Тяжелые металлы. Финский залив 2001-2004 гг

Представленные материалы базируются на результатах мониторинга, проводимого в "Севморгео" в восточной части Финского залива Балтийского моря. Авторы А.Е. Рыбалко и Г.Т. Фрумин

ВВЕДЕНИЕ

Тяжелые металлы являются одним из основных антропогенных загрязняющих веществ. Такие металлы, как Hg, Cd, Ni по уровню своего воздействия на человека относятся к загрязняющим веществам 1 класса опасности и их изучение относится к числу приоритетных при проведении экологических исследований в почвах, а также в водотоках и аэрозолях. На большинство из этих химических элементов существуют нормативы содержания в различных средах и нормативы выброса и сброса в окружающую среду промышленными предприятиями.

Говоря о загрязнении окружающей среды следует четко понимать, что практически все тяжелые металлы содержатся в горных породах, природных водах, донных отложениях, а также часто обогащают природные аэрозоли, попадая в них при выбросах вулканов. В результате пожаров, которые далеко не всегда связаны с деятельностью человека. Принимая участие в природном круговороте, эти вещества характеризуются неравномерным распределением и образуют аномальные концентрации как с положительным знаком, так и с отрицательным. При изучении природных процессов в качестве норматива принято использовать так называемые кларки (средние значения конкретных металлов в горных породах различного состава или в природных водах), однако металлогеническая специализация различных участков земной коры, связанная с накоплением рудогенных элементов, к числу которых относится абсолютное большинство токсичных тяжелых металлов, зачастую делает весьма приблизительными данные сопоставления. Поэтому одновременно в геохимии тяжелых металлов как в горных породах, так и в природных водах при изучении региональных особенностей распределения этих микроэлементов используется понятие фона и аномальных концентраций относительно этого фона. Эти данные позволяют более точно оценивать геохимические особенности изучаемых объектов и показывают, что высокие, в том числе опасные для существования экосистем, концентрации тяжелых металлов могут иметь природное происхождение. Одной из долговременных задач геоэкологических исследований, которые активно развиваются в нашей стране со второй половины 80-х годов прошлого века и является попытка разделения антропогенной и природной составляющих в геохимической структуре природных вод и донных осадков.

Донные осадки с экологической точки зрения давно привлекают внимание исследователей, т.к. они являются в отличие от природных вод и, тем более, атмосферы, депонирующей средой. Это, кроме эффекта накопления, приводит и к возможности протекания медленных реакций по образованию новых химических соединений, токсичные свойства которых иногда могут быть более высокими, чем у первичных природных соединений. Тяжелые металлы в природной среде, а особенно в донных осадках, находятся в непрерывном процессе миграции, которая может осуществляться как в механической форме (вместе со слагающими частями осадка), так и в растворенной и коллоидальной форме, причем при этом происходит непрерывный обмен между гидросферой и литосферой через одну из известнейших геохимических барьерных зон: "дно-вода". Тяжелые металлы, являясь составной частью донных грунтов, попадают в организмы бентосных организмов, далее рыб и по трофическим цепям в пищу человека, где могут накапливаться в его костях и тканях. В тоже время для донных осадков отсутствует само понятие ПДК (предельные допустимые концентрации), что связано с санитарно-токсикологической сущностью данного показателя. Это существенно затрудняет понимание смысла термина "загрязнение", так как фоновые концентрации тяжелых металлов во-первых, определяются гранулометрическим составом донных отложений, а, во-вторых, металлогенической специализацией региона. Именно поэтому, тяжелые металлы в донных осадках долгое время не являлись предметом изучения организаций Росгидромета, хотя в природных водах они определялись длительное время. Положение изменилось с развитием одного из направлений экологических исследований - геоэкологического мониторинга, в составе которого мониторинг геохимии донных отложений играет одну из ведущих ролей. Эти работы сосредоточились преимущественно в организациях в рамках геологической отрасли, которые уже сформировавшиеся методические подходы к решению этой проблемы. Конкретно в российской части Финского залива изучение тяжелых металлов практически началось с постановкой здесь морских геолого-съемочных работ, в состав которых всегда входил блок геоэкологических исследований, который в конце 90-х годов трансформировался в требование составления геоэкологических карт соответствующего масштаба. Закончившееся к концу 90-х годов сплошное картирование морского дна, а также осознание экологических проблем, связанных с влиянием на экосистему Финского залива мегаполиса Санкт-Петербурга и хозяйственным освоением дна акватории привели к организации здесь наряду с традиционным мониторингом, проводимым организациями Росгидромета, Государственного мониторинга геологической среды, частью которого являлось и изучение распределения тяжелых металлов в донных отложениях и оценка их временно-пространственных трендов.

Настоящая работа поставлена в рамках подпрограммы "Исследование природы Мирового океана" ФЦП "Мировой океан", темы № 6 "Комплексные исследования процессов, характеристик и ресурсов российских морей Североевропейского бассейна". Целью ее является оценка уровней загрязнения донных отложений восточной части Финского залива тяжелыми металлами за период с 2001 по 2004 г.г. Основным источником информации служат результаты выполняемого здесь с 2000 года (в Невской губе с 1995 года) геоэкологического мониторинга Центром мониторинга геологической среды Балтийского и Арктических морей при ФГУНПП "Севморгео". Работа выполнялась творческим коллективом, организованном при СПб ОО "Экология и бизнес", состоящим из сотрудников данного центра и Российского гидрометеорологического университета, которые в течение указанного периода выполняли геоэкологические работы в Финском заливе и в Невской губе.

Конкретными задачами работы, указанными в Техническом задании являются:

а) Анализ имеющихся источников данных о донных отложениях вод восточной части Финского залива в период 2001- 2004г.г.

б) Выявление пространственной изменчивости донных отложений. Обработка данных сети мониторинга и экспедиционных исследований. Выявление пространственных особенностей в распределении тяжелых металлов.

в) Выявление временных трендов концентраций металлов. Оценка межгодовой изменчивости уровня антропогенного загрязнения.

г) Описание современного уровня загрязнения вод восточной части Финского залива тяжелыми металлами. Определение особенностей распределения тяжелых металлов в донных отложениях различных районов восточной части Финского залива.

Результаты выполнения данного технического задания изложены ниже, а вклад авторов отражен в оглавлении.