УДК 556.3+504.5.06
Heavy Metals in Bottom Sediments in the Mud Volcanism Zone
воздействия в радиусе 650 м. Активный грязевой вулкан Тузла расположен в Керченском проливе на глубине 10 м в осевой части антиклинальной складки в пределах трассы магистрального газопровода Крымско-Таманского транспортного перехода. Темрюкский грязевой вулкан относится к линейному типу с несколькими выводящими каналами.
Морфологически грязевулканическое поле выражено в рельефе морского дна в виде дугообразно изогнутого и кулисно построенного поднятия длиной 8 км с осевым грязевулканическим гребнем длиной 2 км.
К числу приоритетных загрязняющих веществ, обязательных к контролю относятся медь, кадмий, цинк, свинец и ртуть (U.S. Enviromental Protection Agency…, 1979). В работе рассмотрено распределение этих элементов в поверхностном слое осадков (0-5 см) Азовского моря в целом. Проведен сравнительный анализ концентраций в районе Темрюкского, Голубицкого и Тузлинского грязевых вулканов. На рисунке 1 представлена схема станций мониторинговых наблюдений в Азовском море кафедры физической географии, экологии и охраны природы Института наук о Земле ЮФУ. Отбор проб донных осадков осуществлялся в соответствии с требованиями (ГОСТ 17.1.5.01-80). Содержание металлов определялось эмиссионным спектральным количественным анализом, проводившимся с помощью спектрографа PGS-2 и микрофотометра MD-100. Определение ртути в донных отложениях проводилось отдельно по методике ПНД Ф 16.1:2.24-2000 атомно-абсорбционной спектроскопией методом холодного пара.
Рисунок 1 – Карта-схема отбора проб
К числу факторов, влияющих на уровни содержания тяжелых металлов в донных отложениях, относятся физико-химические и гидрометеорологические (Федоров и др., 2015), близость источника поступления, гранулометрический состав, содержание органического вещества (Доценко и др., 2015), а также грязевулканическая деятельность. Актуальность настоящего исследования обусловлена тем, грязевые вулканы способны не только оказывать негативное воздействие на аквальный ландшафт, но служить источником грязевых отложений, которые имеют большое практическое значение и могут быть использованы в терапевтических целях (Fedorov, 2018). Для них характерны выраженные противовоспалительные, рассасывающие, обезболивающие и бактерицидные свойства. Состав грязевых растворов - гидрокарбонатно-хлоридный, с минерализацией от 12 до 25 г/дм3, с повышенными концентрациями йода и бора (О состоянии природопользования…, 2015).
В таблице 1 приведены данные о вариациях концентраций тяжелых металлов в донных осадках Азовского моря в целом в период с 1986 по 2015 г. и отложениях грязевых вулканов с 2011 по 2017 гг. Поскольку предельно допустимые концентрации для донных отложений не разработаны, принято сравнивать значения с «голландскими листами».
Определено, что в донных отложениях грязевых вулканов отмечаются максимальные для
акватории моря содержания всех металлов, за исключением меди. Кроме того, для кадмия, меди и ртути характерно превышение допустимых концентраций.
Особенно в периоды вулканической активности.
Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях Азовского моря и грязевых вулканов (составлено по данным Михайленко, 2016; О состоянии природопользования…, 2018)
Объект исследования Cu Cd Pb Zn Hg
Азовское море 14,6- 53
26
0,1- 0,9 0,44
10,5- 29 17,4
26,1- 117 77
0,042- 0,26 0,082
Вулкан ы
Голубицкий 7-39
18,4
0,4-1,6 1,04
10-21 16,4
31-100 61,1
0,01-0,049 0,029
Темрюкский 8,9-38
22,2
0,4-1,6 1,04
15-36 22,6
5,9-125 67,8
0,018-0,31 0,102
Тузлинский 11-21,5
15,8
0,3-0,9 0,66
14-30,3 21,72
39,8-74 57,12
0,018-0,056 0,025
Допустимая концентрация* 36 0,8 85 140 0,3
*Neue Niederlandische Liste. Altlasten Spektrum 3/95
Проанализировано изменение содержания ртути по акватории моря и в районах грязевулканической деятельности (рис. 1). Как уже было отмечено, грязевые вулканы могут быть источником загрязняющих веществ в экосистему Азовского моря, так, согласно данным (Доклад…, 2009) после извержения Голубицкого вулкана в июле 2008 года образовались зоны ртутного загрязнения воды, где концентрации достигали 2 мкг/л (200 ПДК). На рисунке 2 представлено распределение Hg по акватории Азовского моря.
Рисунок 2 – Распределение тяжелых металлов по акватории Азовского моря
Определено, что высокие значения в Таганрогском заливе приурочены к районам с высокой антропогенной нагрузкой – портовым комплексам г. Таганрог и г. Ейск. Отмечается тенденция снижения концентраций металла по направлению «Таганрогский залив – Керченское предпроливье». Однако, в районах грязевого вулканизма содержание ртути возрастает. В 2015 году было зафиксировано извержение Темрюкского вулкана (О состоянии природопользования…, 2015), именно тогда было отмечено максимальное содержание ртути - 0,31 мкг/г. В результате грязевулканической деятельности в море образуются острова, площадь которых достигает от 3000 до 15000 м2, а их объем – до 45000 м3. Они преимущественно сложены глинистыми отложениями палеоген-неогенового возраста, мергелями и глинистыми известняками (О состоянии природопользования…, 2015). Учитывая мелководность водоема, гидродинамические условия, можно предположить размытие образовавшихся отложений по акватории и рассеивание площади загрязнения. Ранее было отмечено, что в районе Керченского пролива фиксируются повышенные валовые концентрации некоторых тяжелых металлов. Не исключено, что помимо физико-химических
факторов этому может способствовать переход загрязняющих веществ из донных отложений в водную толщу в результате взмучивания.
Были рассчитаны коэффициенты концентрации тяжелых металлов в отложениях моря в целом и грязевулканической массе, который выражается в отношении фактических концентраций к фоновым значениям. Определено, что для осадков моря характерно рассеивание всех элементов, исключением являются районы, приуроченные к портовым комплексам и грязевым вулканам, где коэффициенты концентрации превышают значение 2.
На примере ртути показано, что для акватории Азовского моря характерны величины от 1,3 до 7,9 (в среднем 2,6), свидетельствующие о накоплении металла в донных осадках.
Аналогичная картина наблюдалась в отложениях Темрюкского вулкана, где величины варьировали от 0,39 до 6,7 (в среднем 2,2), однако высокие значения характерны для 2015 года, когда наблюдалось извержение, в последующем они значительно снизились. Для грязевого вулкана Голубицкий характерны коэффициенты от 0,19 до 0,92 (в среднем 0,56), для Тузлинского от 0,45 до 1,4 (в среднем 0,62), что говорит о рассеивании элемента. В целом, определено, что вклад грязевых вулканов в загрязнение акватории Азовского моря не только сопоставим с антропогенными источниками, но и может превышать их в значительной степени, однако, в отличие от первых, носит эпизодический характер.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта МК-6548.2018.5 (соглашение 075-15-2019-1061) Список литературы
1. Доклад «О состоянии природопользования и об охране окружающей среды Краснодарского края в 2008 году». – Краснодар, 2009. – 328 с.
2. Доценко И.В., Федоров Ю.А., Михайленко А.В. О связи содержания ртути и органического вещества в донных отложениях по профилю «река Дон −Азовское море» //
Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. – 2015. – №3. – С. 96-102.
3. Михайленко А.В. Тяжелые металлы в абиотических компонентах ландшафта Азовского моря. Дис. канд. геогр. наук. Ростов н/Д: Южный федеральный университет. 2016. 200 с.
4. О состоянии природопользования и об охране окружающей среды Краснодарского края в 2015 году: Доклад / Краснодар, 2015. - 483 с.
5. О состоянии природопользования и об охране окружающей среды Краснодарского края в 2018 году: Доклад / Краснодар, 2019. – 548 с.
6. Федоров Ю.А., Доценко И.В., Михайленко А.В. Поведение тяжелых металлов в воде Азовского моря во время ветровой активности // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. – 2015. – № 3.– С.108-112.
7. Fedorov Yu.A. To the question of sources of volcanic fluids, mud mass, depth and temperature of their origin // 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference, SGEM 2018, Ecology, Economics, Education and Legislation Conference Proceedings.– Issue 5.1 – Volume 18. Ecology and Environmental Protection. Albena, Bulgaria. – p. 995-1002
8. Warmer H., van Dokkum R., Water pollution control in the Netherlands. Policy and practice 2001, RIZA report 2002.009, Lelystad, 2002, 77 p. (Neue Niederlandische Liste. Altlasten Spektrum 3/95).
9. U.S. Enviromental Protection Agency. Guidelines establishing test procedures for the analysis of pollutans: proposed regulations // Federal Register. –1979. – PP. 575-579.
УДК 551.24 +528.2/3