параллакс фон

Методология и результаты экогеохимических исследований Баренцева моря

Нефть и Газ Арктического Шельфа 2004
Принципы оценки степени загрязнения геологической среды на осваиваемых нефтяных и газовых месторождениях
01.05.2002
Печорское море. Системные исследования
Печорское море. Системные исследования
15.03.2003

Александру Израилевичу Айнемеру - геологу, ученому и наставнику посвящается

 
 

Айнемер А. И. родился в 1935 г. Он являлся блестящим представителем плеяды выпускников Ленинградского Горного Института, учившихся в нем в пятидесятых годах, затем пришедших в НИИАГА и много сделавших для развития морской геологии. А.И. Айнемер был яркой творческой натурой, нацеленной на поиск нового и разработку неординарных научных идей. Он плодотворно занимался математической обработкой геологической информации, внес существенный вклад в теорию литогенеза и россыпеобразования на шельфе, сделал первые успешные шаги в области изучения металлоносных осадков и ГПС, уделяя особое внимание барьерным зонам и их рудогенной роли. Им опубликовано более 120 научных работ, в том числе 5 монографий.

А.И. Айнемер был удивительно обаятельным человеком, внимательным к своим коллегам. Он обладал даром быть тактичным наставником и учителем тех, кто работал под его началом – учился у него науке – геологии и методам ее познания.



ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Методологические аспекты комплексных геоэкологических исследований

1.1. Источники техногенного загрязнения (характеристика и классификация)

1.2. Пути миграции и накопления загрязняющих веществ (барьеры)

2.Методика исследований

2.1. Полевые наблюдения

2.2. Лабораторные исследования

2.3. Анализ, оценка и картирование состояния природной среды

3. Литолого-экогеохимические характеристики природной среды

3.1. Аэрозоли

3.2. Вода, Взвесь

3.2.1.Общая характеристика гидрологического режима

3.2.2. Концентрации загрязняющих веществ и их латеральная изменчивость

3.2.2.1. Нефтяные углеводороды.

3.2.2.2. Полициклические ароматические углеводороды.

3.2.2.3. Фенолы.

3.2.2.4. Хлорорганические соединения

3.2.2.5. Тяжелые металлы

3.3. Донные осадки. Концентрации поллютантов в донных осадках и их латеральная изменчивость

3.3.1.Нефтяные углеводороды.

3.3.2. Полициклические ароматические углеводороды.

3.3.3. Фенолы.

3.3.4. Хлорорганические соединения

3.3.5. Тяжелые металлы.

3.3.5.1. Валовые содержания.

3.3.5.2. Относительная сорбционная емкость.

3.3.5.3. Изменчивость форм нахождения тяжелых металлов.

3.3.6. Радионуклиды.

4. Оценка состояния природной среды.

4.1. Экогеохимические критерии.

4.2 Биотестирование

Заключение


ВВЕДЕНИЕ

Арктический шельф России обладает также крупнейшими ресурсами фитобентоса (ламинарии, фуккоиды, анфельция) и зообентоса (гребешки и другие моллюски, куккумария, ежи, ракообразные), являющимися важным резервом пищевых и кормовых продуктов. Не менее важно значение Западно - арктического шельфа России как нового объекта комплексного народнохозяйственного освоения в промысловых, транспортных, строительных и других целях. В связи с этим очевидна актуальность проведения геоэкологических исследований шельфа. Эта необходимость усугубляется особой хрупкостью арктической природной среды.

В своем докладе “Геоэкология - новое научное направление” на XXVII Геологическом Конгрессе Е.А. Козловский зафиксировал сформировавшееся к тому времени новое научное направление и дал основные понятийные определения. Геоэкология в целом рассматривалась как новое научное направление, возникшее на стыке геологии и экологии и изучающее закономерные связи между живыми организмами, техногенными образованиями и геологической средой (Козловский, 1989). В качестве основной задачи геоэкологии рассматривалось изучение, анализ и прогноз изменений геологической среды, в неразрывной связи с изменениями (загрязнением) других составляющих природной среды (атмосферы, гидросферы, растительности) и возможным их влиянием на живые организмы, включая человека.

Одновременно со становлением геоэкологии в целом, сразу же выделилось самостоятельное научное направление - геоэкология шельфа. ВНИИОкеангеология активно включилась в разработку научно-технического и нормативно-правового обеспечения данного вида работ (Временные требования …, 1987, Временные методические …, 1989, Комплексное …, 1989, Геологический мониторинг …, 1990, Проблемы геоэкологии …, 1991 и т.д.). Становление и развитие научно-теоретических представлений и методологии исследований в первую очередь связано с такими именами как Б.Х. Егиазаров, А.И. Айнемер, В.И. Гуревич, Д.А. Додин, М.А. Садиков.

Активные работы, имеющие большое научно-практическое значение, связанные в первую очередь, с геологической съемкой в Балтийском море, проводились во ВСЕГЕИ, под руководством М.А. Спиридонова. Несколько позднее к геоэкологическим исследованиям шельфа приступили НИПИОкеангеофизика (Геленджик), МАГЭ (Мурманск), Дальморгеология (Находка).

Большой вклад в научно-теоретическое обоснование работ внесли и организации Российской Академии Наук. В первую очередь необходимо выделить Кольский филиал РАН и Мурманский Морской Биологический Институт, под руководством Г.Г. Матишова, ИО РАН- Н.А. Айбулатов, В.Е. Виноградов, А.П. Лисицын, Е.М. Емельянов.

Огромный вклад в развитие методики и практики исследований внесли специалисты Роскомгидромета, включая головной институт ААНИИ и РНЦ “Мониторинг Арктики” под руководством С.А. Мельникова и их территориальные представительства в Мурманске, Архангельске.

Данная работа является частью исследований, осуществляемых по программам Министерства природных ресурсов “Шельф России”, Министерства науки и технологий “Комплексные исследования океанов и морей Арктики и Антарктики” (ГНТП “Мировой океан”). Она была выполнена в соответствии с подпрограммой геоэкологического изучения континентального шельфа окраинных и внутренних морей и водоемов Российской федерации (подраздел “Геоэкология шельфа России”).

Геоэкология, применительно к морским акваториям, рассматривается как наука о взаимоотношении техногенеза и седиментогенеза на современном этапе развития Земли. Основной задачей геоэкологии, в данной трактовке является определение техногенной компоненты и масштабов ее воздействия в процессе осадкообразования на современном этапе. При этом основное внимание уделяется анализу ЗВ на различных уровнях организации вещества, что предполагает интенсивное внедрение геохимических методов в геоэкологию. С одной стороны нами рассматриваются вопросы геохимии, как природных компонентов, так и искусственных. С другой стороны - процессы поступления вещества, его миграция, трансформация и накопление на шельфе теснейшим образом связаны с процессами современного седиментогенеза.

Основной целью данной работы была комплексная оценка состояния природной среды на основе анализа экогеохимических полей на акватории Баренцева моря. В соответствии с поставленной проблемой в ходе выполнения работы решались следующие задачи: 1. Классификация и характеристика источников поступления загрязняющих веществ в шельфовую область. 2. Анализ и характеристика путей и механизмов транспортировки и осаждения загрязняющих веществ. 3. Создание методологии и методики выполнения геоэкологических исследований шельфа. 4. Оценка и анализ фоновых характеристик загрязняющих веществ основных составляющих природной среды - аэрозолей, воды, взвеси, донных осадков и бентоса на объектах различного иерархического уровня. 5. Характеристика и анализ уровней радиоактивного загрязнения.

За каждодневную помощь в процессе подготовки работы автор признателен своим коллегам по работе Т.В. Пономаренко, Л.Ф. Андриановой, А.А. Крылову, А.Е. Рахманову, А.Д. Краснюку. Автор благодарен за проведение совместных исследований В.И. Петровой, Погребову В.Б., Е.Е. Мусатову, Н.А. Кузмичевой. Очень полезным для автора явилось сотрудничество и совместные работы с сотрудниками ПМГРЭ А.В. Нещеретовым, П.И. Криницким, Б.Н. Смирновым, А.М. Ашадзе, В.А.. Анушиным, С.Б. Любимовым, А.М. Плахотником, РЦ “Мониторинг Арктики” С.А. Мельниковым, В.П. Клоповым, С.В. Власовым, А.М. Викдоровичем, РНЦ “Экология моря” (г. Одесса, Украина) - А.А. Свертиловым, Института Океанологии РАН - В.П. Шевченко, Минприроды России - Л.Я. Грудиновой.

Весьма плодотворным оказалось сотрудничество с канадскими коллегами В. Нассечуком (Институт нефтяной и осадочной геологии Канадской геологической службы, г. Калгари), Д.Н. Смитом и К. Эллис (Бедфордский океанографический институт), американскими исследователями С. Форман (Чикагский и Огайский университеты) К. Крэйн, П. Вогтом, Н. Черкисом (Научно-Исследовательская Лаборатория ВМФ США), немецкими учеными Р. Штайном (Институт Альфреда Вегенера), Р. Шпилгахена и Х. Кассенс (ГЕОМАР) и норвежскими полярными исследователями М. Халтом и А. Солхеймом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В результате проведенных исследований выработаны и апробированы новые научно-методические подходы к проблеме геоэкологических исследований арктического шельфа. Автор рассматривает геоэкологию арктического шельфа, как научное направление о процессах поступления загрязняющих веществ (природных и искусственных), их миграции, трансформации и накопления в шельфовой зоне. Основной задачей геоэкологии, в данной трактовке является определение техногенной компоненты и масштабов ее воздействия в процессе осадкообразования. При этом основное внимание уделяется анализу ЗВ на различных уровнях организации вещества, что предполагает интенсивное внедрение геохимических методов в геоэкологию. С одной стороны нами рассматриваются вопросы геохимии природных и искусственных компонентов. С другой стороны - процессы поступления вещества, его миграция, трансформация и накопление на шельфе теснейшим образом связаны с процессами современного седиментогенеза.

Предложенный подход позволил классифицировать источники поступления ЗВ в соответствии с общей концепцией седиментогенеза. Выделены три группы источников поступления ЗВ: экзогенная, эндогенная, и акваполитехногенная. Последний тип источника, выделенный впервые, связан с индустриальной деятельностью непосредственно на морских акваториях, включая морской транспорт, разработку подводных месторождений, захоронение вредных веществ (дампинг), сброс бытовых и промышленных отходов, рыболовство (траление). Выделенные источники характеризуются своими масштабами проявления, что нашло отражение как на уровне ассоциаций химических элементов и их соединений, так и на уровне фракционной структуры донных осадков и минералогического состава.

На основе данного подхода была разработана и апробирована методика и методология исследований по комплексной оценке состояния природной среды Западно-Арктического шельфа, которые были использованы ВНИИОкеангеология, ПМГРЭ, МАГЭ, НОРДЭКО, КОМИНЕФТЬ, ВЧ 70170 при проведении комплексных геоэкологических работ различного масштаба трансрегиональном (масштаб 1 : 5 000 000), региональном (масштаб 1: 1 000 000), локальном (масштаб 1 : 50 000) и точечном (места дампинга радиоактивных отходов и испытаний ядерного оружия, масштаб 1 : 10 000). Методика предусматривает комплексное изучение всех звеньев экосистемы (аэрозоли, потоки вещества, взвесь, водная толща, донный осадок и поровые воды, и бентические сообщества) как на уровне валовых концентраций ЗВ, так и на уровне форм их нахождения.

Выполненный анализ уровней концентраций всех основных групп ЗВ (СПАВ, НУ, ПАУ, фенолов, ТМ, ХОС - ПХБ, А-ГХЦГ, Г-ГХЦГ, ДДТ, ДДД, ДДЭ, радионуклидов -Cs-137, Cs-134, Pu238, Pu239, Pu240, Sr-90, I-129, К-40, Th-232, Ra-226) в придонной среде западного сектора Арктики на различных иерархических уровнях геологических обьектов показал, что они определяются трансрегиональными, региональными и локальными особенностями генезиса, миграции, условий преобразования и накопления поллютантов.

Концентрации всех видов ЗВ в придонных и поверхностных водах значительно ниже ПДК.

Степень загрязненности донных осадков лимитируется количеством и составом пелитовой фракции.

Установлен относительно устойчивый ряд подвижности элементов –Ni-Pb-Zn-Cu-Mn-Co-Fe. Для Ni, Pb, Zn, Cu, Mn отмечается доминирование растворенной формы, а для Co и Fe –взвешенной.

Уровни активностей искусственных радионуклидов в воде и донных осадках Западно-Арктического шельфа имеют низкие фоновые значения и определяются глобальными выпадениями и поступлением с водами Гольфстрима из Западной Европы. Поступление радионуклидов из мест дампинга радиоактивных отходов не обнаружено. Губа Черная является действующим источником радиоактивного загрязнения для прилегающей к ней части акватории Печорского моря, что требует постановки мониторинга.

Дифференциальный и интегральный анализ параметров придонной среды акваторий Арктического шельфа России, свидетельствует об относительно низком уровне антропогенного стресса. Выявленные локальные участки нарушения биотической и абиотической среды (Кольский залив и его устьевая часть, порт Белушья, губа Черная), являются следствием хозяйственной деятельности, а участки высоких концентраций загрязняющих веществ, расположенные в прибрежье архипелага Шпицберген и на траверсе Шпицберген – Кольский п-ов - поступлениями ЗВ из Западной Европы с теплыми “атлантическими водами”. Причем, во случаях загрязнение носит комплексный характер.

Дальнейшего более детального изучения требуют механизмы сорбции различных ЗВ и сорбционных свойств различных вещественно-генетических типов донных отложений.

Первые детальные исследования физико-механических свойств поверхностного слоя донных осадков выявили наличие эфемерного сезонного образования- протосингенетичного слоя, обладающего свойствами "ньютоновой" жидкости, которое по сути, это не является геологическим телом и способно легко, в виде “тяжелой жидкости” стекать по склонам, переносится придонными течениями, взмучивается волновыми воздействиями, и может неоднократно переотлагаться. Следовательно, пробы для геоэкологических исследований из этого образования не являются представительными. Вместе с тем, как правило при геоэкологических исследованиях отбирают верхний сантиметровый слой суспензионного осадка. Данный факт требует дальнейшего детального изучения с целью оценки информативности выполненного опробования и разработки методических рекомендации для мониторинговых исследований.

Оценка масштабов поступления ЗВ в геоэкосистему ЗАШ фиксирует доминирование природных экзогенных и эндогенных источников, стабильность и продолжительность действия которых позволили, за счет саморегуляции и самоочищения сохранить геоэкосистему ЗАШ в не нарушенном состоянии. Техногенный пресс, ввиду спада производства за последние 10 лет, значительно ослаб. Пороговые уровни ассимиляционной емкости геоэкосистемы ЗАШ достаточно высоки и позволяют справляться с существующим техногенным воздействием.

Предстоящее освоение Баренцевоморской нефтегазовой провинции в значительной степени усилит техногенное воздействие на природную среду, что требует постановки мониторинговых наблюдений на выявленных локальных участках загрязнения и на барьерных зонах, в местах предполагаемого техногенного пресса.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: