Мониторинг загрязняющих вществ в воде и донных осадках Баренцева моря
В 2014 г. уровни загрязнения отдель-ных компонентов экосистемы Баренцева моря определялись в лаборатории при-кладной экологии и токсикологии ПИН-РО, аккредитованной на техническую компетентность и независимость (аттестат аккредитации № РОСС RU. 0001.518450), в соответствии с методическими руково-дствами [1–5].
Для оценки состояния среды обита-ния водных биоресурсов Баренцева моря были исследованы пробы воды и донных осадков из южных и центральных про-мысловых районов (рис. 1). Всего про-анализированы 40 проб воды (поверхно-стный и придонный слои) и 23 пробы донных осадков по 59 химическим пока-зателям каждая.
В результате проведенных исследований установлено, что
Рис. 1. Схема станций отбора проб воды и донных осадков Баренцева моря в 2014 г.
концентрации нефтяных (алифатических) углеводородов (АлУ) в поверхностном слое морской воды изменялись от 0,62 до 1,80 мкг/л, в придонном слое – от 0,59 до 5,12 мкг/л и не превышали предельно допустимую концентрацию в воде водоемов рыбохозяйственного значения (ПДКр/х) – 50 мкг/л [6]. Величины отношения концентраций изопреноидов пристана и фитана в поверхностных и придонных водах варьировали от 0,1 до 0,7, т.е. были меньше 1,5, что свидетельствовало о нефтяном происхождении определяемых АлУ. Углеродный коэффициент CPI изменялся от 0,3 до 0,8, что подтверждало нефтяное происхождение АлУ [7]. Доминирование в пробах воды низкокипящих алканов также характерно для АлУ нефтяного происхождения. Наибольшие концентрации н-парафинов нефтяного происхождения характерны для придонного слоя атлантических вод.
Общие концентрации полициклических ароматических углеводородов (ΣПАУ) в поверхностном слое воды варьировали от 5,61 до 129 нг/л, в придонном – от 20,9 до 157 нг/л и на большинстве станций превышали глобальный фоновый уровень (20 нг/л) [7, 8].
На станциях в прибрежных мурманских водах с высокой концентрацией ПАУ в поверхност-ном и придонном слоях суммарная концентрация маркеров нефтяного загрязнения (нафталин, 1-метилнафталин, 2-метилнафталин, флуорен, хризен) достигала 86%, на станциях в атлантиче-ских водах – 75%. Повышенные концентрации канцерогенных ПАУ были характерны для при-донного слоя атлантических вод [8]. В целом же атлантические водные массы меньше загрязне-ны ПАУ, чем прибрежные мурманские воды.
Стойкие органические загрязнители в исследованных водах были представлены хлорорга-ническими пестицидами (ХОП) и полихлорбифенилами (ПХБ). Из ХОП в воде Баренцева моря определялись α-, β-, γ-изомеры гексахлорциклогексана (ГХЦГ), гексахлорбензол (ГХБ), изомеры хлордана и метаболиты дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ).
Суммарные концентрации трех изомеров ГХЦГ в поверхностном и придонном слоях воды изменялись от 0,81 до 3,28 и от 0,71 до 2,40 нг/л соответственно. Доминирование концентраций α-ГХЦГ над γ-ГХЦГ (α-ГХЦГ/γ-ГХЦГ >1) свидетельствовало о «старом» характере загрязнения водных масс этим пестицидом [9,10].
Остаточные концентрации ГХБ в поверхностном и придонном слоях воды исследованных районов варьировали от 0,05 до 0,43 нг/л и не превышали ПДКр/х (10 нг/л) [6].
Суммарные концентрации метаболитов ДДТ в поверхностном слое воды варьировали от 0,29 до 2,75, в придонном – от 0,33 до 2,46 нг/л и не превышали ПДКр/х (10 нг/л) [6]. Величина отношения концентраций изомеров ДДТ (p,p’-ДДТ/p,p’-ДДЕ <1) указывала на длительный про-цесс трансформации ДДТ в более стойкие метаболиты, т. е. на давнее загрязнение вод Баренцева моря данным пестицидом [9, 10].
Суммарные концентрации ПХБ в поверхностном слое воды изменялись от 0,21 до 3,74, в придонном – от 0,26 до 1,72 нг/л и также не превышали рыбохозяйственную ПДК (10 нг/л). Из индивидуальных конгенеров ПХБ в морской воде доминировали соединения с номерами 52, 101, 118, 138, и 153, входящие в состав промышленных смесей типа Aroclor (российские аналоги Со-вол и Совтол-10 – конденсаторное и трансформаторное масла соответственно), составляющие в поверхностном слое воды от 66 до 100 %, в придонном – от 74 до 100 % ΣПХБ. Причем конге-нер с номером 118 относится к диоксиноподобным соединениям, так как проявляет токсичность, подобную 2,3,7,8-тетрахлордибенздиоксину, но имеет более низкий токсический потенциал [11].
Концентрации определяемых 11 микроэлементов (медь, цинк, никель, хром, марганец, ко-бальт, свинец, железо, кадмий, мышьяк и ртуть) были значительно ниже ПДКр/х. Максимальные концентрации таких токсичных элементов, как свинец, кадмий и мышьяк, в поверхностном и придонном слоях воды составляли 0,20, 0,13 и 0,90 мкг/л соответственно, а концентрации ртути не превышали ПДКр/х, равную 0,1 мкг/л (максимальное значение 0,028 мкг/л) [6, 12].
Величина объемной активности 137Cs в поверхностном слое воды на станции 2 стандартного разреза «Кольский меридиан» в феврале 2014 г. составила 1,40 ± 0,80 Бк/м3, 90Sr – 2,16 ± 0,40 Бк/м3, что не превышало фоновых значений последних лет [13].
Полученные результаты подтверждают низкий уровень загрязнения водных масс исследо-ванных промысловых районов Баренцева моря в 2014 г. (рис. 2).
Содержание АлУ (н-парафинов) в верхнем слое донных осадков Баренцева моря изменя-лось от 0,58 до 1,72 мкг/г сухой массы и было представлено широким спектром углеводородов от С8 до С31. В России нормативы содержания алифатических углеводородов в морских донных осадках отсутствуют, но по литературным данным количество н-парафинов в исследован-ных донных осадках Баренцева моря было значительно ниже техногенного фонового уровня, характерного для верхнего слоя донных осадков Западно-Арктического шельфа – 340 мкг/г сухой массы [14, 15]. Низкие значения углеродного коэффициента CPI < 1 (0,54–0,98) и преоб-ладание низкокипящих углеводородов в отношении величин содержания нС8-нС22/нС23-С31 (1,1–2,4) характерны для углеводородов нефтяного, а не биогенного происхождения [7].
Суммарное содержание 19 ПАУ в верхнем слое донных осадков Баренцева моря варьирова-ло от 6,0 до 111 нг/г сухой массы осадка. Из группы углеводородов, которые являются индика-торами индустриальных и неиндустриальных выбросов, можно выделить пирен, флуорантен, бенз(ghi)перилен, бенз(b)флуорантен, индено(1, 2, 3-cd) пирен. В исследованных пробах донных осадков доминировали в основном бенз(b)флуорантен, бенз(k)флуорантен, перилен, индено (1, 2, 3-cd) пирен и бенз(ghi)перилен, содержание которых составляло от 58,8 до 69,3% от ΣПАУ, за исключением проб, отобранных на Канинской банке, Северном склоне Гусиной банки и в Восточном Прибрежном районе, где содержание в донных осадках «метчиков» типично неф-тяных аренов (нафталин, 1-метилнафталин, 2-метилнафталин, флуорен и хризен) достигало 88,0% от ΣПАУ [7]. Общее содержание канцерогенных соединений изменялось от 6,33 до 33,0%, а бенз(а)пирена – от 0,26 до 3,57% от ΣПАУ. Одним из критериев происхождения ПАУ в мор-ских донных осадках является величина отношения суммарного содержания низкомолекулярных соединений (ΣНМС) к суммарному содержанию высокомолекулярных соединений (ΣВМС). Петрогенное загрязнение характеризуется преобладанием НМС, в то время как ВМС доминиру-ют в загрязнениях, вызванных протеканием пиролитических процессов [16]. Для проб донных осадков на большинстве исследованных станций это отношение было меньше 1, что указывало на образование ПАУ в результате сгорания органического топлива. В донных осадках на стан-циях, расположенных на Канинской банке, Северном склоне Гусиной банки и в Восточном При-брежном районе, величина отношения ΣНМС/ΣВМС была больше 1, что характерно для ПАУ нефтяного происхождения.
В России отсутствуют нормативы содержания загрязняющих веществ в морских донных осадках. В соответствии с классификацией уровней загрязнения морских донных осадков, при-нятой Норвежским Государственным Агентством по охране окружающей среды (SFT), содержа-ние ΣПАУ и бенз(а)пирена в донных осадках на большинстве исследованных станций не пре-вышало фоновые уровни – < 300 и < 10 нг/г сухой массы соответственно [17].
Стойкие органические загрязнители в исследованных донных осадках были представлены ХОП и ПХБ. Из ХОП в донных осадках Баренцева моря определялись α-, β-, γ-изомеры ГХЦГ, ГХБ, изомеры хлордана и метаболиты ДДТ.
Суммарное содержание ГХЦГ в донных осадках исследованных районов Баренцева моря варьировало от 0,41 до 9,92 нг/г сухой массы. Увеличение относительного содержания более стабильного изомера α-ГХЦГ по сравнению с γ-ГХЦГ (α-ГХЦГ/γ-ГХЦГ >1) указывало на давнее поступление этого пестицида в Баренцево море [9, 10]. Содержание ГХБ в исследованных дон-ных осадках изменялось в узком интервале от 0,05 до 0,15 нг/г сухой массы. В настоящее время определяются лишь остаточные количества этого соединения, так как его применение было за-прещено в СССР в 1970-е годы. По норвежской классификации, содержание ГХБ в донных осадках исследованных районов Баренцева моря не превышало фоновый уровень (< 0,5 нг/г су-хой массы) [17]. Из изомеров хлордана в исследованных донных осадках обнаружен только trans-хлордан, и его содержание изменялось от аналитического нуля до 0,70 нг/г сухой массы, т. е. было очень незначительно. Этот пестицид в России никогда не применялся, и его остаточ-ные количества поступают в Баренцево море преимущественно с водами Северо-Атлантического течения.
Суммарное содержание метаболитов ДДТ варьировало от 0,46 до 2,5 нг/г сухой массы. Со-держание изомера p,p’-ДДЕ в донных осадках превышало содержание изомера p,p’-ДДТ на всех исследованных станциях и свидетельствовало о длительном процессе трансформации ДДТ в бо-лее стойкие метаболиты, то есть о давнем загрязнении [9, 10]. По норвежской классификации, содержание ΣДДТ в донных осадках на трех станциях Канинской банки было на уровне фона (< 0,5 нг/г сухой массы), на остальных 20 станциях соответствовало категории «умеренно загрязненные» донные осадки (0,5–2,5 нг/г сухой массы) [17].
Суммарное содержание ПХБ в верхнем слое донных осадков изменялось от 0,33 до 1,24 нг/г сухой массы. Из индивидуальных соединений ПХБ преобладали тетра-, пента- и гекса-хлорбифенилы, доминирующие в составе промышленных смесей типа Aroclor, российские ана-логи – Совол (конденсаторное масло) и Совтол-10 (трансформаторное масло). Они составляли до 80% суммарного содержания ПХБ. Согласно критериям загрязненности морских донных осад-ков, принятым в Норвегии, суммарное содержание семи конгенеров ПХБ с номерами 28, 52, 101, 118, 138, 153, 180 в донных осадках исследованных районов Баренцева моря соответствовало техногенному фоновому уровню (< 5 нг/г сухой массы) [17].
В России отсутствуют нормативы содержания тяжелых металлов и микроэлементов в мор-ских донных осадках. Согласно критериям загрязненности морских донных осадков, принятым в Норвегии, содержание меди, цинка, марганца, кобальта, свинца, кадмия и ртути в донных осад-ках исследованных районов Баренцева моря соответствовало фоновым уровням [17]. Содержа-ние никеля и хрома в верхнем слое донных осадков Центрального желоба, Мурманского мелко-водья, Центрального плато, Демидовской и Рыбачьей банок соответствовало критериям «умеренно загрязненные» донные осадки, на остальных станциях не превышало фоновые уровни (< 30 и < 70 нг/г сухой массы соответственно [17]. Содержание мышьяка в донных осадках на семи станциях соответствовало критерию «умеренно загрязненные» донные осадки, на осталь-ных 16 – не превышало фоновый уровень (< 20 нг/г сухой массы) [17]. Максимальное содержа-ние перечисленных двухвалентных микроэлементов обнаружено в донных осадках, представ-ленных глиной и илами, тонкозернистая фракция которых превышала 80%.
Уровни накопления антропогенных радионуклидов 137Cs и 90Sr в поверхностном слое дон-ных осадков Баренцева моря в 2014 г. (промысловый район Демидовская банка) составляли 1,10±0,60 и 0,64±0,05 Бк/кг сухой массы, что соответствовало фоновым значениям удельных ак-тивностей изотопов 137Cs и 90Sr в открытых районах Баренцева моря [13].
Полученные результаты подтверждают низкий уровень загрязнения донных осадков иссле-дованных промысловых районов Баренцева моря в 2014 г. (рис. 2).
Рис. 2. Загрязняющие вещества в воде и донных осадках Баренцева моря в 2014 г.
В результате проведенных исследований установлено, что современный уровень загрязне-ния компонентов морской среды в исследованных районах Баренцева моря является незначи-тельным и не окажет существенного влияния на состояние запасов промысловых видов гидро-бионтов в краткосрочной перспективе.
А.Ю. Жилин, Н.Ф. Плотицына
Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича,
Мурманск, 183038
Смотрите также
