тяжелый металл с низкой растворимостью. Его распределение во многом зависит от твердого стока рек и процессов седиментации осадочного материала, также стоит отметить роль органического вещества. По оценкам (Eriksson, 2001) на земную поверхность поступает 12 г/га в год свинца. ПДК_р.х. в воде – 6 мкг/л. Согласно данным, приведенным в работе (Хрусталев, 1999), вынос взвешенного свинца рекой Дон составляет 67 т, а в период 1996–2005 гг. – 20 т/год (Клёнкин и др., 2007), кроме того, одним из источников металла являются атмосферные осадки.

Концентрации свинца в воде рек Восточного Приазовья достигали 1,5 ПДК (Ивлиева и др., 2000). В работе (Федоров и др., 2003) было проанализировано поведение этого тяжелого металла в донных отложениях Таганрогского залива и юго-восточной части Азовского моря. Показано, что содержание Pb варьировало от 2 до 68 мкг/г с.м. Ведущую роль в загрязнении Азовского моря свинцом играют сточные воды городов, расположенных на побережье, например, участки с максимальными концентрациями были отмечены в районе города Мариуполь.

По данным (Проведение …, 2004) в 2004 г. в воде содержание свинца не превышало ПДК. В работе (Довлатян, Королев, 2002) приводятся концентрации свинца в Таганрогском заливе, они в среднем составили 1 ПДК. Обращает на себя внимание тот факт, что данные по содержанию ртути и свинца в донных отложениях, приведенные в работе (Федоров и др., 2003), несколько выше, чем у других авторов, что может быть связано с рядом причин: методика отбора проб и определения, физико-химические, гидрологические, биогеохимические и другие условия в период исследований.

Медь – умеренно опасный тяжелый металл, который в аквальных ландшафтах при избыточных концентрациях оказывает ингибирующее воздействие на гидробионты различных экологических групп. Согласно данным (Contaminants …, 1996), медь относится к группе металлов, которые участвуют в росте и развитии водных организмов, однако способных оказывать токсическое воздействие при избыточных концентрациях. Антропогенными источниками Cu в Азовском море являются сточные воды предприятий химической, металлургической промышленности, химические реагенты, используемые для уничтожения

водорослей. Природные источники – выпадение в составе атмосферных осадков на зеркало моря, вынос реками в составе взвеси, причем в воде Дона Cu преимущественно находится в растворенной форме, а в Кубани – во взвешенной. Анализ разрозненных данных показал, что часто содержание меди в воде Азовского моря превышает предельно допустимые концентрации для рыбохозяйственных водоемов (1 мкг/л). Содержание меди в малых реках изменялось от 8 до 11 ПДК (Ивлиева и др., 2000). Авторами (Хрусталев и др., 1981) отмечена приуроченность повышенных концентраций Cu в областях развития глинистых илов, а максимальные содержания в воде составляли 6 ПДК в 1969 г. и 8 ПДК в 1977 г. Также отмечается высокое содержание этого металла во взвешенном веществе, особенно в центральной глубоководной части моря (Хрусталев, 1999).

Анализ работ (Вишневецкий и др., 2010, 2012б, 2014) показал, что с 2002 по 2009 гг. наблюдался тренд снижения содержания меди в воде и донных отложениях Таганрогского залива, в районе города Таганрога. Исследование содержания ТМ в этом районе также проводилось авторами (Довлатян, Королев, 2002), согласно их данным повышенные концентрации Cu наблюдались в районе косы Беглицкой и изменялись от 4,5 до 14 ПДК.

Цинк – биофильный элемент, поступление в акваторию моря происходит за счет смыва с сельскохозяйственных угодий, со стоками промышленных вод, а также с атмосферными осадками и стоком рек. Поступление с атмосферными осадками на земную поверхность оценивается 4 г/га в год (Eriksson, 2001). В водоемах его дальнейшее распределение во многом зависит от содержания органического вещества в донных отложениях и взвешенном веществе. Для биологических организмов этот элемент жизненно необходим. ПДК рыбохозяйственных водоемов составляет 10 мкг/л. В работе (Клёнкин и др., 2007) показано, что содержание Zn может достигать 3 ПДК. В 2004 г. среднее содержание цинка в воде Азовского моря не превышало предельно допустимые концентрации, однако было отмечено его высокое содержание в донных отложениях (Проведение…, 2004).

Кадмий – высокотоксичный тяжелый металл, широко применяется при производстве пестицидов, лакокрасочных изделий, пластмасс и т. д. По некоторым оценкам ежегодное поступление этого металла на земную поверхность с атмосферными осадками составляет 0,15 г/га (Eriksson, 2001). Анализ данных, приведенных авторами в работах (Клёнкин и др., 2007; Проведение…, 2004) показал, что в воде Азовского моря содержание этого элемента не превышало ПДК_р.х. (0,5 мкг/л), однако для донных отложений были характерны высокие концентрации.

Важную роль в поведении и распределении микроэлементов играет смешение пресных и соленых вод рек и Азовского моря, где, благодаря возникновению геохимического барьера, акватория превращается в своеобразный фильтр взвешенного и растворенного вещества, поступающего с суши в океан, названный А. П. Лисицыным маргинальным фильтром, имеющим глобальное значение для океанской седиментации (Лисицын 1982, 1994, 1998). Особые условия в зоне смешения вызывают здесь трансформацию химических свойств, форм нахождения и миграции (Демина и др., 1978; Гордеев, 2012; Bewers, Jeats, 1978; Riedel et al., 1997). По причине замедления течения речных вод теряется их несущая сила и происходит осаждение крупных фракций взвешенного материала, также осуществляется коагуляция тонких глинистых частиц, разбавление речной воды, насыщение ее солями морской воды, физико-химическое взаимодействие веществ, не сводящееся к простому разбавлению (флоккуляция органических веществ и металлов, сорбция-десорбция), «вспышки жизни» (Биогеохимия океана, 1983; Лисицын, 1982б; Федоров, Беляев, 2004; Хрусталев, 1982). Вследствие этого, на барьере «река–море» осаждается подавляющая часть речных взвесей (70–95 %), здесь образуются огромные осадочные тела, захватывающие подавляющую часть взвешенных в речных водах загрязняющих веществ, принесенных рекой, в числе которых тяжелые металлы (ТМ). В результате этого речные взвеси в море практически не попадают и накапливаются в этой барьерной (солоноватоводной зоне). Существенно, что конфигурация и линейная протяженность барьерных зон во многом зависят от активности приливо-отливных процессов, а также сгонно-нагонных явлений.

Характерно, что кроме барьерной зоны «река–море» накладываются, усиливая друг на друга, и другие геохимические барьеры. Здесь в значительной степени изменяется валовый сток микроэлементов и соотношение форм их соединений. Однако именно на геохимическом барьере река–море происходит кардинальный перелом в составе осадочного материала – от господства взвешенных форм микроэлементов к подавляющему господству растворенных форм (Демина и др., 1978; Лисицын, 1978). Трансформация форм нахождения и миграции элементов в этой зоне определяет геохимические процессы, которые происходят дальше в открытом море. В частности, это перевод растворенных форм элементов в аутогенные взвеси и их осаждение на дно при осуществлении процессов сорбции, соосаждения и других процессов, связанных с деятельностью живых организмов.