|
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ ГЕОЛОГІЧНИХ НАУК
СТЕПАНЯК Юрій Деонизійович
УДК 504.42.06:(551.351+551.462.32)
ЕКОЛОГО-ГЕОХІМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА
СТАНУ СУЧАСНОГО ОСАДКОНАКОПИЧЕННЯ
В РАЙОНІ ПРИДУНАЙСЬКОГО ШЕЛЬФУ
ЧОРНОГО МОРЯ
04.00.10. Геологія океанів і морів
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата геологічних наук
Київ – 2003
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у відділі сучасного морського седиментогенезу
Інституту геологічних наук НАН України
Науковий керівник:
доктор геолого-мінералогічних наук,
професор, завідувач відділу сучасного
морського седиментогенезу ІГН НАНУ
Митропольський Олексій Юрійович
Офіційні опоненти:
доктор геолого-мінералогічних наук,
перший заступник головного ученого
секретаря НАН України
Ємельянов Володимир Олександрович
кандидат геолого-мінералогічних наук,
старший науковий співробітник ВМГОР ННПМ НАНУ
Орловський Георгій Миколайович
Провідна установа:
Одеський національний університет ім І.І. Мечнікова
Захист дисертації відбудеться 24.04. 2003 р. о 10-30 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д.26.162.04 Інституту геологічних наук НАН України за адресою: 01054, м. Київ, вул. О.Гончара, 55-б.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геологічних наук НАНУ
Автореферат розісланий 23.03. 2003 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Д.26.162.04
канд. геол.-мін. наук Г.С. Компанець
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми визначається необхідністю наукового обгрунтування методики державного моніторингу геологічного середовища в районі о. Зміїний. Відправною точкою для обгрунтування є встановлення сучасного еколого-геохімічного стану осадків, а також чинників, що формують процеси седиментації в межах придунайського шельфу. Придунайська акваторія Чорного моря належить до найбільш забруднених районів внутрішніх морів. В авандельті Дунаю, де знаходиться геохімічний бар’єр ріка – море, відбувається розвантаження твердої фази, розчинених та завислих речовин річкового стоку, серед котрих значна частка забруднюючих. Це викликає істотне погіршення якості геологічного середовища регіону. В свою чергу, якість геологічного середовища - одного з компонентів екосистеми - суттєво впливає на умови існування біоти. Тому важливим є виявлення причинно-наслідкових зв’язків негативних геохімічних та біотичних процесів і явищ для аргументації розрахунку збитків за забруднення морського довкілля, в тому числі внаслідок трансграничних переносів.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась відповідно до планів основних наукових досліджень відділу сучасного морського седиментогенезу Інституту геологічних наук НАН України в межах програм “Комплексне дослідження стану та взаємодії гідросфери, літосфери та атмосфери в зоні стику суша-море Азово-Чорноморського басейну”, № ДР 0199U002200; “Дослідження процесів сучасного седиментогенезу природних систем “річка - море” (еколого-геофізичний аспект)” № ДР 019U042354; “Вивчення геологічної будови та особливостей літогенезу в окремих районах Світового океану” № ДР 0193U030892; “Геологічна будова, вулканізм та літологічні особливості осадових товщ Азовського та Чорного морів” № ДР 0193U030897.
Мета дисертаційної роботи: детальна геохімічна оцінка стану сучасного осадконакопичення з точки зору екології морського довкілля в найбільш напруженому регіоні Чорного моря – придунайському шельфі; наукове обгрунтування та визначення вихідних параметрів для постановки моніторингу геологічного середовища цієї частини акваторії. Об’єкт дослідження – геологічне середовище, як складова морського довкілля північно-західного шельфу Чорного моря; предмет дослідження – екологічна геохімія сучасного осадконакопичення придунайського шельфу.
Для досягнення поставленої мети вирішено наступні задачі:
- визначено та оцінено вклад чинників (як природних, так і техногенно обумовлених), що впливають на сучасний седиментогенез;
- встановлено з необхідною детальністю елементне наповнення осадків, води і бентосу та оцінено його з еколого-геохімічних позицій;
- визначено особливості диференціації техногенних радіоактивних ізотопів в осадках, як трасерів процесів сучасного седиментогенезу;
- визначено якісний та кількісний склад домінуючого органічного та органо-мінерального забруднення компонентів басейну осадконакопичення – води, осадків, бентосних фільтраторів;
- виявлено причинно-наслідкові зв’язки сучасних умов осадконакопичення з екологічним станом біотичної складової морського довкілля.
Наукова новизна одержаних результатів:
- вперше комплексно оцінено стан сучасного осадконакопичення придунайського шельфу з еколого-геохімічних позицій: визначено рівні концентрацій важких металів, пестицидів, поліхлорбіфенілів, радіонуклідів, детергентів, фенолів, нафтових вуглеводнів одночасно в найбільш важливих компонентах екосистеми, що характеризують стан сучасного осадконакопичення – водній товщі, донних осадках та бентосних фільтраторах (мідіях);
- вперше виявлено інверсійний розподіл хлорорганіки в системі ґрунт - бентос, комплексно оцінено екологічний стан придунайського шельфу з урахуванням міграційних процесів та сезонної динаміки забруднення;
- дістало подальший розвиток вчення про аквальні геохімічні бар’єри, зокрема бар’єр ріка – море: досліджено та встановлено границі змін гідрологічних, гідрохімічних, геохімічних, біогеохімічних умов в бар’єрній зоні авандельти Дунаю;
- дістало подальший розвиток розроблення методики еколого-геологічної зйомки шельфу на підґрунті методики екологічного моніторингу геологічного середовища.
Наукові положення, що виносяться на захист:
- Осадконакопичення в межах придунайського шельфу протікає на тлі природних геологічних (тектонічних, літологічних, геохімічних), геоморфологічних, гідрофізичних, гідрологічних, гідрохімічних та біотичних чинників, поєднання яких формує ландшафтно-геохімічну структуру шельфу. Особливості седиментації визначаються взаємодією річкових та морських водних мас, активними гідродинамічними процесами, сезонною стратифікацією та евтрофікацією вод, специфічними гідробіологічними умовами.
- Вміст полютантів у природних тілах седиментаційного середовища детермінований геохімічним бар’єром в авандельті Дунаю, гідро- та літодинамічними чинниками. Геохімічна зональність придунайського шельфу та закономірності просторово-часового розподілу забруднення обумовлені сорбційною анізотропією донних осадків в поєднанні з положенням зон трансформації річкових вод в різні синоптичні терміни. Гіпоксійні явища є результатом дії природних та техногенних факторів: дисбалансу продукування та утилізації фітопланктону на тлі евтрофікації вод шельфу річковим стоком.
- Геолого-екологічний моніторинг придунайського шельфу, базуючись на ландшафтно-геохімічній методології, повинен охоплювати максимальну кількість параметрів всіх природних тіл седиментаційного середовища.
Практичне та теоретичне значення роботи полягає у використанні результатів дисертаційних досліджень регіональними виробничими геологічними підприємствами при виконанні моніторингу геологічного середовища як в придунайській акваторії, так і на північно-західному шельфі загалом (в рамках державної Програми моніторингу довкілля), а також Державною інспекцією охорони Чорного моря.
Особистий внесок здобувача. Усі основні результати та висновки, які наведені в дисертаційній роботі, одержані здобувачем самостійно.
Фактичний матеріал, що покладено в основу дисертаційних досліджень, зібраний особисто автором в ході комплексних експедицій на НДС “Трепанг” і “Діорит” в район придунайського шельфу та острова Зміїний. Для досліджень використано результати геохімічних, гідрохімічних, гідрологічних, гідрофізичних, гідробіологічних робіт, що виконувались прямими методами вивчення і лабораторним аналізом проб.
Апробація роботи і публікації. Основні положення дисертаційної роботи і результати досліджень доповідались та отримали позитивні відгуки на науковій конференції “Проблеми формування екологічного світогляду” (Сімферополь, ТЕІ, 1998р.), на II міжнародній нараді “Геохімія біосфери”, (Новоросійськ, 1999р.), науковій конференції “Діагноз стану середовища прибережних і шельфових зон Чорного моря” (Севастополь, МГІ НАНУ, 1999р.). За результатами досліджень опубліковано 13 статей в наукових журналах, збірниках наукових праць і матеріалах конференцій (у тому числі 4 праці – без співавторів).
Обсяг і структура роботи. Дисертація складається з вступу, п’яти розділів, висновків і списку використаних джерел. Повний обсяг роботи –244 сторінки друкованого тексту, включаючи 50 таблиць і 50 рисунків на 63 сторінках, 126 найменувань використаних джерел на 13 сторінках.
Робота виконувалась у відділі сучасного морського седиментогенезу Інституту геологічних наук НАН України. Автор висловлює глибоку вдячність доктору геолого-мінералогічних наук, професору Митропольському О.Ю. під науковим керівництвом якого виконана дисертаційна робота. Автор вдячний колегам Південного відділу та відділу регіональної геофізики УкрДГРІ за надання технічної допомоги.
ЗМІСТ РОБОТИ
У в с т у п і розкрито актуальність дослідження, визначені мета і задачі дисертації, показана її наукова новизна і практична цінність. Наведені результати апробації основних положень, особистий внесок автора дисертаційного дослідження.
У п е р ш о м у р о з д і л і “Стан вивчення еколого-геохімічних характеристик осадконакопичення в північно-західному шельфі Чорного моря та в придунайському шельфі” наведено аналіз літературних даних щодо тематики дисертації. Зазначено, що початок формування напряму геохімії океану закладено А.П. Виноградовим, М.М. Страховим. В подальшому фундаментальні геохімічні дослідження північно-західного шельфу Чорного моря виконували О.О. Безбородов, І.І. Волков, В.Х. Геворк’ян, Є.М. Ємельянов, Є.І. Овсяний, Е.О. Остроумов, Є.О. Романкевич, О.П. Лісіцин, О.Ю. Митропольський, В.П. Усенко, О.Д. Хованський, Ю.П. Хрустальов, С.Я. Черноусов, О.В. Шишкіна, Є.Ф. Шнюков, котрі внесли значний вклад в становлення та розвиток морської геохімії. Зокрема, геохімію осадків та окремих елементів досліджували Є.Ф. Шнюков, О.Ю. Митропольський, В.П. Усенко, І.І. Волков, В.М. Сорокін, Л.І. Щербаков, В.О. Ємельянов, Є.В. Соботович; роль геохімічних бар’єрів Чорного моря вивчали О.Ю. Митропольський, Л.В. Єремеєва; геохімію порових розчинів осадків вивчали А.Є. Бабинець, О.Ю. Митропольський, С.П. Ольштинський, роль завису в седиментаційних процесах встановили Ю.О. Горбенко, О.Ю. Митропольський, Ю.В. Подвінцев; аквальні морські ландшафти досліджували О.Д. Хованський, В.Х. Геворк’ян, В.П. Усенко, Ю.Г. Юровський.
З середини 80х років розпочались активні дослідження екологічного аспекту геохімії моря. Поведінку пестицидів у морському довкіллі вивчали Н.П. Осокіна, О.Ю. Митропольський, Г.Г. Полікарпов, В.Н. Єгоров, І.Г. Орлова. Значний вклад у вивчення екологічного аспекту геохімії нафтових вуглеводнів зробив О.Г. Миронов. Широкі дослідження радіоактивного забруднення виконували В.Н. Єгоров, Г.Г. Полікарпов, В.М. Єремеєв, В.І. Медінець. Геотоксикологія морського середовища, методи біотестування та біоіндикації активно розвивались вченими Одеського університету та УкрДІМРу. Значний масив даних щодо концентрацій забруднюючих речовин, як невід’ємного компоненту седиментаційного процесу в сучасних умовах зібраний МВ УкрНДГМІ. В зв’язку з прогресуючим забрудненням, необхідність розроблення та постановки геоекологічного моніторингу Чорного моря обґрунтована О.Ю. Митропольським з співавторами. В.О.Ємельяновим запропоновані основні концепції і положення методології організації морських геоекологічних досліджень на сучасному етапі.
Загалом щодо північно-західного шельфу Чорного моря роботами перелічених науковців детально висвітлені питання рівня накопичення, сезонної та міжрічної динаміки, просторового розповсюдження полютантів, вивчені умови і механізми їх міграції та акумуляції. Разом з тим, для придунайського шельфу такі характеристики наводяться за результатами обмеженої кількості спостережень при їх широкій інтерполяції та екстраполяції. Необхідність вивчення і оцінки седиментаційного процесу цієї частини шельфу з еколого-геохімічних позицій зумовлена відсутністю детальної інформації щодо трансформації, розподілу і еволюції тут забруднюючих речовин, що приносяться водами Дунаю – найбільшого їх постачальника в акваторію Чорного моря. Враховуючи складність та високу динамічність природних процесів на бар’єрі ріка–море при взаємозалежності біотичних і абіотичних чинників седиментогенезу, показана необхідність володіння повноцінною інформацією про стан та тенденції розвитку геоекологічної ситуації в найбільш напруженій ділянці Чорного моря для підтримки управлінських рішень в області охорони довкілля, наукового обґрунтування системи геоекологічного моніторингу, розвитку фундаментальних досліджень і підвищення рівня знань в галузі екологічної геохімії моря.
У д р у г о м у р о з д і л і “Методика еколого-геохімічних досліджень та використаний базовий матеріал” викладені методологічні основи дисертаційного дослідження, охарактеризовані польові та лабораторні методи і технології геохімічних, гідрохімічних, гідрофізичних, гідробіологічних робіт. Показано, що надзвичайно мінливі та різноманітні гідродинамічні, гідрохімічні, складні літогеохімічні умови авандельти Дунаю і придунайського шельфу зумовили необхідність використання широкого спектру методів для всесторонньої еколого-геохімічної характеристики стану сучасного осадконакопичення. Морські експедиційні дослідження проводились на НДС “Трепанг” і “Діорит” з використанням стандартного устаткування, яке задовільняло метрологічним вимогам. Лабораторні роботи, що виконувались в акредитованих лабораторіях за атестованими методиками, включали хіміко-аналітичні визначення геохімічних характеристик вод, донних осадків та гідробіонтів. Отриманий масив інформації оброблено автором на ПК: виконані статистичні та кореляційні аналізи, побудовані графіки, діаграми, площинні інтерполяції або екстраполяції, монокомпонентні, полікомпонентні та синтетичні карти. Загалом, дисертаційне дослідження базується на результатах 5630 різноманітних хімічних аналізів та визначень з 55 станцій, що розташовані на площі 4 000 км2.
Т р е т і й р о з д і л “Ландшафтно-геохімічна характеристика придунайського шельфу” та ч е т в е р т и й р о з д і л “Еколого-геохімічна характеристика придунайського шельфу” розкривають суть дисертаційного дослідження. Структурно розділи складаються з восьми підрозділів та п’яти пунктів, стислий зміст котрих наводиться нижче.
Ландшафтно-геохімічна характеристика придунайського шельфу
Еколого-геохімічні умови осадконакопичення формуються під впливом природних геологічних, геоморфологічних, гідрофізичних, гідрологічних, гідрохімічних, біотичних процесів, поєднання котрих визначає ландшафтно-геохімічну структуру шельфу.
Структурне положення, тектоніка, геоморфологія
Придунайський шельф в геотектонічному відношенні розташований в межах припіднятої Кілійсько-Зміїної зони палеозойських відкладів, що здіймається над суміжними з нею Криловською та Михайлівською депресіями відповідно на 4–5 та 8–10 км і може розглядатися як регіональна область нафтогазонакопичення. Геодинаміка регіону характеризується як вертикальними, так і горизонтальними рухами окремих блоків земної кори, викликаних регіональним стресом, орієнтація якого змінювалась в різні етапи розвитку структур регіону (Моргунов Ю.Г., 1981, Чекунов А.В, 1987).
Рельєф придунайського шельфу являє собою змінений субаеральний передголоценовий рельєф приморської рівнини, опущений внаслідок трансгресії нижче рівня моря. Регресії і трансгресії утворенням накладених терас і дельт впливали на формування рельєфу протягом усього пліоцен-четвертинного часу. Під час трансгресій відбувалося абразивне нівелювання поверхонь шельфу і поступове зглажування рельєфу, про що свідчать потужності сучасних морських відкладів - від 0,1 м на “вододілах” і до 3,5 м - у днищах долин. Авандельта - молоде утворення, що виникло в плейстоцен-голоцені шляхом висування в море і перевідкладення первинних наносів. Значну частину площі придунайського шельфу займає морфоструктурний район похованих палеодолин - затоплена приморська рівнина, де розташовувались низов’я Палео-Дунаю і Палео-Сарати, район плоского вододільного простору, розчленованого палеодолинами на окремі височини. Найбільшою з них є Будакська височина, що розташована на глибинах 17-29 м та складена на поверхні пісками. Центральну частину площі обіймає морфоструктурний район Зміїноостровського виступу, формування рельєфу якого пов’язано з тектонічною будовою території, сам острів є ерозійним останцем.
Стратиграфія
В геологічній будові придунайського шельфу приймають участь породи докембрійської кристалічної основи, складчаті метаморфізовані породи раннього палеозою і перекриваючі їх пісчано-глинисто-карбонатні утворення пізнього палеозою, мезозою та кайнозою. Верхня частина розрізу осадової товщі представлена четвертинними відкладами, в складі яких виділяють алювіальні утворення нижньо-, середньо- та верхньоплейстоценового віку, морські чаудинського, древньоевксинсько–узунларського, карангатського, сурожського, новоевксинського, чорноморського віку, еолово-делювіальні верхньоплейстоценового віку. Розріз плейстоценових осадків характеризується різним стратиграфічним наповненням, фаціальною мінливістю по простяганню, змінною потужністю. Об’єктом досліджень були морські донні відклади новочорноморських верств та сучасні осадки.
Літологія сучасних донних відкладів
Сучасні донні відклади придунайського шельфу представлені мулами, пісками, черепашняками та черепашняково-муловими осадками. Домінує карбонатно-теригенний тип осадконакопичення (Шнюков Є.Ф., 1986). В прибережній смузі та на успадкованих рельєфних валах на північ від о. Зміїний акумулюються піски, тіло авандельти Дунаю складено мулами. Значна частина дна площі перекрита черепашняками в різній мірі замуленими. Виділені літологічні типи характеризуються наступними особливостями.
Мули авандельти пелітові, дрібноалевритисті, тонковерствуваті. Характерний напіврідкий стан мулу в верхній частині, наявність намулку на поверхні, відсутність фауни. В гранулометричному складові переважає пелітова фракція (73,5 – 86,0 %), зерниста не перевищує 26,5 %. Незначний вміст важкої фракції – 0,9 – 2,5 %, основний мінерал котрої – слюда. Типовим є високий вміст органіки – від 9,5 до 11,4 % від об’єму проби.
Черепашняки алевритові в різній мірі замулені з домішками детриту та піску є домінуючим типом осадків. Мулова частина осадку складає від 10 до 40 %. Гранулометричний склад характеризується вмістом широкого діапазону зернистої фракції, переважаючими є > 0,2 мм та 0,05 - 0,025 мм. Мулова та пелітова фракція складають від 3,5 до 27,3 % в залежності від батиметрії та особливостей мезо- і мікрорельєфу. В мінеральному складі легкої фракції переважає кварц (3,4 – 55 %) та карбонат (27,5 – 88 %). Карбонатність осадків збільшується в сторону відкритого моря.
Піщані та черепашняково-піщані осадки містять цілі стулки, дрібний та крупний детрит молюсків. Піщана складова (до 45 %) представлена дрібно-середнезернистим карбонат-кварцевим окатаним слабо сортованим піском. Характерний низький вміст пелітової фракції (2,1 – 4,5 %), високий – алевритової та відсутність розсіяної органіки.
Загальна особливість донних осадків - незначна кількість важкої фракції – 0,9 – 7,5 %, представленої однотипним набором мінералів: гранат, ільменіт, турмалін, піроксени, амфіболи, епідот, дистен, рутил, циркон. Склад легких фракцій –кварц, кальцит, арагоніт, глинисто-слюдисті агрегати. В пелітовій фракції переважають кальцит, мінерали групи монтморіллоніту і кварц.
Циклічні процеси акваторії як основні чинники седиментації
Циклічні процеси, серед яких основними є гідрофізичні, гідрологічні, гідрохімічні та гідробіологічні, формуються під впливом сезонних кліматичних та синоптичних змін.
Г і д р о ф і з и ч н и й р е ж и м
Гідрофізичні умови визначають енергетику та активність чинників мобілізації, міграції і седиментації речовин, вони впливають на процеси трансформації гідрохімічної і гідрологічної структур акваторії.
Т е ч і ї і р і в е н ь м о р я. Провідним механізмом міграції в шельфових областях є перенос елементів і сполук системою течій водної товщі, котрі визначають швидкість і напрям транспорту та осадження теригенної, завислої і розчиненої речовини по площі дна. В районі придунайського шельфу існують два основні напрями переноса водних мас: при вітрах східних, північно-східних і південних румбів формується циклонічний тип циркуляції, при котрому здійснюється вздовжбереговий перенос вод в південному напрямі; при вітрах протилежних напрямів переважає антициклонічна циркуляція вод з переміщенням водних мас до північного сходу і сходу від дельти Дунаю (Блатов О.С., 1992, Іванов В.О., 1996). Середньобагаторічна повторюваність вітрів, що генерують рух вод в південних румбах - 50,2 %, в північних - 46,5 %. Основна маса річкових вод стікає на акваторію шельфа в період весняного повіддя при переважанні південно-західних вітрів, що приводять до вздовжберегового переносу вод в північно-східному напрямі зі швидкістю 15 – 20 см/сек. Вітрові течії проникають у верхню товщу вод до глибини 8 – 12 м, далі спостерігаються розвороти їх векторів за рахунок градієнтів щільності. Середні виміряні швидкості течій незначно змінюються за глибиною, складаючи 9 - 13 см/с. Максимальні швидкості на горизонтах 5 та 30 м складають відповідно 47 та 29 см/с, мінімальні на всіх горизонтах близькі до нуля. Від 30 до 50 % випадків спостерігаються течії зі швидкостями 10 - 19 см/с, на глибині 30 м вище частка течій 5 - 9 см/с. В 5 % випадків течії відсутні, швидкості 30 - 39 см/с фіксуються в 1 % випадків.
Сучасні зміни рівня Чорного моря вказують на його трансгресивний режим. В експедиційних умовах зафіксовані циклічні коливання рівня з періодом 5 - 7 діб і розмахом 10 - 15 см на тлі більш довгого коливання. З 20-х років минулого століття помітна тенденція до підвищення рівня Чорного моря з швидкістю 3 мм/рік. В останні десятиліття він піднявся на величину близько 20 см. В зв'язку зі стійким підійманням рівня моря відбувається постійне переміщення берегової лінії убік суші, що супроводжується надходженням в акваторію нових мас продуктів руйнування берега, котрі втягуються в рух вздовжберегових потоків наносів. В районі Кілійського гирла дельти Дунаю формується потік наносів південно-східного напряму потужністю близько 800 тис. м3/рік. Відгалуження цього потоку йде на північний захід до Жебриянської бухти (Зенкович В.П., 1960; Шуйський Ю.Д., 1989).
Х в и л ю в а н н я м о р я. Придунайський шельф до глибини 25 – 30 м знаходиться під впливом хвильового поля моря, що утримує у зваженому стані завис і виконує водно-гравітаційне сортування донного теригенного матеріалу. Енергія хвиль, виміряних резистивним хвильографом, змінюється в широких межах. Спостерігаються вітрові хвилі, що генеруються локальним вітром і система брижі. Під час штормів СКВ хвильограм досягає 60 - 70 см, що відповідає хвилям висотою 3 м, періоди найвищих хвиль становлять 7 с.
О п т и ч н и й р е ж и м в о д. На акваторії придунайського шельфу виміряні величини видимості білого диску (Zб) змінювались в межах 1,5 - 6 м. Характерне значення тренда аномалій Zб за період 1925 - 1993 р. складає (-5,84) см/рік, за період 1982 - 1993 р. - (-10,05) см/рік, за останні 15 років - (-15,79) см/рік (Горячкін Ю.М., 1999). Очевидно, що протягом 20-го століття в межах цієї території спостерігається прогресуюча тенденція до зниження прозорості морської води. Оскільки прозорість безпосередньо пов’язана з об’ємом у воді загального завису, для зазначеного часу в цій акваторії характерна така ж прогресуюча тенденція щодо збільшення частки завислих речовин в седиментаційному матеріалі. В сумі зі стрімким зростанням протягом останнього століття забрудненості річкового стоку мінеральними, органічними та органо-мінеральними сполуками, асоційованими з зависом, створюються передумови геохімічного забруднення як донних осадків так і всіх компонентів басейну седиментації.
Т е р м о х а л і н н а с т р у к т у р а в о д т а ї ї д и н а м і к а
Седиментаційні процеси на придунайському шельфі протікають на тлі мінливої гідрологічної структури басейну, котра впливає на диференціацію розчинених та завислих речовин по площі та в розрізі водної товщі. На седиментаційний басейн території впливають три різних за походженням потоки: дунайський з заходу, дніпровсько-дністровський з півночі та чорноморський з півдня (Ільїн Ю.П., 1999). Гідрологічний режим визначається мілководністю, впливом річкового стоку, водообміном із відкритим морем, згонно-нагонними явищами, особливостями режиму течій. Літньо-осіння структура вод описується двоверствовою щільнісною стратифікацією: верхня прогріта і розпріснена верства відокремлюється від придонної холодної і солоної різким пікноклином (термо-галоклином), що перешкоджає вертикальному водообміну. Межа поділу верств в осінній період залягає на горизонті 20 - 25 м. Охолоджені прибережні води гирлового узмор’я Дунаю формують сольовий (стоковий) гідрофронт. Відносно теплі трансформовані води Дніпра і Дністра, більш прогріті завдяки підвищеній мутності, поширюються з півночі. Південну частину придунайського шельфу займають відносно прохолодні води відкритого моря. Такий типовий розподіл водних мас зафіксовано в період осінньої зйомки. Фронт повної трансформації між морськими і річковими водами на поверхні моря у вигляді S-виразно скривлених ізохалін 16 – 17 ‰ розташовувався в районі о. Зміїний. Придонна верства поблизу острова знаходиться в зоні взаємодії вод шельфу і глибоководного району моря.
В період гідрологічної зими вертикальний розподіл властивостей води стає квазіоднорідним під впливом поверхневого вихолодження і посилення вітрового турбулентного перемішування. Одноверствова структура порушується в приустьовій зоні стоком прісних і холодних вод. Незважаючи на більш низьку температуру, щільність цих вод нижче солоних морських, тому в зоні стокового фронту утворюється розпріснена холодна верхня верства. Фронтальна зона на поверхні моря відокремлює води першої і другої зон трансформації (S < 14 ‰, T < 50) від більш солоних і теплих вод зони повної трансформації. Фронт повної трансформації по ізохаліні 17 ‰ розташовується паралельно берегу на захід від о. Зміїний. Придонна верства характеризується поступовим підвищенням температури і солоності в південно -східному напрямі відповідно до характеру ухилу дна.
К и с н е в и й р е ж и м в о д
Концентрація розчиненого кисню, вміст біогенних елементів та кремнекислоти є важливими чинниками седиментогенезу, а також показниками стану гідробіонтів, активності окисно-відновного потенціалу вод, лімітуючими факторами фітопланктону, індикаторами розповсюдження річкових вод – основного постачальника седиментаційного матеріалу.
Акваторія придунайського шельфу в літньо-осінній період характеризується несприятливим кисневим режимом, який описано на прикладі вересневої гідрохімічної зйомки 1997 року. В придонній верстві вод на глибинах 12 – 30 м між дельтою Дунаю і о. Зміїний відкартована зона гіпоксії (концентрація кисню < 30 % насичення), загальною площею 1200 км2. Дефіцит кисню в придонних водах викликано процесами окислення, що протікають на поверхні дна (Кондратьєв С.І., 1999). Гіпоксія виникає при стійкій вертикальній стратифікації евтрофованих вод. Основним джерелом поживних речовин є фітопланктон, що розкладається після цвітіння. Підтверджено, що головна причина виникнення гіпоксій - надзвичайний розвиток фітопланктона, біомаса якого за останні 30 років зросла в 26 разів внаслідок порушення механізму регулювання баланса між його продукуванням і утилізацією. В зимовий період кисневий режим вод сприятливий. Завдяки сезонній конвекції та активізації гідродинаміки вміст кисню у воді не менше 6,6 мл/дм3, насичення не нижче 89 %. Концентрація О2 знижується по мірі віддалення від устя Дунаю в результаті зменшення розчинності кисню при зростанні солоності і температури. З розподілом кисню добре корелюють особливості розподілу рН, що змінюється в межах 8,40 – 8,55 на поверхні і 7,8 – 8,3 в придонних водах. Високі концентрації кисню відповідають більш лужним водам.
Е л е м е н т и г о л о в н о г о б і о г е н н о г о ц и к л у
К р е м н е к и с л о т а. Поверхневий і придонний розподіл кремнекислоти по площі, сезонна динаміка концентрацій визначаються впливом річкового стоку. В поверхневій верстві концентрації знижуються по мірі віддалення від Дунайських гирл (за даними зйомок - восени з 4 до 1 мкМ/дм3, зимою з 90 до 10 мкМ/дм3). В придонних водах, де високий вміст кремнекислоти обумовлюється розкладом завису відмерлих діатомових водоростей, з віддаленням від устя Дунаю концентрації знижуються від 25 до 10 - 15 мкМ/дм3 восени і від 35 до 10 мкМ/дм3 зимою. Трансформовані води дніпровсько - дністровського стоку, що поступають в східну частину придунайського шельфу містять 3-4 мкМ/дм3 SiO2.
Ф о с ф а т и. В літньо-осінній сезон концентрації фосфатів в поверхневій верстві коливаються від нульових значень до 0,85 мкМ/дм3, в придонній - від нуля до 0,97 мкМ/дм3. Максимум РО4 спостерігається біля Дунайських гирл. Вплив дунайських вод простежується до меридіана 30о с.д., після чого спостерігається однорідне, в межах 0,2 – 0,3 мкМ/дм3 поле фосфатів у всій товщі води. Взимку розподіл фосфатів чітко вказує, що в період зимового накопичення біогенних елементів основним їх джерелом для північно-західного шельфу є сток Дунаю. Вміст РО4 на поверхні моря в приустьових зонах досягає 3,0 – 3,6 мкМ/дм3, в чорноморських водах - 0,4 – 0,6 мкМ/дм3. Аналогічно впливає дунайський сток і на концентрацію фосфатів в придонних верствах: для району авандельти типові значення 0,9 – 1,1 мкМ/дм3, для вод відкритого моря – 0,2 – 0,3 мкМ/дм3. Фосфати активно акумулюються донними осадками, вміст в порових водах РО4 на один – два порядки вище, ніж у водах моря. Таким чином, в осадках формується резерв біогенних фосфатів.
Н і т р а т и. В осінній період зафіксована унікальна ситуація, коли води Дунаю були практично вільні від нітратів. Концентрації NO3 в устьовій зоні знаходились в межах 0,1 – 0,4 мкМ/дм3. При розповсюдженні дунайських вод на схід утворювався “безнітратний” рукав довжиною 30 миль (до 30,25о с.д.). Низькі концентрації нітратів пояснюються активною життєдіяльністю фітопланктона. Дніпровсько - дністровські води, що проникали восени з півночі по меридіану 30о с.д. містять 20 - 25 мкМ/дм3 нітратів. В зимовий період концентрація нітратів в поверхневих водах устьових областей (80 – 100 мкМ/дм3) в 20 – 30 разів вища, ніж в чорноморських водах. Така ж тенденція зберігається в придонних водах: вміст нітратів в приустьових областях (5 – 6 мкМ/дм3) в 2 – 3 рази вище, ніж у водах відкритого моря (1,5 – 2 мкМ/дм3).
Н і т р и т и. Відмічені особливості розподілу нітратів зберігаються і для просторового розподілу нітритів. В зимовий сезон в поверхневих водах вміст нітритів в устьових районах вдвічі вище, ніж в чорноморській воді. В придонних водах концентрація нітритів взимку зростає по мірі віддалення від устя Дунаю. Інтенсивність деструкційних процесів, що визначається рівнем нітритів, приблизно однакова у всій товщі вод.
Г і д р о б і о л о г і ч н а х а р а к т е р и с т и к а т а т р о ф і ч н а з о н а л ь н і с т ь
Біотичні умови мають значний вплив на процеси седиментації, визначаючи тип осадконакопичення, контролюючи акумуляцію карбонатів кальцію і органічної речовини в осадку. Планктонні організми і бентосні фільтратори являють собою потужний біо-геохімічний бар’єр, що абсорбує і виводить в седимент розчинені та завислі сполуки, або навпаки, перетворює завислі форми елементів у розчинені (Митропольський О.Ю., 1982). Показники розвитку гідробіонтів є індикаторами екологічного благополуччя басейну, в тому числі в еколого-геохімічному аспекті. Виходячи з цього, досліджено бактеріальну, фіто- та зоопланктонну продуктивність пелагіалі та тваринну бенталі.
Б а к т е р і о п л а н к т о н. Загальна чисельність бактерій (ЗЧБ) восени в поверхневій верстві досягає 1,31 - 3,03 млн.кл./мл (середня 1,84), біомаса 131 - 303 мкг/мл (середня 184). Зимою за рахунок збільшення виносу Дунаєм органіки середня чисельність зростає до 2,42 млн.кл./мл при коливаннях I,06 - 5,04 млн.кл./мл. У верхній верстві води ЗБЧ в 1,5-2 рази вище, ніж під верствою термокліна. По щільності бактеріального населення площа розділяється на три частини: західну, центральну і східну. У західній частині під впливом стоку Дунаю ЗБЧ 2,71 - 5,04 млн.кл./мл, що значно перевищує середні показники для всієї площі. Вплив дунайських вод фіксується до 300 с.д. У центральній частині ЗЧБ знаходиться в межах 2, в східній зменшується до I,5 млн.кл./мл. Район придунайського шельфу за показниками ЗЧБ відноситься до сильно евтрофованих ділянок моря. Вплив стоку Дунаю приводить до 2-х разового збільшення ЗЧБ.
Ф і т о п л а н к т о н. Характерним для розвитку фітопланктона в районі придунайського шельфу є відсутність біогенного лімітування та обмеження внаслідок теригенного стоку потужності фотичної верстви 1 - 2 м (Георгієва Л.В., 1993). Кількісні показники фітопланктона в літньо-осінній період вказують на евтрофність вод. Найбільш висока чисельність і біомаса (2,8 - 3,8 млрд.кл./м3 і 10,0 - 13,0 г/м3 відповідно) виявляються в авандельті Дунаю та в зоні впливу Дніпровсько-Дністровських вод; у відкритому морі ці показники складають 0,2 - 1,7 млрд.кл./м3 і 2,0 - 8,0 г/м3. Розвиток фітопланктона в зимовий період характеризує мезотрофні води. За рахунок, в основному, діатомових і перидинієвих чисельність фітопланктона в грудні 0,02 - 0,22 млрд.кл/м3, біомаса - 0,069 - 1,0 г/м3. Сумарна чисельність знижується від прибережної зони до відкритого моря, проте найвищі значення біомаси відмічаються в мористій зоні.
З о о п л а н к т о н. Сучасний таксономічний склад зоопланктона є біднішим в порівнянні з 70-80-ми роками. У багаторічній динаміці чисельності проглядається негативний тренд. За рахунок сезонної сукцесії зимою середня сумарна чисельність 703,7 екз/м3 і біомаса 14,8 мг/м3 виявилася нижче значень, отриманих восени (відповідно 1364,9 та 95,8). В значній кількості зустрічаються гребневики Mnemiopsis leidyi. Вперше в цьому районі зимовою зйомкою 1998 р. виявлений новий вид - гребневик Beroe ovata та планктер Oithona nana, що на початку 90х років зникла з планктону (Загородня Ю.А., 1999). Ноктилюка, яку використовують як індикатор евтрофування, є масовою формою в літньо-осінній період. Розподіл зоопланктона за трофічними рівнями значно змінився у порівнянні з попередніми роками. В даний час по біомасі переважають хижаки, тоді як у 70х роках виїдання рослиноїдними планктерами наявної біомаси фітопланктона досягало 50 % (Ковальов О.В., 1993). Трофічна структура зоопланктона свідчить про низьке споживання водоростей і переважання інших механізмів утилізації органічної речовини.
М а к р о з о о б е н т о с. В межах придунайського шельфу останніми дослідженнями виявлено 30 видів бентосних тварин з 3 основних біоценозів: 6 видів поліхет; 1– ракоподібних, 23- молюсків (9 з класу гастропода, 14 – пелеципода). На глибинах до 20 м знайдено 15 видів, 20-29 м - 18 видів, 30-40 м - 15 видів, понад 40 м - 7 видів тварин. Найбільша чисельність - 604 екз/м2 (43 м), біомаса - 469,2 г/м2 (27 м). За всіма показниками переважає молюск Mytilus galloprovincialis, що є домінантою першого порядку (частота зустрічі – 76 %, біомаса 464 г/м2, чисельність 376 екз/м2). Молюски – фільтратори, що складають основну групу сестонофагів, забезпечують процеси самоочищення. Tritia reticulata із класу Gastropoda також є домінантою першого порядку з частотою зустрічі 53 %, домінанта другого порядку Mya arenaria –29 %. На глибинах понад 45 м зареєстровані види, характерні для фазеолінових мулів. У цілому, на придунайському шельфі помітне фауністичне збідніння та зникнення довгоживучих видів макрозообентосу (Чичкін В.М., 1994).
Ландшафтно – геохімічне районування
Аквальні морські ландшафти визначаються як генетично однорідні сукупності донних відкладів, придонних водних мас, фіто- і зообентоса, що взаємодіють на субмаринній поверхні (Хованський О.Д., 1989). Типізація аквальних ландшафтів полягала у виділенні зональних та азональних одиниць дна (літологія, рельєф), водної товщі (вертикальна стратифікація та горизонтальна зональність), розподілу гідробіонтів (біоценози, біомаса) та подальшому пошуку їх закономірних сполучень, що складають елементарні ландшафти.
Л а н д ш а ф т и п е р е д у с т ь о в и х р а й о н і в. Провінція представлена дельтово-акумулятивними кисневими ландшафтами мулів авандельти Дунаю та гідрослюдистих пісків прибережного підводного схилу дельти. В межах провінції реалізуються фізико-хімічні, механічні та біохімічні механізми бар’єру ріка–море, який прослідковується до ізобати 18 м в північній частині авандельти Дунаю і 25 м в південній. В зоні первинної трансформації дунайських вод (ізохаліна <6 ‰) відбувається лавинна седиментація завислого та теригенного матеріалу. Щільнісна нерівномірність вод має диференціюючий вплив, розподіляючи елементи по поверхні дна. Гідрохімічний режим визначається утворенням при змішуванні водних мас зони високої мутності, котра створює енергетичний екран, абсорбуючи на поверхні води практично всю енергію сонячної радіації. В літній період виникає різка термічна стратифікація вод в поєднанні з вираженим галоклином. В період гідрологічної зими стратифікація руйнується і діяльна верства моря досягає дна. Низька прозорість (1–3 м) унеможливлює утворення фотосинтетичного кисню вже на глибинах 2–3 м. Збагачення поверхневих вод біогенами річкового стоку приводить до цвітіння фітопланктону та передумов гіпоксії. Динаміка вод визначається атмосферною циркуляцією та мілководдям, переважаю-чий напрям руху–південний. Домінуючими осадками є мули з потужним сорбційним потенціалом.
Л а н д ш а ф т и м і л к о в о д н о г о ш е л ь ф у. Провінція об’єднує контрастно диференційовані ландшафти. Північно-східну частину на глибинах 17–29 м займає акумулятивно-денудаційний кисневий ландшафт черепашнякових кварцевих пісків Будакської височини. Це найбільш чистий з еколого-геохімічних позицій ландшафт, що пов’язано як з літологією донних відкладів, так і з динамікою вод. Донні осадки–піски кварцеві, з домішкою мулу та черепашняково-детритового матеріалу. В пісках відсутні гідроксиди заліза, вміст органіки не перевищує 0,9%, глинисто-слюдисті агрегати складають 0–9,4% важкої фракції осадку. Низькі сорбційні властивості доповнюються гранулометричною пористістю осадку, що інтенсифікує масоперенос елементів біотурбацією, дифузією та конвекцією. В цій акваторії регулярні інтрузії вод дніпровсько-дністровського узмор’я. За літодинамічним режимом ландшафт належить до зони слабкого розмивання та транзиту. Водна товща стратифікована в літньо–осінній період, в зимовий сезон термоклин занурюється практично до дна. Глибина фотичної верстви до 10 м, що сприяє аерації вод. Переважають дрейфові течії, напрям яких змінюється відповідно атмосферній циркуляції.
Найбільше поширення має акумулятивно-денудаційний киснево-глеєвий ландшафт мулових черепашняків прибережної частини шельфу. Це надзвичайно різноманітний за проявом фізико-хімічних та механічних чинників ландшафт. На північну його частину мають вплив води дніпровсько-дністровського узмор’я, на західну–дунайські води зони вторинної трансформації, на східну–меандри Основної Чорноморської течії. Різноманітні прояви мезомасштабних адвективних явищ: апвелінг біля о. Зміїний, компенсаційні течії, гідрофронтальна адвекція. Типовою є літня стратифікація вод з формуванням сезонного термокліну, який сприяє виникненню гіпоксії. Ландшафт обіймає глибини 14–43 м, стратифікація зберігається постійно з глибини 35–40 м, де термоклин занурюється в зимово-весняний період та піднімається в літньо-осінній, повністю руйнуючись тільки під час аномально сильного шторму. За літодинамічними характеристиками ландшафт належить до зони транзиту з незначними швидкостями седиментації. Вміст мулового матеріалу диференційований по мезо- і мікроформах рельєфу. Вміст в седименті органіки 1 - 1,8 %, гідроксидів заліза – 0 – 12,1 % від об’єму важкої фракції, глинисто-слюдистих агрегатів – 2,9 – 87,6 %. Оглеєння у вигляді висвітленої плямистості відмічається з п’ятисантиметрової глибини осадку.
В південно-східній частині придунайського шельфу на глибинах, що перевищують 38 м, розвинутий акумулятивно-денудаційний киснево-сірководневий ландшафт мулів черепашнякових зовнішнього уступу прибережної частини шельфу. Гідродинамічний і гідрохімічний режим тут аналогічний більш мілководним областям шельфу з тою різницею, що річкові води мають незначний вплив, а води Основної Чорноморської течії мінімізують можливість розвитку гіпоксії. Осадки з глибини 10 см мають чорну гідротроїлітову плямистість. У порівнянні з більш мілководними ландшафтами в осадках зростає питома вага органіки (1,5 – 2,5 %) і мулової фракції.
Еколого-геохімічна характеристика придунайського шельфу
Геохімічні особливості диференціації елементів
Особливості диференціації елементів визначаються наявністю комплексного геохімічного бар’єру ріка -море, просторово локалізованого в авандельті Дунаю. Статистичні параметри розподілу елементів (за валовим вмістом) в осадках шельфової геохімічної зони і бар’єрної зони авандельти істотно відрізняються. Концентрації більшості елементів у мулах авандельти перевищують їх вміст в осадках узмор’я в 1,6-9 разів, As і Be в 20, Nb - у 40, Co і Bi - у 167 разів, при цьому Ca і Na в осадках авандельти менше в 5 разів, Cd - у 1,3 рази, La присутній у рівних кількостях. Концентрації, близькі до кларкових в авандельті формують Cu, Zn, Fe, Si, V, La, Y, P, Al, Co, Mo, Ge, Se, Li; на узмор’ї – As, Pb, Cr, Mg, La, Ag, Ві. Вище кларкового рівня на всій території Hg, Cd, Ca, Yb, B, а в авандельті також Ag, Mg, Cr, Pb, As; Sn, Bi. Нижче кларку на всій території Ni, Mn, Ba, Na, Ti, Zr, Ga, Be, Nb, крім цих на узмор’ї нижче кларкових концентрації Cu, Zn, Fe, Si, V, Y, P, Al, Be, Co, Mo, Sn, Nb, Ge, Sc, Li. Рівень аномальності оцінювався відносно фонових значень. Місцевий геохімічний фон розрахований по змішаній геохімічній вибірці (за виключенням аномальних величин), що враховує всю розмаїтість елементарних аквальних ландшафтів прилеглого шельфу. Аномалії 1го роду в шельфовій геохімічній зоні утворюють 7 елементів (Cu, Pb, Zn, Mo, Nb, Ge, Sc), у межах авандельти - 24 елементи (Hg, As, Cu, Pb, Ni, Zn, Mn, P, Ba, Mg, Be, Fe, Co, Mo, V, Ti, Sn, Nb, Ga, Yb, Bi, Ge, Sc, Li). З найменш рухомих елементів в авандельті утворюють аномалії I роду Ti і Ge, тотально випадають в авандельті всі елементи, що мігрують в розчинах, тонкотеригенній та субколоїдній фракції завису. Локалізація елементів у межах авандельти і узмор’я істотно відрізняється. Авандельта являє собою єдину контрастну аномалію з витриманими геохімічними полями. Структура геохімічного поля шельфової зони значно складніша. Коефіцієнт варіації геохімічного поля – 11 - 200 % - пов’язаний з формуванням локальних аномалій. Просторова диференціація асоціативних груп елементів у донних відкладах визначається комплексом літодинамічних, гідро-, геохімічних і техногенних чинників. В межах шельфової геохімічної зони відносно місцевого фону виділяються області поліелементних аномалій, фонових концентрацій, відносно низьких концентрацій. Поліелементні аномалії простежуються в Жебриянській бухті (Bi-кк 150, Nb-кк 100, Sn-кк 40, Zr-кк 37, Co-кк 21, V-кк 11,4, Sc-кк 6,3, Be-кк 6, Cr–кк 5, Ga-кк 5, Hg-кк 3,7), навколо о. Зміїний (Mo-кк 3,2, Cu-кк 2,8, Ni-кк 2, Cr-кк 2, Hg-кк 1,9, Ba-кк 1,6), а також прилягають до авандельти Дунаю в південній її частині (Ag-кк 19,7, Co-кк 13,3, Be-кк 10, Sn-кк 10, V-кк 3,6, Ti-кк 2,7). Область фонових концентрацій простежується на південь від перейми оз. Шагани вздовж всієї авандельти, де фонові флуктуації характерні для більшості елементів, за виключенням Y, Be, Ba, As (кк 1,2–1,8), Ti і Zr (кк 2,7–22,0), котрі утворюють моно- і біелементні аномалії. Область відносно низьких концентрацій прослідковується паралельно першим двом, завершаючи геохімічну зональність узмор’я. Розсіювання тут відмічено для Ga-кр 16, Ag-кр 15, Yb-кр 2,8, Y-кр 2,8, V-кр 2,8, Ti-кр 2,2 при слабкому накопиченні в осадках Cd-кк 1,2 і Mo-кк 3,2.
Питома вага елементів в формуванні геохімічних аномалій визначена за показником зональності. Мажоритарні ряди вказують на збільшення питомої ваги практично всіх елементів (особливо алюмосилікатної складової) в геохімічному полі авандельти при одночасному зменшенні Ca, Na і Cd. Кореляційний аналіз змішаної геохімічної вибірки та деяких геохімічних чинників виявив надзвичайно тісні зв’язки більшості елементів. Сильний позитивний зв’язок з рівнем r>0,90 з 19 елементами мають Fe, Ti, Sn, Ga, V; з 18 – Ge, Sc, Co; з 17 – Zn, Mo, Yb; з 16 - Li; з 15 - Mg; з 13 - Cu, Cr; з 11 - Be; з 9 - Nb, Ni; з 6 - Mn. Значно нижчі зв’язки у Pb, Ba, Zr, Y. Лантан не виявляє будь-яких зв’язків, за виключенням As (r=0,52). Сильна від’ємна кореляція r>-0,90 проявлена у стронція з 17 елементами. З глинистою фракцією осадку асоційована більшість елементів. Виключення становлять Pb, Ba, La, Ag. Найбільш тісний зв’язок r>0,95 з глинами проявляють Fe, V, Ti, Sn, Nb, Yb, Bi, Ge, Sc і Li. З важкою фракцією глин пов’язані Cr, Ti, Sn, Nb, Zr, Yb, Bi, Ge, Li (r>0,70). Більшість цих елементів є мінералоутворю-ючими для важких мінералів пелітової фракції, або знаходяться в них як ізоморфна домішка. З гідроксидами заліза достовірну позитивну кореляцію r>0,60 мають Cu, Co, Zn, Mg, Be, що сорбуються та співосаджуються при коагуляції FeOH. Сильні зв’язки елементів з органічними колоїдами. Найбільш тісний зв’язок з r>0,90 щодо органіки проявляють Cu, Co, Zn, Sc, дещо слабші зв’язки (0,80<r<0,90) з органікою Fe, Ni, V, Ti, Sn, Mg, Be, Ga, Yb, Bi, Ge, Li. Стронцій єдиний проявляє достовірну від’ємну кореляцію з органічною речовиною, r = - 0,84.
Розподіл металів у воді і м’яких тканинах мідій вирізняється рівномірністю. В розрізі водної товщі варіації геохімічних полів визначаються процесами трансформації річкових вод, що приносять основну масу металів. За умови розвитку гіпоксії, вміст мікроелементів в тканинах мідій в осінній та зимовий періоди значно відрізняється. Після літньо-осінньої гіпоксії в організмах–фільтраторах зростають концентрації Cd (в 2,5 рази), Pb (в 1,2), Cu (в 2), As (в 2,7) та Zn (в 1,6); вміст Hg зменшується у 1,5 рази.
Екологічні аспекти локалізації токсичних елементів оцінено щодо критеріїв ГДК та СПК. Восени концентрації важких металів не перевищували ГДК для морських вод. В зимовий період виявлені концентрації, що значно перевищують допустимі: в авандельті на поверхні моря Cr в 3,4 рази, Cu в 2, Hg в 4,4 рази, в придонній верстві Cu в 7,5 рази, Zn в 4,5, Hg в 10 разів; в мористій частині на поверхні моря Cr в 2,8 рази, Cu в 2,1, Hg в 4,2 рази, в придонній верстві Cr в 1,6, Hg в 12,6 разів. В осадках ГДК, що діють в країнах ЄС перевищували Hg в 30–113 разів у авандельті, 8–47 разів на узмор’ї; в окремих точках відповідно Cd–в 1,6 і 2,3 рази, Cu–в 1,5 і 1,1 рази, Cr–в 1,5 і 1,4 рази. Ni і As в авандельті концентруються до рівня 1,3–1,6 ГДК. Ступінь забруднення важкими металами і токсичними елементами осадків за сумарним показником концентрації складає: в авандельті СПК 347, в Жебриянській бухті -381, південно-східніше авандельти - 45, між о. Зміїним і авандельтою -19 і безпосередньо в районі острова СПК 13.
Радіоактивне забруднення осадків
Основним джерелом надходження радіонуклідів на північно-західний шельф Чорного моря є Дунайський сток (Єгоров В.М., 1990, Єремеєв В.М.,1997). Діапазон концентрацій Cs137 в осадках придунайського шельфу 0,5 - 190 Бк/кг сухої ваги осадку. Ділянки максимального забруднення поверхневих осадків радіоцезієм (80 - 190 Бк/кг) розташовані в авандельті Дунаю до ізобати 20 м, де реалізується механізм геохімічного бар’єра. З віддаленням від дельти вміст Cs137 зменшується в 3 - 10 разів і на рівні ізобати 25 м складає 15 - 20 Бк/кг. На північ від о. Зміїний на фоні таких значень виділяється пляма радіоцезію 60 - 77 Бк/кг, пов’язана з перемивом і перевідкладенням осадків на окремих ділянках дна. Острів розташований у полі концентрацій 10 - 17 Бк/кг. Мінімальні значення < 0,5 - 3,2 Бк/кг характерні для крайньої південної і східної (мористої) частини придунайського шельфу. Концентрації 1,5 - 3,4 Бк/кг можна вважати фоновими (регіо-нальний техногенний фон) для сучасних осадків північно-західного шельфу. У вертикальному розрізі донних відкладів вміст радіонуклідів диференційований за верствами. Максимальні і мінімальні концентрації Cs137 не приурочені до певного горизонту за глибиною, а контролюються геохімічними умовами генетичних горизонтів осадків. У інтер-валі глибин 0 - 30 см статистично виділяються два, рідше -три піки максимумів, що від-повідають періодам найбільшого надходження радіонуклідів. Флуктуації концентрацій контролюються літологічним складом осадків з різними сорбційними властивостями, а в межах однієї літологічної відміни - ступенем збагачення осадку колоїдними сорбентами.
Концентрації Sr90 у донних відкладах придунайського шельфу лежать у межах 0,2-3,92 Бк/кг сухої ваги осадку. Картина площинного розподілу радіоактивного стронцію в осадках відріз-няється від радіоцезію, що пов’язано з відмінностями їх геохімічних властивостей. З віддаленням від дельти вміст Sr90 в осадках зростає. Будучи фізико-хімічним аналогом кальцію, стронцій не осаджується в межах геохімічного бар’єра ріка-море, а приймає участь у процесах осадового карбонатонакопичення. У черепашняково-детритових осадках концентрація Sr90 на порядок вище його вмісту в мулистих відкладах. Відзначається позитивна кореляція Sr стабільного і Sr90.
Характер і рівні забруднення органічними і органо-мінеральними сполуками
Токсичні сполуки техногенного та техногенно-природного походження широко розповсюджені як забруднювачі довкілля в межах придунайського шельфу.
Х л о р о р г а н і ч н і с п о л у к и (ХОС). В осінній сезон встановлена 100 % виявляємість у пробах поверхневих і придонних вод ДДТ, ДДЕ, ДДД і поліхлорбіфенілів (ПХБ), визначаємість інших компонентів 38 – 63 %. Значно менша виявляємість ХОС в період гідрологічної зими - у 100 % проб виявлено арохлор-1254 та ДДЕ, решта сполук визначається в 17 – 92 % проб. За абсолютними концентраціями домінують поліхлорбіфеніли та група ДДТ. Для зимового періоду типовим для більшості ХОС є переважання більш високих концентрацій в придонній верстві, де найменш активні процеси їх фотохімічного і мікробіологічного розкладу та мінералізації. Відмічена тенденція до зниження за часом концентрацій ліндана та зменшення його зустрічаємості з 100 % до 63 % восени та 83 % зимою. Зросла в порівнянні з 80-ми роками зустрічаємість ΣДДТ і ΣПХБ (відповідно з 22 % і 23 % до 92-100 %), збільшились концентрації поліхлорбіфенілів, їх питома вага в сумі ХОС зросла до 60 %. Сумарний вміст хлорорганіки у воді придунайського шельфу 10-4–10-6 мг/дм3, за ГДК присутність ХОС не допустима. В ряді випадків зафіксовано перевищення у воді критичних для планктону концентрацій ΣПХБ (0,1 мкг/дм3). Розподіл ХОС по площі нерів-номірний, максимуми локалізовані в зонах впливу річкових вод, по мірі їх асиміляції зменшується вміст полютантів. Градієнти концентрацій, направлені до витоків гирл, становлять 0,6–7,7 нг/км в поверхневих водах і 1,8–4,7 нг/км в придонних.
В донних осадках для осіннього періоду характерна 100 % зустрічаємість ДДТ, ДДЕ, ДДД, арохлору-1254, арохлору-1260, алдрина. Ліндан і ГХБ виявляються відповідно в 58 % і 43 % проб. В зимовий сезон на узмор’ї зменшується зустрічаємість ГХБ, ДДД, ДДТ, ар-1260 і гептахлору, в осадках авандельти залишається 100 % виявляємість всіх ХОС, за виключенням ГПХ. Найбільш високі концентрації в осадках ар-1254, ар-1260 і групи ДДТ, на порядок менші ліндана, алдрина і ГХБ. Аналогічно розподілені концентрації хлорорганіки в тканинах мідій. Зустрічаємість ХОС в мідіях 100 % у ПХБ, ДДД і ДДЕ, для решти вона нерівномірна (0 – 50 %). Характерно збільшення концентрацій ХОС у осадках в зимовий період щодо осіннього (у авандельті в 3–4 рази), що пов’язано з уповільненням хімічних та мікробіологічних процесів їх деструкції. Знижується зимою вміст ХОС в м’яких тканинах мідій, що є відгуком на зменшення забрудненості води.
Рівень забруднення ХОС донних відкладів тісно пов’язаний з наявністю в їх складі сорбційного комплексу. Картина площинного розвитку забруднення є відображенням сорбційної анізотропії осадку. Парною кореляцією встановлено визначальний зв’язок ХОС з органікою (r = 0,61 – 0,86), менше - з глинистою фракцією (r = 0,29 – 0,77). Позитивний зв’язок r = 0,67 має група ДДТ з гідроксидами заліза. Найбільш високі концентрації ХОС в мулах авандельти Дунаю (в мкг/кг): ДДТ -23 восени та 119 взимку, ДДД відповідно 31 та 69, ДДЕ -8 та 22, ар-1260 - 10 та 27,3, ар-1254 - 15 та 62. Інтенсивність забруднення біля гирл пропорційна об’єму їх стоку. На схід від дельти концентрації знижуються до мінімальних на довготі о. Зміїний. Далі на південний схід вони зростають із збільшенням мулистої і органічної складової осадків.
В м’яких тканинах мідій максимальний вміст ДДТ (90 мкг/кг) і ДДЕ (50 мкг/кг) характерний для тварин з мористої частини придунайського шельфу. В північній частині найбільш високий вміст ДДД (150 мкг/кг), ар-1260 (300 мкг/кг), ар-1254 (400 мкг/кг). Концентрація ДДД в тканинах мідій на чотири порядки вище, ніж в придонній воді, на три порядки вище ПХБ і ДДЕ, на два порядки – ДДТ і ГХБ. Для ДДД і групи ар-1254 зафіксована залежність – ріст концентрацій в осадках веде до зменшення концентрацій в мідіях. Максимально забруднені молюски вказаними ХОС в тих частинах, де осадки містять мінімальні їх концентрації, а в районі найбільш забрудненої авандельти вміст в мідіях ДДД і ар-1254 найнижчий. Здатність літогенної основи до самоочищення може бути негативним чинником щодо бентосної складової ландшафту.
Н а ф т о в і в у г л е в о д н і (ΣНВ). За рівнем концентрацій ΣНВ води придунайського шельфу відносяться до категорії сильно забруднених. Концентрації нафтових вуглеводнів у поверхневій верстві води восени складають (в мг/дм3): мінімальні - 0,2 (4 ГДК), максимальні - 3,2 (64 ГДК), середні - 1,2 (24 ГДК); в придонних водах мінімальні 0,3 (6 ГДК), максимальні - 4 (80 ГДК), середні 1,1 (22 ГДК). Найвищий вміст (>2 мг/дм3) відмічено у воді Жебриянської бухти, на витоках усть Дунайських гирл і прилеглій до о. Зміїний акваторії. Контур забруднених поверхневих вод з рівнем 1 мг/дм3 безперервно прослідковується з півдня і заходу. У центральній частині акваторії на 60 % площі концентрації ΣНВ на поверхні моря складають 0,3 - 0,7 мг/дм3, що характеризує сезонний фон. У придонній верстві вод аналогічні фонові концентрації поширені на 40 % площі і тяжіють до мористої частини. Забруднення з рівнем 1 мг/дм3 і 2 мг/дм3 широко розвивається з боку Дунайського гідрофронта і з півночі (води дніпровсько – дністровського басейну). В районі о. Зміїний за рахунок апвелінгів розподіл концентрацій у воді в поверхневій та придонній верствах тотожний (1,2 - 2,0 мг/дм3).
Значно нижчі концентрації вуглеводнів зафіксовано в зимовий період. Незважаючи на схильність вод моря акумулювати нафтопродукти в зимовий період (Миронов О.Г., 1973), вміст їх не перевищував, або був на рівні ГДК. Відповідно до характеру циркуляції вод, забруднення простежувалось вузькою смугою вздовж дельти та розповсюджувалось клиновидно з півночі, досягаючи о. Зміїний, при цьому центральна частина аваторії була вільна від нафтопродуктів. В цілому, у районі авандельти нафтових вуглеводнів у воді більше, ніж у відкритій частині моря, проте ароматичні сполуки переважають на узмор’ї.
В донних осадках восени встановлені концентрації ΣНВ 0,2 - 2,5 мг/кг при середньому 0,8, що відповідає природно-чистому грунтові за класифікацією Мінекобезпеки. Максимальні концентрації (2,5 мг/кг) виявляються безпосередньо біля о. Зміїний, що є результатом техногенної діяльності. Вміст 2,0 мг/кг характерний для мулів центральної і південної частин авандельти Дунаю. В північній частині авандельти і Жебриянській бухті осадки вміщують 1,5 – 1,7 мг/кг ΣНВ. За межами авандельти, від ізобати 25 м до о. Зміїний концентрації в седименті складають 0,4 мг/кг, далі на схід зменшуючись до 0,2 – 0,3 мг/кг. Останні значення характеризують фонову складову. В зимовий період концентрації ΣНВ в осадках перевищують у 30 – 80 разів значення, зафіксовані восени. Відносно потужне забруднення розвивається по периметру площі (умовно забруднений і забруднений грунт за класифікацією Мінекобезпеки), в той час як центральна частина залишається “природно-чистою”. Такий площинний розподіл пов’язаний з динамікою вод: після витоку з гирл водні маси різко відхиляються в південному або північному напрямі, залучаючись в квазістаціонарні круговороти, в центрі яких тривалий час зберігається більш чиста морська вода. Ароматичні вуглеводні максимально зосереджені в мулах авандельти, де їх вміст в десятки разів перевищує концентрації в осадках відкритої частини моря. Вміст трансформованих нафтопродуктів (важка фракція ΣНВ) повсюдно практично однаковий (0,7 – 1,7 % від ΣНВ), що свідчить про низьку активність мінералізації вуглеводнів в зимовий період та домінування їх акумуляції.
В м’яких тканинах мідій концентрації ΣНВ складають 17,3 - 150,2 мг/кг сухої ваги. Високі концентрації 50 – 150 мг/кг типові для мідій придельтової частини, мінімальні – 17 – 19 мг/кг для мідій північної частини площі. В компонентному складі вуглеводнів присутній широкий спектр аліфатичних і ароматичних сполук. У відкритому морі в складі ароматики переважають фенантрен, нафталін, 1-метилнафталін, 1-етилнафталін, флуорантен, хризен, пірен, флуорен, антрацен, 2-метилфенантрен. В мідіях придельтового района в ароматичній складовій домінують більш високомолекулярні вуглеводні. Аліфатичні сполуки у всіх мідіях представлені єдиним гомологічним рядом від С-14 до С-34 з відносним переважанням С-17, С-21, пристана, С-26, С-28, С-30. З наближенням до Дунайської дельти в мідіях зростають концентрації ΣНВ та збільшується доля в них ароматичної складової в середньому з 25 до 56 %, або з 5 до 100 мг/кг.
С П А Р. Детергенти не відносяться до токсичних речовин, однак їх присутність сприяє прояву синергізму токсичності нафтопродуктів і ХОС. Концентрації СПАР у воді не перевищують, або фіксуються на рівні ГДК, діапазон їх коливань становить 0,01 - 0,23 мг/дм3. Поверхневі води вміщують дещо більше детергентів, хоча їх розподіл у водній товщі надзвичайно рівномірний. Розвиток забруднення за площею вказує на приуроченість осередків підвищених концентрацій до струменів річкових вод. Донні осадки вміщують детергенти в концентраціях, що в 5 – 8 разів перевищують їх вміст у воді. Мули авандельти характеризуються середніми значеннями 0,95 мг/кг, осадки мористої частини - 0,68 мг/кг.
Ф е н о л и полігенетичні, тобто окрім суто техногенного походження вони утворюються в природних умовах моря в результаті деструкції продуктів життєдіяльності планктону. Причому їх концентрації можуть досягати значних розмірів. Власне такі феноли спостерігались в грудні 1998 року. В придонній верстві та на поверхні моря водні маси, з якими асоційований річковий стік, були чистіші, ніж води відкритого моря, де в цей час спостерігалось цвітіння перидинієвих і діатомових. Концентрації у всіх випадках перевищували ГДК, причому на узмор’ї до 100 разів. В фотичній верстві фенолів більше, ніж в придонній, з якої вони активно депонуються в донні відклади. Осадки концентрували феноли до значень 1,3 – 4,1 мг/кг, що на два порядки перевищує їх вміст у воді. За рахунок значного сорбційного потенціалу найбільшого забруднення зазнали мули авандельти. Восени у воді узмор’я фенолів менше у 1,5 – 1,8 рази, їх розподіл у вертикальному розрізі та за площею характеризується гомогенністю (коефіцієнт варіації – 23 – 27 %).
Підсумовуючи характеристики рівнів забруднення і диференціації елементів та сполук, слід відмітити, що охарактеризовані так звані рутинні концентрації полютантів. Дунай відомий залповими викидами цих речовин в море в результаті аварій на підприємствах, розташованих в його басейні. В цьому випадку забруднення стрімко зростає. Вчасне фіксування забруднення, та його наслідків з розрахунком завданих збитків повинно стати фрагментом національної природоохоронної політики в цій частині виключної економічної зони України.
В п’ я т о м у р о з д і л і “Принципи, методика та технологія еколого-геологічного моніторингу придунайського шельфу” на підставі проведених досліджень сформульовано основні положення і принципи, на котрі необхідно опиратись при виконанні моніторингових робіт. Наголошено, що успішне вирішення проблем екологічного моніторингу неможливе без комплексного підходу до експериментального вивчення природних об’єктів фахівцями різних профілів: екологами, геологами, гідрофізиками, гідрохіміками, гідробіологами. Наведено теоретичне обгрунтування необхідності, структури і задач екомоніторинга геологічного середовища. Обгрунтовано перелік спостережних параметрів, розташування та специфікацію пунктів спостережної мережі в межах придунайського шельфу. Приведено методи та технології морських експедиційних, лабораторних, аерокосмічних досліджень, вказано на необхідність їх уніфікації для отримання співставимих результатів. Наголошено, що сучасний рівень розвитку екогеології вимагає одержання прогнозних оцінок функціонування природних екосистем верхньої зони геологічного середовища із залученням методів математичного моделювання та ГІС-технологій, що також необхідні для розробки методології екологічно безпечного використання ресурсів морського довкілля. Оскільки екологічні чинники стають дедалі вагомим компонентом міжнародних відносин і національної політики кожної держави, проведення моніторингу в районі придунайського шельфу дозволить забезпечити інформаційну підтримку національної політики в регіоні, передбачувати негативні процеси та своєчасно визначати їх еколого-економічні наслідки.
ВИСНОВКИ
В дисертації вирішена актуальна наукова задача, що полягає у визначенні еколого-геохімічного стану сучасних осадків та умов седиментації найбільш забрудненої акваторії Чорного моря – придунайського шельфу з метою наукового обгрунтування моніторингу геологічного середовища цієї частини моря згідно державної Програми моніторингу довкілля. Основні блоки досліджень заключались у визначенні ландшафтно-геохімічних умов території (природних чинників седиментації та їх динаміки), еколого-геохімічній оцінці седиментаційного середовища (вміст полютантів у природних тілах і закономірності їх просторово-часового розподілу) та розробленні на цій основі науково обгрунтованих рекомендацій щодо екологічного моніторингу геологічного середовища дослідженої акваторії. Підсумки кожного блоку досліджень можна сформулювати наступним чином.
1. Головними природними чинниками формування еколого-геохімічних умов седиментації в районі придунайського шельфу є: трансгресивний режим басейну осадконакопичення, взаємодія річкових дунайських, дніпровсько-дністровських та морських водних мас; надходження на акваторію значних об’ємів твердих та розчинених мінеральних і органічних речовин; активна гідродинаміка в умовах мілководдя з переважанням адвективних процесів; стійка сезонна стратифікація вод; наявність гідрофронтальних зон та щільнісна нерівномірність вод; своєрідні гідробіологічні умови. Основним техногенним чинником є якісна та кількісна деформація геохімічних потоків речовин: надходження з річковим стоком забруднюючих сполук – ксенобіотиків, ізотопів, детергентів, що відсутні в природніх умовах; забруднення моря речовинами природного походження - нафтовими вуглеводнями, важкими та токсичними металами, фенолами; евтрофікація моря надмірним стоком біогенних елементів.
2. Аналіз вмісту і закономірностей просторового розподілу полютантів у природних тілах седиментаційного середовища в різні сезони та відношення рівнів їх концентрацій до діючих вимог (СПК, ГДК) вказує на несприятливу геоекологічну ситуацію, що склалась на придунайському шельфі. Асимілюючи значні об’єми забруднюючих речовин, котрі приносяться водами Дунаю, компоненти басейну осадконакопичення зазнають надмірного забруднення сполуками техногенного та природно-техногенного походження. Зокрема, сумарний показник концентрації важких металів та токсичних елементів в осадках авандельти Дунаю складає 347, Жебриянської бухти -381, прилеглого шельфу 19-45, району о. Зміїний -13. Вміст Hg в мулах авандельти перевищує ГДК країн ЄС в 30-113 разів, в осадках шельфу – в 8-47 разів, на окремих ділянках відповідно Cd– в 2,3, Cu– в 1,5, Cr– в 1,5, Ni і As– в 1,6 рази. Перевищення ГДК металів у водах моря складає для Hg– 12, Zn– 4, Сr– 3, Cu– 2 рази. Вміст в тканинах мідій Cd, Pb, Hg та Cu вище на три порядки відносно концентрації їх в навколишніх водах та донних осадках. Забруднення ізотопами цезію-137 підводної дельти Дунаю найбільш високе на всій акваторії Чорного моря. Вміст в донних осадках радіоцезію 90-190 Бк/кг, при техногенному фонові (за ізобатою 40 м) 1,7-3,2 Бк/кг. Забруднення вод придунайського шельфу нафтопродуктами досягає 80 ГДК, фенолами –100 ГДК, СПАР–1,5 ГДК. Сумарний вміст хлорорганічних пестицидів і поліхлорбіфенілів у водній товщі перевищує в 1,3 рази критичні для планктону концентрації, їх виявляємість –100%. Перелічені органічні сполуки депонуються в донних осадках та бентосних організмах, де їх вміст зростає на 2–4 порядки. Токсичність середовища посилюється регулярними гіпоксійними явищами.
3. Наукове обгрунтування принципів, методики та технології екомоніторингу геологічного середовища придунайського шельфу є наслідком комплексного експериментального вивчення геохімічної та міграційної структури його ландшафтів. Виходячи із задач моніторингу пропонується перелік спостережних параметрів, розташування та специфікація пунктів спостережної мережі. При залученні методів математичного моделювання та ГІС-технологій результати моніторингу дозволять одержати прогнозні оцінки функціонування природних екосистем верхньої зони геологічного середовища.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ
- Степаняк Ю.Д., Горбатюк В.М. Анализ особенностей техногенного загрязнения северо-западного шельфа Черного моря//Проблемы формирования экологического мировоззрения -Тр. междун. науч. конфер.-Симферополь: изд-во Таврического экологич. инстит., 1998. -с. 36-37 (здобувачем окреслені основні напрями досліджень техногенного забруднення шельфу).
- Степаняк Ю.Д., Деренюк Д.Н. Техногенные радионуклиды в донных осадках северо-западного шельфа Черного моря//Вісник Укр. Буд. економ. та наук.-тех. знань, 1998, № 2. -с 13-14 (здобувачем охарактеризований площинний та радіальний розподіл нуклідів в межах шельфу).
- Степаняк Ю.Д., Деренюк Д.Н. Особенности развития гипоксийного процесса на придунайском шельфе Черного моря//Вісник Укр. Буд. економ. та наук.-тех. знань, 1998, № 2. -с 14-16 (здобувачем охарактеризовані причинно-наслідкові зв’язки гіпоксійних явищ ).
- Степаняк Ю.Д., Пасынков А.А. Техногенное влияние на экологию придунайского шельфа Черного моря//Вісник Укр. Буд. економ. та наук.-тех. знань, 1998, № 2. -с 11-12 (здобувачем наведені чинники техногенного впливу на морське довкілля з їх кількісною характеристикою).
- Степаняк Ю.Д. Некоторые особенности дифференциации хлорорганических соединений в экосистеме северо-западного шельфа//Диагноз состояния среды прибрежных и шельфовых зон Черного моря.-Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 1999. -с. 260-268.
- Степаняк Ю.Д. Нефтепродукты в экосистеме моря: природа и локализация загрязнения в экологических аспектах//Диагноз состояния среды прибрежных и шельфовых зон Черного моря.-Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 1999. -с. 274-283.
- Степаняк Ю.Д. Геохимическая зональность осадков Дунайского взморья//Материалы II международного совещания “Геохимия биосферы”, Новороссийск, 1999.-с.289.
- Степаняк Ю.Д. Современное состояние геологической среды северо-западного шельфа Черного моря в районе о. Змеиный//Геология и полезные ископаемые Черного моря.-К.: “Карбон-Лтд”. -1999. -с. 226-232.
- Степаняк Ю.Д., Пасынков А.А., Тихоненков Э.П. Проблема эндогенного вещества в геоэкологии Азово-Черноморского региона//Геология и полезные ископаемые Черного моря.-К.: “Карбон-Лтд”. -1999. -с. 239-243 (здобувачем обгрунтована наявність ендогенних джерел забруднення Чорного моря важкими металами та нафтовими вуглеводнями, дана кількісна оцінка еменацій).
- Степаняк Ю.Д., Тихоненков Э.П., Пасынков А.А., Деренюк Д.М., Грицаева Т.Н. Тихоненкова Е.Г. Особенности сейсмогеологического и экологического состояния акватории Черного и Азовского морей//Інформаційний бюлетень про стан геологічного середовища України в 1998 році, вип. 17.- К: изд-во Геоинформ, 2000. -с. 91-102 (здобувачем охарактеризовано еколого-геохімічний стан акваторій Чорного та Азовського морів та тенденції його розвитку).
- Степаняк Ю.Д., Пасынков А.А., Деренюк Д.Н., Кондратьев С.И., Ляшенко С.В. Гидрологические и гидрохимические параметры вод Азовского моря в районах буровых платформ в зимне-осенние сезоны 1999-2000 годов//Диагноз состояния среды прибрежных и шельфовых зон Черного моря.-Севастоп.: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2001.-с. 237-241 (здобувачем описані гідрохімічні параметри басейну та встановлені основні закономірності їх розподілу).
- Степаняк Ю.Д., Барг И.М. Биостратиграфия олигоцен-миоценовых отложений северо-западного Крыма (Красноперекопский промузел)//Науковий вісник національної гірничої академії України, № 4. Дніпропетровськ, 2001. –с. 75 – 77 (здобувачем наведені палеоекологічні характеристики древнього басейну седиментації).
- Степаняк Ю.Д., Киселева Г.О., Пасынков А.А. Макрозообентос акватории острова Змеиный и придунайского взморья//Вестник Таврического национального университета, № 1.-Симферополь, 2002. –с. 27-31 (здобувачем представлені результати морських експедиційних досліджень).
В статтях, що надруковані в співавторстві, розділи та висновки за фахом автора дисертації написані ним самостійно, що узгоджено і підтверджено співавторами.
АНОТАЦІЯ
СТЕПАНЯК Ю.Д. Еколого-геохімічна характеристика стану сучасного осадконакопичення в районі придунайського шельфу Чорного моря. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук за фахом 04.00.10.–геологія океанів і морів.– Інститут геологічних наук НАН України, Київ, 2003.
В дисертації комплексно оцінено стан сучасного осадконакопичення в районі придунайського шельфу Чорного моря з еколого-геохімічних позицій. Визначено та оцінено вклад природних і техногенних чинників, що впливають на сучасний седиментогенез. Досліджено елементне наповнення осадків, води і бентосу. Встановлено особливості диференціації техногенних радіоактивних ізотопів в осадках, як трасерів процесів сучасного седиментогенезу. Визначено якісний та кількісний склад домінуючого органічного та органо-мінерального забруднення компонентів басейну осадконакопичення – води, осадків, бентосних організмів. Виявлено причинно-наслідкові зв’язки сучасних умов осадконакопичення з екологічним станом біотичної складової морського довкілля. Запропонована методика та технологія моніторингу геологічного середовища придунайського шельфу.
Ключові слова: Чорне море, придунайський шельф, екологічна геохімія, седиментогенез, моніторинг геологічного середовища.
АННОТАЦИЯ
СТЕПАНЯК Ю.Д. Эколого-геохимическая характеристика состояния современного осадконакопления в районе придунайского шельфа Черного моря. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.10. – геология океанов и морей. – Институт геологических наук НАН Украины, Киев, 2002.
В диссертации дана комплексная оценка состояния современного осадконакопления в районе придунайского шельфа Черного моря с эколого-геохимических позиций. Определены уровни концентраций тяжелых металлов, пестицидов, полихлорбифенилов, радионуклидов, детергентов, фенолов, нефтяных углеводородов одновременно в наиболее важных компонентах экосистемы, характеризующих состояние современного осадконакопления – водной толще, донных осадках и бентосных организмах-фильтраторах. Показано существенное загрязнение вод в отношении ПДК хромом, ртутью, медью, цинком; донных осадков-ртутью, кадмием, медью, хромом, мышьяком. Расчитан суммарный показатель концентрации осадков, достигающий в зоне влияния Дунайских вод 347-381. Определен высокий уровень загрязнения осадков и вод нефтяными углеводородами (4-80 ПДК), фенолами (до 100 ПДК) и пестицидами. Выявлено инверсионное распределение ДДД и арохлора-1254 в системе грунт–бентос, подтверждено высокое концентрирование пестицидов мидиями, достигающее четырех порядков по отношению к воде. Оценено экологическое состояние придунайского шельфа с учетом миграционных процессов и сезонной динамики загрязнения. Определен вклад природных (гидрофизических, гидрологических, биологических) и техногенных (геохимических, гидрохимических) факторов, влияющих на современный седиментогенез. Исследованы и определены границы изменений гидрологических, гидрохимических, геохимических условий в барьерной зоне авандельты Дуная. Установлены особенности дифференциации техногенных радиоактивных изотопов в осадках, как трассеров процессов современного седиментогенеза. Виявлены причинно-следственные связи современных условий осадконакопления с экологическим состоянием биотической составляющей морской окружающей среды. На примере эвтрофикации показана зависимость геохимических условий от уровня развития планктонных сообществ. Предложена методика мониторинга геологической среды придунайского шельфа. Изложены принципы и технология выполнения всех стадий мониторинговых исследований.
Ключевые слова: Черное море, придунайский шельф, экологическая геохимия, седиментогенез, мониторинг геологической среды.
SUMMARY
STEPANYAK Yr.D. The ecological and geochemical performance of a state modern sedimentation in region of Danube shelf of the Black sea. - Manuscript.
Thesis on competition of the Candidate Degree of Geological Sciences by speciality 04.00.10.- Geology of Oceans and Seas.- Institute of geologic sciences of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2002.
In a thesis the state modern sedimentation in region of Danube shelf of the Black sea with ecological geochemistry of stands is completely estimated. The levels of concentrations of high-gravity metals, pesticides, radionuclides, detergents, phenols, oil hydrocarbons are determined in the most relevant reductants of an ecosystem describing a state modern sedimentation- of an aqueous strata, bottom deposits and animals.The ecological state of Danube shelf with the registration processes of migrations and seasonal dynamics of impurity is estimated. The contribution natural and anthropogenous factors influential on modern sedimentationis has been determined. The features of differentiating of radio-isotopes in settlings, as flares of processes modern sedimentation are established. It has been detected the relationships of cause and effect of modern conditions sedimentation with an ecological state biological component marine environment. The method application of monitoring of geologic environment of Danube shelf is proposed.
Keywords: Black sea, Danube shelf, ecological geochemistry, sedimentation, monitoring of geologic environment.
|
