2003-Заключение

Разработка эффективной стратегии повышения качества водных ресурсов с необходимостью включает проведение оценок уровней их загрязнения приоритетными химическими соединениями, к числу которых относятся металлы.

Проведенное исследование загрязнения Невской губы и восточной части Финского залива направлено на выявление металлов, в наибольшей степени загрязняющих указанные акватории, и на выявление наиболее загрязненных их районов.

Анализ полученных результатов показывает, что в водах Невской губы по уровням загрязнения металлы могут быть ранжированы следующим образом:

МЕДЬ > ЦИНК > МАРГАНЕЦ > СВИНЕЦ > КАДМИЙ > НИКЕЛЬ > КОБАЛЬТ

Было установлено, что все районы Невской губы в значительной и примерно одинаковой степени загрязнены медью (процент проб, в которых зафиксировано содержание этого металла с превышением ПДК, варьировал от 96,8% до 100%). Высок уровень загрязнения всех районов губы цинком (процент проб, в которых содержание этого металла превысило ПДК, варьировал от 77,7% до 87,0%). Марганцем в наибольшей степени были загрязнены воды Северного курортного района (процент проб, в которых концентрации этого металла превысили ПДК, составил 40%). Все районы Невской губы незначительно загрязнены свинцом, кадмием, никелем и кобальтом (процент проб, в которых содержание этих металлов превысило ПДК, был ниже 20%). Для кадмия, никеля и кобальта также характерно приблизительно равное загрязнение всех районов губы. Свинцом в наименьшей степени за рассматриваемый период (1997 -2002 гг.) был загрязнен Северный курортный район. Этот анализ следует считать сугубо ориентировочным, так как рассмотренные акватории характеризуются различным количеством станций и, соответственно, различным количеством отобранных и проанализированных проб.

Кроме того, регулярные анализы цинка, никеля и кобальта были проведены лишь с по 2002 г., а для остальных металлов - с 1997 г. по 2002 г.

Для выявления межгодовых трендов концентраций металлов из семи рассматриваемых металлов (медь, цинк, марганец, свинец, кадмий, никель, кобальт) были выбраны медь и цинк. Это обусловлено тем, что, во-первых эти металлы в наибольшей степени загрязняют акваторию Невской губы. Во-вторых, для остальных металлов весьма высок процент проб, в которых зафиксированы концентрации этих металлов ниже предела чувствительности использованного химико-аналитического метода их определения.

Результаты анализа показали, что за весь период наблюдений среднегодовые концентрации меди для столба водной массы поверхность-дно для всех районов Невской губы превышали ПДК. При этом наибольшие среднегодовые концентрации меди зафиксированы в 2000 г. в Центральной части, на акватории МТП СПб. и на акватории Южного курортного района. Наибольшая среднегодовая концентрация меди на акватории Северного курортного района отмечена в 2002 г. Для всего периода наблюдений (2000-2002 гг.) и для всех районов Невской губы также характерно превышение среднегодовых концентраций над ПДК для цинка. Наибольшие среднегодовые концентрации цинка на акваториях Центральной части и МТП СПб. зафиксированы в 2002 г., на акватории Южного курортного района - в 2001 г., а на акватории Северного курортного района - в 2000 г.

Математико-статистический анализ данных мониторинга показал неравномерный характер межгодовых уровней загрязнения медью Центральной части Невской губы, акватории МТП СПб. и Южного курортного района. Только воды Северного курортного района были загрязнены медью примерно в равной степени за весь рассматриваемый период с 1997 г. по 2002 г. Установлен также неравномерный межгодовой уровень загрязнения цинком Центральной части губы и акватории МТП СПб. Статистически достоверные различия межгодовых концентраций цинка в Центральной части губы установлены в 2001 г., в то время как различия межгодовых концентраций цинка в 2000 г. и 2002 г статистически недостоверны. Среднегодовые концентрации цинка в водах акватории МТП СПб. статистически достоверно различались между 2000 г. и 2002 г. и не различались между 2000 г. и 2001 г. Только для вод Южного курортного района и Северного курортного района зафиксированы статистически недостоверные различия среднегодовых концентраций цинка за весь рассматриваемый период с 2000 г. по 2002 г.

Результаты анализа внутригодовой динамики концентраций меди и цинка показал, что экстремальные (максимальные) значения концентраций варьируют по месяцам от года к году.

По уровням загрязнения металлами воды восточной части Финского залива ранжируются следующим образом:

МЕДЬ > КАДМИЙ > СВИНЕЦ > НИКЕЛЬ > КОБАЛЬТ > МАРГАНЕЦ > ЦИНК

Для оценки уровней загрязнения металлами различных районов восточной части Финского залива был проведен анализ всего массива данных за период 1997-2002 гг. для всей совокупности металлов (медь, свинец, кадмий, марганец, цинк, никель, кобальт). В качестве показателя уровней загрязнения вод был выбран общий (для всей совокупности металлов) процент проб, в которых обнаружены концентрации металлов, превысившие ПДК.

Приведенные данные для всей совокупности металлов показывают, что в первом приближении, учитывая различный объем данных для различных районов, эти районы могут быть по уровням загрязнения ранжированы следующим образом:

Акватория Выборгского порта > Выборгский залив > Глубоководная зона > Копорская губа > Лужская губа > Мелководная зона > Курортный район мелководной зоны

Для выявления межгодовых трендов концентраций металлов в водах восточной части Финского залива из семи рассматриваемых металлов была выбрана медь. Это обусловлено тем, что, во-первых, медь является приоритетным загрязняющим веществом, то есть в наибольшей степени загрязняющим акваторию восточной части Финского залива. Во-вторых, для остальных металлов (кроме цинка) весьма высок процент проб, в которых зафиксированы концентрации этих металлов ниже аналитического нуля (ниже предела чувствительности использованного химико-аналитического метода их определения). Отметим также, что регулярные наблюдения за содержанием цинка в водах рассматриваемых акваторий были начаты лишь в 2000 г. Изложенное не позволило провести корректный статистический анализ данных всех имеющихся наблюдений.

Анализ межгодовых трендов концентраций меди был проведен только для тех районов восточной части Финского залива, для которых регулярные наблюдения охватывали не менее чем пятилетний период. К таким районам относились Курортный район мелководной зоны, Выборгский залив и акватория Выборгского порта. Результаты анализа свидетельствуют о существенных вариациях среднегодовых концентраций меди. К сожалению, весьма ограниченный объем данных не позволил провести корректный анализ внутригодовой динамики концентраций меди для различных районов восточной части Финского залива.

Вышеприведенный анализ уровней загрязнения металлами Невской губы и восточной части Финского залива базировался в основном на концепции предельно допустимых концентраций (ПДК), подвергаемой в последние десятилетия справедливой и аргументированной критике. По нашему мнению, необходимо разработать региональные ПДК, по крайней мере, для основных (наиболее крупных) водных объектов Северо-Западного региона, включая акваторию Невской губы. Данные мониторинга, проводимого в течение многих лет Северо-Западным УГМС, позволяют решить эту задачу на современном уровне.

Отдельное исследование, посвященное разработке нового подхода к комплексной оценке уровней загрязнения водных объектов металлами, базируется на концепции риска для представительных видов гидробионтов, в качестве которых были выбраны дафнии. В результате этого исследования были установлены математические модели для расчетов уровней риска (вероятности летальных исходов) для дафний при воздействии металлами в широком диапазоне варьирования их концентраций. Разработанный подход проиллюстрирован рядом примеров.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Бернстейн А. (1968) Справочник статистических решений. М.: Статистика, 163 с.

Волков И.В., Заличева И.Н., Каймина Н.В. (1988) К проблеме региональных рыбохозяйственных ПДК // Проблемы водной токсикологии. Петрозаводск: ПГУ, с. 92-98.

Волков И.В., Заличева И.Н., Шустова Н.К., Ильмаст Т.Б. (1996) Есть ли экологический смысл у общефедеральных рыбохозяйственных ПДК? // Экология, №5, с. 350-354.

Данилова Г.Н., Емельянова В.П., Колесникова Т.К. (1981) Вопросы контроля загрязнения природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, с. 118.

Захарченко М.П., Кошелев Н.Ф., Ромашов П.Г. (1996) Гигиеническая диагностика водной среды. СПб.: Наука, 247 с.

Некрасов А.В., Еремина Т.Р., Провоторов П.П. (1999) Гидрофизические процессы. В кн.: Финский залив в условиях антропогенного воздействия. Отв. ред. В.А. Румянцев и В.Г. Драбкова. СПб..: Институт озероведения РАН, Северо-Балтийский морской фонд, с. 5-47.

Петрова Г.В., Каретникова Т.И., Леонова М.В., Фрумин Г.Т., Жаворонкова Е.И. (2003) Качество вод водных объектов Санкт-Петербурга в 2002 году // В кн.: Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2002 году. СПб..: Комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности, с. 180-190.

Фрумин Г.Т. (1998) Оценка состояния водных объектов и экологическое нормирование. СПб..: Синтез, 96 с.

Фрумин Г.Т., Крючков А.М. (1999) Гидрохимическая характеристика. В кн.: Финский залив в условиях антропогенного воздействия. Отв. ред. В.А. Румянцев и В.Г. Драбкова. СПб..: Институт озероведения РАН, Северо-Балтийский морской фонд, с. 48-66.

Фрумин Г.Т. (2002) Экологическая химия и экологическая токсикология. СПб..: РГГМУ, 203.

Фрумин Г.Т., Басова С.Л. (2002) Экологические проблемы Балтийского моря. Тезисы докладов научно-практической конференции "Международный день Балтийского моря". СПб..: Водоканал Санкт-Петербурга, ЭКО Феникс, с. 86-87.

Фрумин Г.Т., Жаворонкова Е.И. (2003) Токсичность и риск воздействия металлов на гидробионтов // Экологическая химия, т. 12, вып. 2, с.93-96.

Шишкин Б.А. (1988) Современное состояние экосистемы Невской губы и восточной части Финского залива. - Исследования водной экосистемы Ладожское озеро - р.Нева - Невская губа и восточная часть Финского залива. Л.: Труды ГГИ, вып. 1.