авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |

«О. А. А лекин Ю. И. Л яхин хи м и я ОКЕАНА Допущено Министерством высшего и среднего ...»

-- [ Страница 7 ] --

г к - 6 0^ Ло по объему о 0 —III I— — — Рис. 12.31. Вертикальное распределение- Рис. 12.32. Распределение нитра­ тов (мкгИ/л) по глубинам в Сред­ фосфатов (мкг Р/л) и кислорода в Каспий­ нем Каспии зимой (1) и летом (2), ском море, по А. С. Пахомовой и Б. М. За тучной (1966). в Южном Каспии зимой (3) и ле­ том (4), по А. С. Пахомовой и / — Средний Каспий;

/ / — Южный Каспий. Б. М. Затучной (1966).

а) 1958—1943 гг.;

б) 1934—1943 гг. 1 — фосфаты;

2 — кислород.

В Среднем и Южном Каспии по характеру вертикального рас­ пределения биогенов всю водную толщу можно разделить на два основных слоя: поверхностный (до 50— 100 м), обедненный биоге­ нами слой, где идет интенсивное потребление биогенных веществ, и глубинный, где протекают процессы регенерации и биогенные ве­ щества накапливаются. Распределение фосфатов по вертикали обнаруживает обратную связь с распределением кислорода (рис. 12.31). Распределение кремния имеет аналогичный характер.

В распределении нитратов (рис. 12.32) просматривается промежу­ точный максимум на глубинах 200— 500 м (по С. В. Бруевичу—• 264 Глава 1. Химия м, омы 2 орей вающ берега СССР их нитратная подзона). Нитриты в концентрациях не более 1 мкг N/л присутствуют в подповерхностном слое 50— 100 м (нитритная подзона), а глубже не обнаруживаются.

По заключению М. П. Максимовой и др. (1978), сопоставляя вынос биогенных веществ волжскими водами в период зарегули­ рования стока (1956— 1975 гг.) с близким по средней водности предшествующим периодом 1949— 1955 гг., можно отметить, что в отношении форм соединений биогенных веществ произошли сдвиги: уменьшился вынос взвешенных форм азота и фосфора (на 20 %), наоборот, увеличился вынос растворенных органических форм азота и фосфора (на 20—30 %), вынос минеральных раство­ ренных форм фосфора снизился на 17 %, вынос минеральных рас­ творенных соединений азота практически не изменился.

12.5. Аральское море По размерам акватории Аральское море—второй в СССР и чет­ вертый в мире замкнутый водоем. Его средний многолетний уро­ вень 53 м над уровнем Балтийского моря. При этом уровне акватория за­ нимала 66 тыс. км2 объ­, ем водной массы был 1022 км3 средняя глубина, 16 м (максимальная 69 м), средняя минерализация 10,3 %0. Сравнительно низкая современная соле­ ность моря, несмотря на постоянную доставку со­ л реками («парадокс»

ей Аральского моря), объяс­ няется несколькими при­ чинами: 1) осаждением Рис. 12.33. Среднее многолетнее распределение солености (%в) в поверхностных слоях Араль­ ского моря (август), по JI. К. Блинову (1956).

солей в мелководных бухтах, заливах и прибрежных озерах (кул туках) с последующим развеиванием солей ветром;

2) фильтра­ цией морской воды в грунты берегов и дна.

При среднем многолетнем положении уровня соленость поверх­ ностной воды меняется по акватории в довольно узких пределах (рис;

12.33), лишь около приустьевых участков рек наблюдается 12.5. Аральское море сильное распреснение и у восточных мелководий соленость повы­ шается за 12°/оо. Вертикальное распределение солености также не отличается резкими градиентами.

Среднегодовой приток речной воды за период 1950— 1960 гг.

составлял 65 км3 /год, в 1961— 1970 гг. при интенсивном потребле­ нии воды на орошаемое земледелие он уменьшился до 41,8 км3 /год (на 35 %). За период 1961— 1977 гг. уровень моря упал почти на 6 м, площадь моря сократилась до 55 тыс. км2 и средняя соле­ ность возросла более чем на 5 °/оо. Из оценки статей современного солевого баланса (табл. 12.18) видно, что ежегодно более 10 млн. т солей остается в растворе.

Таблица 12. Солевой баланс Аральского моря (млн. т) за 1961— 1976 гг., по В. Н. Бортник (1979) Р асход П риход составляю щ ая коли чество составляю щ ая коли чество 6, Седиментация при сме­ Ионный сток рек 22, шении морских и реч­ ных вод 1, Подземный сток 1,40 Фильтрация воды в грунт берегов и дна 0, 0, Атмосферные осадки Ветровой вынос 5, Отложение на берегах Всего 13, 23, 10, Приращение солевого запаса моря 24, Итого 23, В солевом составе воды открытого моря имеются значитель­ ные изменения. Резко возрастают общая минерализация и абсо­ лютное содержание практически всех ионов, особенно хлоридных, сульфатных, натрия и калия (табл. 12.19).За последние годы про­ изошло некоторое увеличение относительного содержания хлорид­ ных и сульфатных ионов (табл. 12.20). Относительное содержание гидрокарбонатных ионов уменьшилось более чем в два раза, хотя абсолютное содержание изменилось очень мало. Из катионов не­ сколько уменьшилось относительное содержание щелочных ионов.

Относительное содержание кальция снизилось, а магния сущест­ венно увеличилось. Изменения в относительном содержании Н С 0 и Са2 объясняются перенасыщением воды Аральского моря кар­ + бонатом кальция уже при солености 10 % С ростом солености и о понижением растворимости СОг идет интенсивная садка кальцита.

Глава 1. Химия м 2 орей омывающ берега СССР, их Таблица 12. Средний ионный состав воды Аральского моря (°/оо) П о В. Н. Б орт н и к и К Бл и н ову П о Л. (1956) И он Н. А. Буйневич (1979) 3, С1- 5, SO2- 2,69 5, Н С03- 0,17 0, 1, Na+ 2, 0,10 0, К+ Са2+ 0,41 0, Mg2+ 0,46 1, 8,78 15, Сумма Таблица 12. Полный состав воды Аральского моря (в % от суммы молей, деленных на валентность ионов) О т кры т ое м о ре В ы сок осол ен ы е воды И оны 89,25 »/ 19,20-26,7 °/оо 3 6,5-40,3 о/оо I 2 56,16 «/оо 34, 29,09 32,03 34, 29, С1- ' 30, S02- 19,62 15,22 15, 20,03 17, 18, 1,29 0,44 0, 0,57 0, Н С 0 3 + СО§“ 0, 50,00 50, 50,00 50, 50,00 50, 2ани он ов 33,46 33, 28,76 30, Na+ 24,15 29, 0,23 0, 0,90 0, 0,83 0, К+ 1,61 1, 12,77 3, С а2+ 6,12 4, 15, 16,18 14, 7,57 18, M g2 + 15, 50,00 50, 50, 50,00 50,00 50, катионов П р и м е ч а н и е. Г— по JI. К. Блинову (1956), 2 — по В. Н. Бортник и Н. А. Буйиевич (1980).

Хлорные коэффициенты ионов (табл. 12.21) также свидетель­ ствуют о продолжающейся метаморфизации солевого состава с по­ вышением солености. Поведение сульфатных ионов объясняется тем, что на начальной стадии осолонения моря в растворе накап­ ливается CaSQ4, поскольку при 10 % вода еще недонасыщена этой о солью, а состояние насыщения достигается в естественных усло­ виях с 25—26 % после чего начинается осаждение гипса. По мере о, роста солености относительное содержание Na+ возрастает, а со­ держание ионов К+ и Са2 резко уменьшается. Относительное со­ + держание Mg2 также уменьшается, хотя и остается высоким. Все + 12.5. Аральркое море Таблица 12. Хлорные коэффициенты ионов в водах Аральского моря В ы сокосолен ы е воды О ткр ы тое м оре И оны 8 9,2 5 % 3 6, 5 - 4 0, 3 0 /00 5 6,1 6 ° / м 1 9, 2 - 2 6, 7 °/оо 1-, J 0, 0, 0,840 0, soij-yci 0,894 0, 0,021 0, 0,029 0, 0, 0, (НСО3 + СО|-)/С 0,026 0, 0, 0,117 0, Са2 /С!

+ 0, 0,147 0, 0,220 0, M +/Cl g2 0,153 0, 0,639 0, 0, 0, (Na+ + K+)/CI 0,681 0, 2,434 2, 2, 2,857 2, 2, Х Н в/ d иО О П р и м е ч а н и е. 1 — по Л. К Блинову (1956), 2 — по В. Н. Бортник и Н. А. Буйневич (1980).

это свидетельствует о том, что с ростом солености седиментация карбонатов кальция и магния интенсифицируется.

Существенно меняется также и отношение суммы солей к хлор иону. Если в период высокого стояния уровня моря зависимость между общей минерализацией и хлорностью выражалась, по Л. К. Блинову (1956), соотношением 2и °/о = 0,264 + 2,791 С1 %о, о то теперь оно аппроксимируется, по В. Н. Бортник и Н. А. Буй­ невич (1979), уравнением 2и%о = 2,995 С1 %0— 0,721. Начиная с солености 20—26 % связь суммы солей с хлорностью выражается о уже иным уравнением (В. Н. Бортник, Н. А. Буйневич, 1980):

и 0/о = 3,835 + 2,321С1°/0.

о В интервале хлорности 5,0—8,0 % связь хлорности с относи­ о тельной электропроводностью (R ) воды открытого моря имеет вид (Л. Б. Друмева, 1983) C1 0 0= 4,0681 — 4,80207?+ 20, / при среднем квадратическом отклонении 0,041 и корреляционном отношении 0,999.

Средняя щелочность в Амударье 2,5, в Сырдарье 3,5. Средняя для всего моря щелочность составляет 2,58 (пределы изменчивости 2,4—2,9), т. е. немного выше океанской, но гораздо ниже щелоч­ ности воды Черного и Каспийского морей. Щелочно-хлорный ко­ эффициент при относительно пониженной хлорности воды очень велик (0,7180);

по мере оеолонения моря он уменьшается.

Значение рн воды Аральского моря колеблется в пределах 8,06— 8,46, среднее для поверхностных слоев — 8,37 летом и 8, весной. В приустьевых районах pH повышается до 8,5—8,7, а на мелководьях и в заливах достигает 9,0.: Весной наблюдается 268 Глава 1. Химия м, омы 2 орей вающ берега СССР их редкое для морей увеличение pH ко дну (на 0,1 ед.) за счет раз­ вития бентосной растительности. Высокие значения pH способст­ вуют перенасыщению морской воды карбонатом кальция.

Состав растворенных газов в море характеризуется высоким содержанием кислорода. В течение весны и лета поверхностные слои не только насыщены, но часто и перенасыщены кислородом, лишь осенью имеется небольшой (до 96—98 % ) его дефицит. Осо­ бенностью Аральского моря является увеличение процента насы­ щения кислородом слоя воды ниже термоклина до 125— 150 %.

Этот феномен объясняется фотосинтетической деятельностью выс­ ш ей водной растительности, обитающей у дна вследствие высокой прозрачности воды. Быстрый прогрев верхних слоев воды создает термическую стратификацию, препятствующую перемешиванию слоев. Расход же кислорода на различные окислительные про­ цессы и дыхание в Аральском море невелик из-за бедности планк­ тона.

До понижения уровня Аральское море было обеднено био­ генными веществами, особенно фосфатами* что служило причи­ ной слабого развития фитопланктона. Основным источником био­ генных веществ для моря был речной сток Амударьи и Сырдарьи, воды которых содержали низкие концентрации биогенных веществ благодаря преобладающему высокогорному ледниковому и снего­ вому питанию рек. В последние десятилетия, несмотря на значи­ тельное (более чем на !/з) сокращение стока рек, возрастание доли сбросных и дренажных вод приводит к резкому увеличению выноса биогенных веществ реками (табл. 12.22) и нарушению биогенного баланса в целом (табл. 12.23). Суммарное поступление растворенного минерального азота возросло почти в 5 раз, фос­ фора — в 4 раза.

В приходных статьях биогенного баланса (табл. 12.23) практи­ чески все выносимые реками количества биогенных веществ, за Таблица 12. Изменение содержания растворенных минеральных форм биогенных элементов (мг/м3) в водах рек Сырдарьи и Амударьи на замыкающих створах, по В. Н. Бортник (1980) NМ Н Р _ РО3 N—N ^~ H N-N0^ SI 1С Годы И Z О О Сырдарья 4855— 5,5— 11, 34—61 659— 624— 1911— 1951 1,4-1, 68 2527 1961— 1977 Амударь я 4756— 9,9— 12, 253—286 305— 52— 1911— 18 1961— 12.5. Аральское море Таблица 12. Среднегодовой баланс растворенных биогенных элементов (тыс. т) Аральского моря для характерных периодов, по В. Н. Бортник (1980) 1911- 1911 1961- 1961 — Расход Приход I960 гг. 1960 гг.

1977 гг. 1977 гг.

Азот Речной сток:

0,8 0, 2, N—N 0 2 Изъятие с про­ мыслом 58. N—N 0 3- 20, N—NH4 + 15,0 109, 64, Отложение в грунт 3, 74, 24, 2 Nm hh 24.7 14, Nopr 88. 48. 2 N pacT B Атмосферные осадки:

11,6 8, N— NO3 6, N— NH4 + 5, 13, 18, 2 N pacT B 66, 102, 66,8 109, Всего 0 7, Изменение запаса 66,8 102, 66,8 102, Итого Фосфор Речной сток:

0,20 0, 0, 0,54 Изъятие с про­ Р —Р 0 43 мыслом р 1,00 0, г орг Dраств 2, 1,54 1,63 1, Отложение в грунт г 2, 1, Всего 1,54 1, 0 0, Изменение запаса Итого 1,54 1,63 1,54 1, Итого Кремний Речной сток 288,0 185,6 Отложение в грунт Изменение запаса Итого 288,0 185,6 288, исключением кремния, претерпели изменения в сторону увели­ чения.

В период высокого стояния уровня моря среднее содержание фосфатов в воде в разные сезоны составляло 1—4 мг Р/м3, содер­ жание нитратов не выходило из пределов 5— 15 мг N/м3, а кон­ центрация аммонийного азота не превышала 80 мг N/м3 Содер­.

жание кремния в среднем было невелико и колебалось около Глава 1. Химия м 2 орей омывающ берега СССР, их 250 мг Si/м3 В вертикальном распределении биогенных веществ.

наблюдалось заметное уменьшение концентраций в придонном слое, где развивается бёнтосная растительность..

Произошли изменения и в балансе взвешенных форм биогенных веществ (табл. 12.24).

В связи с зарегулированием и трансформацией речного стока поступление в море взвешенных форм азота уменьшилось, а фос­ ф ора— увеличилось.

Таблица 12. Среднегодовой баланс взвешенных биогенных веществ (тыс. т) Аральского моря для характерных периодов, по В. Н. Бортник (1980)' 1911 — 1911 — 1961- 1961 — П риход Расход I960 гг. I960 гг. 1977 гг.

1977 гг.

Азот 87, 82,0 67, Речные взвеси Отложение в грунт 5, Атмосферная пыль 4, 87, 87,0 71, Итого Фосфор 57, 56,0 69, Речные взвеси Отложение в грунт Атмосферная пыль 1,7 1, 57, 57,7 71, Итого Понижение уровня и осолонение воды наносят большой ущерб Аральскому морю. В связи с ростом орошаемых площадей следует ожидать дальнейшего понижения уровня и сокращения акватории, а в недалекой перспективе вообще встает вопрос о существовании Арала как уникального природного объекта. Однако, несмотря на большое народнохозяйственное значение водопотребления в бас­ сейне Арала, море будет сохранено. В настоящее время изучается проект переброски части стока р. Оби в бассейн Аральского моря.

Тогда увеличится приток возвратных и сбросных вод в Арал, что позволит поддерживать его уровень на определенной отметке.

Рассматриваются проекты регулирования водного баланса Арала отчленением отдельных частей его акватории с помощью плотин в проливе Берга (отделить Малый Арал) и с севера на юг от п-ова Куланды до п-ова Муйнак.

Большое значение имеет борьба с потерями воды в ороситель­ ных системах и создание систем водохранилищ многолетнего регу­ лирования стока в горных районах бассейнов Амударьи и Сыр­ 1 Белое море 2.6.

дарьи, что позволит ликвидировать маловодные периоды речного стока.

12.6. Белое море По своему географическому положению в зоне избыточного увлажнения и климатическим условиям Белое море относится к арктическим водоемам. Море имеет объем водной массы 5510 км3, среднюю глубину 60 м (максимальная 350 м) и связь с Баренцевым морем через пролив Горло шириной 45—60 км, глу­ бина в котором не превышает 20—40 м. Среднегодовой речной сток в Белое море составляет 215 км3 (около 4,0 % объема моря), причем в маловодные годы он снижается до 130— 140 км3, а в мно­ говодные годы может достигать 300 км3 Основные реки Северная.

Двина и Онега вместе дают 70 % всего пресного стока. Через Горло проходят два противоположно направленных течения, срав­ нительно мало обособленные: к западному берегу отклоняется ком­ пенсационное течение баренцевоморской воды с исходной соле­ ностью 30—32 %0, к восточному — стоковое течение беломорской опресненной воды. В Белое море ежегодно поступает около 2010 км3 частично трансформированных баренцевоморских вод, из Белого моря вытекает 2200 км3 распресненных беломорских вод.

При существующей системе течений опреснение вод поверхно­ стного слоя сказывается во всей прибрежной полосе. В мелковод­ ных районах вследствие турбулентного и конвективного переме­ шивания распределение гидрохимических ингредиентов почти од­ нородно по вертикали, в глубоководных районах существует плотно­ стная стратификация.

Соленость воды Белого моря (рис. 12.34 а) вблизи берегов не более 24 %0, к устьевым участкам падает до 20 %о. К централь­ ным районам моря соленость воды поверхностного слоя увеличи­ вается до 26—27 °/оо, достигая наибольших значений вблизи Горла.

Максимальная соленость, до 30 %о, наблюдается у дна в глубоко­ водной части моря. Глубина зимней конвекции не превышает 50— 80 м, а аэрация глубинных и придонных слоев возможна только благодаря подтоку соленых и более плотных вод из Горла. По со­ отношению между главными ионами беломорская вода близка к океанской;

связь между хлорностью и соленостью практически не отличается от установленной для океана.

Газовый режим Белого моря характеризуется высокой насы­ щенностью воды кислородом. Летом в прибрежных районах и в придонных слоях насыщение воды кислородом 80—90 %, в от­ крытых районах превышает 100 % (рис. 12.34 б, в). В период веге­ тации фитопланктона содержание кислорода в воде фотического слоя может достигать 150—200 %. В прибрежных районах кисло­ род расходуется на окисление гумусовых веществ речного стока.

272 Глава 1. Химия м, омывающ берега СССР 2 орей их Особенно заметен дефицит кислорода в Онежском заливе, куда впадает много рек.

Рис. 12.34. Распределение гидрохимических характеристик в Белом море, по А. X. Гиренко (1978).

а — с о л е н о с т ь (%о) н а п о в е р х н о с т и ;

б — с о д е р ж а н и е к и с л о р о д а (% н а с ы щ е н и я ) н а п о в е р х н о ­ в — с о д е р ж а н и е к и с л о р о д а (% н а с ы щ е н и я ) у д н а ;

сти л ето м ;

г — содерж ание н итратов ( м г N / м 3) у д н а ;

д — с о д е р ж а н и е ф о с ф а т о в ( м г Р / м 3) н а п о в е р х н о с т и л е т о м ;

е — с о д е р ж а н и е ф осф атов ( м г Р / м 3) у д н а м о р я.

Перманганатная окисляемость, характеризующая нестойкое органическое вещество, в речных водах достигает 10—30 мг О/л, а к середине бассейна и у дна глубоководных районов понижается до 1,5 мг О/л. Поэтому высокое содержание кислорода в придон­ ных слоях Белого моря объясняется не только аэрирующим влия 1 Белое море 2.6. нием соленых барендевоморских вод, но и малым содержанием легкоокисляющихся органических веществ в беломорской воде, а также бедностью грунтов моря детритом. Биохимическое потреб­ ление кислорода (БПК) здесь невелико (по С. В. Бруевичу, БПКгод от 0,1—0,2 до 0,4—0,5 мг О/л).

Щелочность воды в устьевых участках моря 0,08—0,27, от бе­ регов к середине бассейна возрастает до 2. Южная мелководная часть моря в районе Соловецких островов характеризуется щелоч­ ностью около 1,9, что при солености 26 %0 соответствует щелочно соленостному коэффициенту 0,0730. Кандалакшский залив, по П. П. Воронкову, имеет в поверхностном слое 0—35 м щелочность 2,10, на глубинах 35—200 м щелочность увеличивается от 2,0 до 2,35. В северной части моря, на входе в Воронку, щелочность воды близка к океанской (2,35—2,43).

pH в устьях рек имеет значения 6,2— 6,8, к открытому морю повышается до 7,8—8,2 и при развитии фотосинтеза до 8,5. Рас­ пределение рНв по глубинам отличается однородностью в поверх­ ностном слое до горизонтов 50—80 м и постепенным уменьшением до 7,6—7,8 у дна.

Режим биогенных веществ в Белом море имеет ряд особенно­ стей По заключению М. П. Максимовой (1978), 90 % суммарного.

связанного азота представлено органическими соединениями и только 1 0 % — минеральными, а более легко минерализующийся фосфор — на 40 % органическими соединениями и на 60 % мине­ ральными. Отношение суммарного азота к суммарному фосфору в воде Белого моря выше, чем в воде океана, и достигает 1 (по массе), зато отношение минеральных форм азота и фосфора резко * понижено (в среднем 1,5). Органическая форма связанного азота малодоступна фитопланктону, что не способствует первичной про­ дуктивности. Неорганический фосфор недоиспользуется, поскольку при биохимическом составе клеток фитопланктона в среднем С : N : Р = 42 : 7 : 1 питательные элементы ассимилируются из воды в этих же пропорциях, значительно более высоких по сравнению с тем, что наблюдается в беломорских водах. При температуре 6—7°С летом и средней для вегетационного периода 3—4°С про­ должительность регенерации азота близка к 3 мес, продолжитель­ ность регенерации фосфора приближается к 1,5 мес. Следова­ тельно, повторное использование солей азота возможно только в конце вегетационного периода. Неорганический фосфор может быть использован трех- или четырехкратно, но его потребление лимитируется истощением содержания минеральных солей азота.

В характере пространственного распределения и годовой дина­ мики биогенных веществ отмечаются следующие закономерности.

Нитраты летом в поверхностном слое моря практически отсут­ ствуют за счет полного потребления фитопланктоном, с глубиной их кйнцентрации возрастают до 60— 100 мг N/м3 (рис. 12.34 г).

Зимой в открытом море содержание нитратов у поверхности 40— 18 Заказ № Глава 1. Химия м 2 орей омы, вающ берега СССР их 60 мг N/м3, у дна — около 80 мг N/м3 Вертикальная стратифика­.

ция нитратов в глубоководных районах выражена отчетливо.

Нитриты, как правило, либо отсутствуют, либо обнаружива­ ются в малых количествах — не более 2—2,5 мг N/m3.

Аммиачный азот поступает в море главным образом с речным стоком. В речных водах содержание.NHj" обычно более 100 мг N/м3 С удалением от берегов содержание аммонийного азота.

уменьшается и в глубоководных районах не превышает 4—5 мг N/m3.

Содержание фосфатов летом в прибрежных водах невелико (2— 10 мг Р/м3), а к открытому морю растет до 15—20 мг Р/м (рис. 12.34 (9). Максимальные концентрации фосфатов отмечаются у дна на больших глубинах моря (рис. 12.34 е). Вертикальная стратификация концентраций фосфатов обнаруживается посто­ янно.

Неорганический кремний, несмотря на большие его содержания (до нескольких тысяч миллиграммов на кубический метр) в реч­ ных водах, дренирующих изверженные породы водосборных пло­ щадей, присутствует в море подобно фосфатам в относительно малых по сравнению с океаном концентрациях: в мелководных прибрежных районах 600—700 мг Si/м3, с удалением от берегов в поверхностном слое 200—300 мг Si/м3, в наиболее глубоких ме­ стах у дна до 1500 мг Si/м3.

Средневзвешенные концентрации и общее содержание биоген­ ных веществ в водах Белого моря представлены в табл. 12.25.

Общее представление о приходно-расходных статьях и балансе биогенных элементов в Белом море можно получить из данных, приведенных в табл. 12.26.

Для сохранения квазипостоянного содержания биогенных ве­ ществ в водах моря при условии ежегодного возобновления '/г Таблица 12. Биогенные элементы в водах Белого моря, по М. П. Максимовой (1978) Ф осф ор А зот органический минеральный органический минеральный Х а р а к т е р и ст и к а суммарный 1С М N-NH+ Кремний о" О 1 общий общий Z 2 Z J 13, 21,2 35,1 5,23 0,53 26,4 32,2 363 Средневзвешенные концентрации, мг/м 2,2 Общее содержа­ 87,1 57,0 144,1 21,5 133 1493 1626 ние в объеме моря, тыс. т •12.7. Арктические моря Таблица 12. Ориентировочный баланс азота, фосфора и кремния в Белом море (тыс. т), по М. П. Максимовой (1978) Ф осф ор А зот С татьи бал ан са Я • s м и н е­ орган и ­ м и н е­ орган и ­ О ) общ ий общ ий О.

ральны й ч ески й ральн ы й ч еский * Приход 929 1015 Поступление из Барен­ 22 66 цева моря при В О Д О -' обмене 7,5 8,5 207 Со стоком рек С атмосферными осад­ ----- —* ками 29,5 1136 74, 118 1254 Всего Расход 816 882 Вынос в Баренцево мо­ ре при водообмене — 0,06 0,06 — 0, 0, Изъятие с промыслом — Отложение в грунт Всего объема моря в грунты должно откладываться около 338 тыс. т азота, 270 тыс. т кремния и 1,5 тыс. т фосфора, т. е. примерно 27 % связанного азота, 16 % кремния и 2 % фосфора от суммы годового прихода.

Малое поступление биогенных веществ в Белое море обуслов­ ливает его сравнительно невысокую первичную продуктивность.

По масштабам протекания процесса первичного продуцирования Белое море относится к олиготрофным водоемам.

12.7. Арктические моря Окраинные арктические моря —• Карское, Лаптевых, Восточно Сибирское, Чукотское — занимают обширную материковую отмель с глубинами 150—200 м. Северный край отмели переходит в мате­ риковый склон, за которым простирается абиссальная область Се­ верного Ледовитого океана — Арктический бассейн.

На гидрологический и гидрохимический режимы арктических морей большое влияние оказывает определенная совокупность фи зико-географических условий. Главные из них следующие:

1) сплошной ледяной покров сохраняется большую часть года, что существенно затрудняет газообмен морей с атмосферой, влияет 18* 276 Глава 1. Химия м 2 орей омывающ берега СССР, их на газовый режим водных масс и уменьшает скорости физико-хи мических процессов. При ледообразовании в осенне-зимний период возникает конвективное перемешивание, достигающее глубины 50 м и выравнивающее гидрохимические характеристики в поверх­ ностном слое;

2) арктические моря имеют самый большой в Мировом океане материковый сток (2340 км3 /год). Влияние речного стока на гид­ рохимический режим морей Карского и Лаптевых прослеживается до их северных границ, о чем свидетельствует распределение ще 40 70 130 160 Рис. 12.35. Среднее многолетнее распределение щелочно-хлорного коэффициента Ai k/Cl в поверхностных водах арктических морей в летний период, по В. П. Ру санову и др. (1979).

лочно-хлорного коэффициента в поверхностных водах морей (рис. 12.35);

3) более соленые воды поступают из Арктического бассейна и сопредельных океанов. Поверхностная вода Арктического бассейна соленостью около 32 %0 присутствует в северных районах морей и отличается слабыми сезонными изменениями гидрохимических характеристик. В Карское море между Новой Землей и Землей Франца-Иосифа, а также через южные новоземельские проливы поступают баренцевоморские воды, имеющие более высокую соле­ ность и меньшее содержание биогенных веществ. В северную часть Карского моря и северо-западную часть моря Лаптевых по глубо­ ководным желобам поступают относительно теплые глубинные ат­ лантические воды, занимающие в Арктическом бассейне слой от 50—200 до 800—900 м и имеющие соленость 34,9—35,0 %0. Через Берингов пролив в Чукотское море и в восточные районы Во­ сточно-Сибирского моря поступают тихоокеанские воды.

Солевой состав вод арктических морей формируется под влия­ нием процессов ледообразования и ледотаяния, материкового стока i 1 Арктические моря 2.7.

и водообмена со смежными бассейнами. Исследования А. А. Му­ синой (1960) показали, что при нарастании льда подледная вода несколько обедняется сульфатами и карбонатом кальция, которые при низких температурах кристаллизуются в ячейках льда. После таяния льдов кристаллы СаСОз могут сохраняться и переходить в донные осадки, если подледная водная масса находится в состоя­ нии насыщения карбонатом кальция. Под воздействием речного стока соотношения между солевыми компонентами в водах аркти­ ческих морей могут заметно отличаться от установленных для Ми­ рового океана. В морях Карском и Лаптевых в воде соленостью 40 70 130 160 Рис. 12.36. Среднее многолетнее распределение растворенного кислорода в про­ центах насыщения в поверхностных водах арктических морей за летний период (горизонт 5 м), по В. Г1. Русанову и др. (1979).

менее 25 % отмечается несколько пониженное относительное со­ о держание S04- и Mg2 и незначительно повышенное содержание + К+, Са2 и НСОГ (А. А. Мусина, 1960). В районах, подверженных + прямому воздействию материкового стока, наблюдаются существен­ ные изменения в содержании хлоридов, гидрокарбонатов, натрия и кальция. Наиболее стабильным солевым составом отличается вода Чукотского моря, в котором соотношения между главными ионами практически не отличаются от океанских.

Режим растворенного кислорода. В летний период, с началом таяния льдов, в поверхностном слое бурно развивается фитопланк­ тон, особенно интенсивно у кромки льдов. Возникающее перенасы­ щение воды кислородом достигает в Карском море 117%, в Чу­ котском— 130%. Однако южные половины морей и летом отли­ чаются дефицитом кислорода (рис. 12.36). Последнее объясняется тем, что воды речного стока, сами недонасыщенные кислородом, выносят в моря большие массы растворенных и взвешенных 278 Глава 1. Химия м 2 орей омывающ берега СССР, их веществ, а также отмершие формы пресноводного фитопланктона.

Окисление органического вещества погружающихся взвесей при­ водит к устойчивому дефициту кислорода в придонных слоях воды практически по всей акватории морей (рис. 12.37). В открытых 40 ' 70 130 160. 70 100 130 ’ Рис. 12.37. Распределение кислорода (% насыщения) в придонных водах аркти­ ческих морей в период гидрологического лета, по В. П. Русанову и др. (1979).

Рис. 12.38. Вертикальная структура насыщенности водных масс кислородом (% насыщения) в северной части моря Лаптевых (разрез по 76°30' с. ш., август 1968 г.), по В. П. Русанову и др. (1979).

районах морей летом перенасыщение кислородом наблюдается до горизонтов 20— 35 м (рис. 12.38). При низких температурах состоя­ ние насыщения и даже слабого перенасыщения поверхностного слоя кислородом может сохраняться под ледяным покровом до­ вольно долго, однако к концу зимнего периода подо льдом воз­ никает заметный дефицит кислорода.

Концентрация водородных ионов (pH) в водах арктических морей находится в прямой связи с содержанием растворенного 1 Арктические моря 2.7.

кислорода. Л е т о м м а к с и м а л ь н ы е значения p H н а б л ю д а ю т с я в р а й ­ онах наиболее интенсивного развития фотосинтеза, а распростра­ нение р е ч н ы х вод с о п р я ж е н о с п о н и ж е н н ы м и з н а ч е н и я м и p H (рис. 12.39). Ве р т и к а л ь н о е распределение p H имеет т р а д и ц и о н н ы й характер: плавное у м е н ь ш е н и е с глубиной до м и н и м а л ь н о г о у дн а (7,8— 7,9). В течение зимнего периода за счет в ы д е л е н и я С 0 2 при окислении органического вещества и отсутствия свободного газо 40 70 130 160 Рис. 12.39. Среднее многолетнее распределение рНв в поверхностных водах арк­ тических морей в период гидрологического лета, по В. П. Русанову и др. (1979).

вого о б м е н а м о р е й с а т м о с ф е р о й p H по ве рх но ст ны х вод у м е н ь ш а ­ ется на 0,10— 0,15 ед.

Режим биогенных веществ в арктических м о р я х обладает о п р е д е л е н н ы м своеобразием. О с н о в н ы м источником к р е м н и я для мо р е й Карского, Л а п т е в ы х и за па дн ой части Восточно-Сибирского с л у ж и т речной сток. И м е н н о по э т о м у м а к с и м а л ь н ы е ко нц ен тр ац ии к р е м н и я н а б л ю д а ю т с я в п р и б р е ж н ы х р а й о н а х (рис. 12.40). А р к т и ­ че ским м о р я м п р и с у щ е многоо бр аз ие ф о р м д и а т о м о в ы х водорос­ лей, на д о л ю к о т о р ы х приходится более п о л о в и н ы о б щ е г о числа видов фитопланктона. Б л а г о д а р я э т о м у с о д е р ж а н и е растворенного к р е м н и я в ф о т и ч е с к о м слое постепенно с н и ж а е т с я к к о н ц у летнего сезона.

В Ч у к о т с к о м м о р е после летнего ( и ю н ь — ию ль ) цветения д и а ­ т о м о в ы х к августу в по верхностном слое устанавливается содер­ ж а н и е к р е м н и я 9— 14 м к м о л ь Si/л. С н а ч а л о м осеннего в ы х о л а ж и ­ ва ни я и регенерации ве ще ст ва о т м е р ш е г о пл ан кт он а с о д е р ж а н и е к р е м н и я п о в ы ш а е т с я до 35 м к м о л ь Si/л и п р о д о л ж а е т нарастать до с л е д у ю щ е й весны. В Ч у к о т с к о м м о р е о т м и р а ю т и подвергаются регенерации т а к ж е и беринговоморские ф о р м ы планктона, ко то ры е т и х о о к еа нс ки ми в о д а м и переносятся через Бе рингов пролив. Этот пр ит ок т а к ж е п о в ы ш а е т с о д е р ж а н и е к р е м н и я в в о д н ы х массах 280 Глава 1. Химия м 2 орей омывающ берега СССР, их моря. К а п р е л ю — м а ю с о д е р ж а н и е к р е м н и я во всей т о л щ е м о р я от поверхности до д н а достигает 50— 70 м к м о л ь Si/л. Б о л е е п л о т н ы е тихоокеанские в о д ы в процессе о х л а ж д е н и я оп ус ка ют ся на глу Рис. 12.40. Среднее многолетнее распределение кремния (мкмоль Si/л) в поверх­ ностных водах арктических морей в летний период, по В. П. Русанову и др.

(1979).

Рис. 12.41. Формирование тихо­ океанской прослойки Арктиче­ ского бассейна (заштриховано) на шельфе Чукотского моря по данным распределения кремния (мкмоль Si/л) зимой на разре­ зах, выходящих из Берингова пролива, по В. П. Русанову и др. (1979).

б и н ы 100— 150 м (рис. 12.41) и по п о в ы ш е н н о м у с о д е р ж а н и ю к р е м ­ ния п р о с л е ж и в а ю т с я почти по всей акватории ам еразийской части Арктического бассейна.

Ра сп ре де ле ни е ф о с ф а т о в характеризуется закономерностями, а н а л о г и ч н ы м и к р е м н и ю. Летом, с развитием ф и т о п л а н к т о н а в п о ­ верхностном слое м о р е й с о д е р ж а н и е ф о с ф а т о в у м е н ь ш а е т с я до 0,3 м к м о л ь Р/л с тенденцией увеличения в на п р а в л е н и и к к р о м к е льда (рис. 12.42). П р и д о н н ы е ко нц ен тр ац ии ф о с ф а т о в составляют 1,5— 2,0 м к м о л ь Р/л в Ч у к о т с к о м м о р е и 0,50— 0,75 м к м о л ь Р/л 1 Арктические моря 2.7.

в м о р е Л а пт ев ых. С н а ч а л о м ле до об ра зо ва ни я и р а з р у ш е н и е м скачка плотности с о д е р ж а н и е ф о с ф а т о в вы ра вн ив ае тс я по всей вертикали.

40 70 130 160 Рис. 12.42. Среднее многолетнее распределение фосфатов (мкмоль Р/л) в поверх­ ностных водах арктических морей в летний период, по В. П. Русанову и др.

(1979).

Рис. 12.43. Распределение нитритов (а) и нитратов (б) в Карском море на раз­ резе между островами Диксон и Белый в летний период (мкг N/л), по В. П. Ру­ санову и др. (1979).

Р е ж и м неорганических ф о р м азота в арктических м о р я х п р а к ­ тически не изучен, и м е ю т с я л и ш ь о т р ы в о ч н ы е сведения. Н а п р и ­ мер, из н а б л ю д е н и й л/п « С е в е р н ы й п о л ю с » в 1946 г. (А. А. М у ­ сина, 1961) следует, что в летний пе р и о д поверхностная зона м о р я с о д е р ж и т очень м а л о нитратов и нитритов, около 0,1— 0,25 м к м о л ь N /л (рис. 12.43). В А р к т и ч е с к о м бассейне п р е д е л ы изменчивости к о н ц ен тр ац ий нитратов со ст ав ля ют 0,1— 2,5 м к м о л ь N /л в по верх­ Глава 1. Химия м 2 орей омывающ берега СССР, их н о стном слое и 12— 20 м к м о л ь N /л в слое 100— 250 м. С о д е р ж а н и е нитритов, как правило, не п р е в ы ш а е т 0,06 м к м о л ь N /л.

12.8. Берингово море Бе ри нг ов о м о р е со об ща ет ся с С е в е р н ы м Л е д о в и т ы м ок еа но м через Б е ри нг ов пролив, и м е ю щ и й с р е д н ю ю гл убину 38 м (м акси­ м а л ь н а я 58 м ) и п л о щ а д ь сечения 3,38 к м 2. Ср ед не го до во й сток бе ри нг овоморских вод в С е в е р н ы й Л е д о в и т ы й океан, по д а н н ы м р а з н ы х авторов, колеблется в пределах 30 350— 44 800 к м 3. Н а о ­ борот, в о д о о б м е н с Т и х и м о к е а н о м через глубокие (до 4000 м Рис. 12.44. Схема расположения водных масс Берингова моря на разрезе пролив Ближний — пролив Чирикова (лето 1950 г., э/с «Витязь»), по В. Н. Иваненкову (1 9 6 4 ).

1 — поверхностная водная масса ( а — летний слой с температурами 6,5— 10,6 °С;

б — зимний слой);

2 — подповерхностная водная масса;

3 — промежуточная водная масса;

4 — глубинная северотихоокеанская водная масса.

в К а м ч а т с к о м проливе) Ал еу тс ки е п р о л и в ы осуществляется п р а к ­ тически беспрепятственно. П о э т о м у ги др ох им ич ес ки й о б л и к глу­ б и н н ы х в о д н ы х масс Берингова м о р я ф о р м и р у е т с я п о д п р я м ы м в л и я н и е м п р и л е г а ю щ е й части Тихого океана. П о в е р х н о с т н а я зона Бе ри нг ов а м о р я отличается п о л о ж и т е л ь н ы м п р е с н ы м балансом:

речной сток 400 к м 3/год, а т м о с ф е р н ы е осадки 1600 к м 3/год, и с па­ рение 400 к м 3/год. П о р е л ь е ф у д н а Берингово м о р е разделяется на две п р и м е р н о р а в н ы е части: м е л к о в о д н у ю с г л у б и н а м и менее 200 м (45 % п л о щ а д и ) в северной и северо-восточной половине м о р я и г л у б о к о в о д н у ю с г л у б и н а м и более 2000 м (43 % п л о щ а д и ) в це нт ра ль но й и юго-западной частях.

На основании анализа распределения устойчивости вод и в е р т и к а л ь н ы х градиентов температуры, солености, кислорода В. Н. И в а н е н к о в (1964) в ы д е л и л в Б е р и н г о в о м м о р е четыре основ­ н ы е в о д н ы е м а с с ы (рис. 12.44).

1 Берингово море 2.8.

Соленость поверхностных вод меняется от 33,3 %о в ю ж н о й глубоководной части м о р я д о 31,5 % 0 в северной. П о глубинам н а б л ю д а е т с я к а т а ха ли нн ое распределение солености, а г л у б ж е 3000 м в го мо ге нн ом слое соленость м а л о отличается от 34,8 %Ь.

Рис. 12.46. Вертикальное распределе­ пределение щелочно-хлорного ние кислорода (%о по объему) в глу­ коэффициента в глубоководной боководном районе Берингова моря, части западной половины Бе­ по В. Н. Иваненкову (1964).

рингова моря, по В. Н. Ива­ ненкову (1964).

Щ е л о ч н о - х л о р н ы й к о э ф ф и ц и е н т A ik /Cl в гл убоководной части м о р я проявляет а н а л о г и ч н у ю с о к е а н о м т е н д е н ц и ю к постепенному у в е л и ч е н и ю значений от поверхности до д н а (рис. 12.45). В м е л к о ­ в о д н ы х р а й о н а х м а к с и м а л ь н ы е значения A ik /Cl о т м е ч а ю т с я вблизи устьев рек, н а п р и м е р д о 0,333 в устье р. А н а д ы р я.

К и с л о р о д н ы й р е ж и м гл уб ок ов од но й части Бе ри нг ов а м о р я и северной части Ти х о г о океана практически одинаков. М а к с и м а л ь ­ ное с о д е р ж а н и е растворенного ки сл ор од а отмечается в п о ве рх но­ стной воде, м и н и м а л ь н о е — в п р о м еж ут оч но й, в гл уб ин но й возра­ стает ко д н у (рис. 12.46). С е з о н н ы е к о ле ба ни я п р о я в л я ю т с я в п о ­ 284 Глава 1. Химия м 2 орей омывающ берега СССР, их верхностном слое до глубин 300— 400 м. З и м о й благодаря низкой температуре и развитой вертикальной ко нв ек ци и с о д е р ж а н и е кис­ л о ро да составляет 7,7— 8,0 % 0 по о б ъ е м у (94— 97 % на с ы щ е н и я ), весной с н а ч а л о м процесса фотосинтеза в слое 25— 50 м с о д е р ж а ­ ние кислорода достигает 103— 120 % н а с ы щ е н и я. Л е т о м отмечается п о д п ов ер хн ос тн ый м а к с и м у м кислорода на глубине 50— 75 м как остаток слоя зимнего ох ла жд ен ия. В м е л к о в о д н о й части м о р я се­ з о н н ы й хо д с о д е р ж а н и я кислорода в ы р а ж е н более резко. Ве сн ой в связи с м а с с о в ы м развитием неритических видов ф и т о п л а н к т о н а верхний 10-метровый слой н а с ы щ а е т с я к и с л о р о д о м до 120— 140 % (в о т де ль ны х точках до 1 7 0 % ). В т о р а я в с п ы ш к а ф и т о п л а н к т о н а н а б л ю д а е т с я ос ен ью и снова п о в ы ш а е т с о д е р ж а н и е ки сл ор од а до 110— 1 1 5 %.

В е рт и к а л ь н о е распределение значений pH в г л у б о к о в о д н ы х ра й о н а х м о р я имеет классический характер (рис. 12.47): м а к с и м у м в поверхностном слое (8,15— 8,30), н а и м е н ь ш е е значение (до 7,50) в зоне кислородного м и н и м у м а, увеличение до 7,80 в г л у б и н н ы х в о д н ы х массах. М е л к о в о д н ы е р а й о н ы характер из ую тс я более ш и ­ р о к и м д и а п а з о н о м сезонной изменчивости p H : в п е ри од зимнего о х л а ж д е н и я p H на поверхности п о н и ж а е т с я до 8,05— 8,10, в период цветения ф и т о п л а н к т о н а п о в ы ш а е т с я до 8,40— 8,50.

О б щ и е закономерности вертикального распределения и м е ж с е ­ зонной изменчивости содержания фосфатов в м е л к о в о д н ы х и глу­ б о к о в о д н ы х ра й о н а х Бе ри нг ов а м о р я п о к а з а н ы на рис. 12.48. З и м ­ няя ко нв ек ци я в ы р а в н и в а е т с о д е р ж а н и е ф о с ф а т о в в деятел ьн ом слое до 80 м. В е г е т а ц и о н н ы й пе ри од характерен у м е н ь ш е н и е м со­ д е р ж а н и я ф о с ф а т о в от 60 д о 10 мг Р / м 3 в фотической зоне глубиной 25— 40 м. П о г л у б и н а м с о д е р ж а н и е ф о с ф а т о в растет до м а к с и м у м а в п р о м е ж у т о ч н о й водной массе, затем несколько у м е н ь ш а е т с я и остается почти н е и з м е н н ы м до дна. А н а л о г и ч н ы е закономерности пространственно-временной изменчивости свойственны и растворен­ н о м у к р е м н и ю (рис. 12.49). Б о л ь ш о й п р о д ук ти вн ос ть ю ф и т о п л а н к ­ тона и особенно зоопланктона обусловлено на личие по дп ов ер хн о­ стного м а к с и м у м а нитритов (5— 7 м г N — N O J /м3) в слое скачка плотности на гл убинах 40— 50 м в течение всего вегетационного периода. В теплое в р е м я года на м е л к ов од ья х отмечается и п р и ­ д о н н ы й м а к с и м у м нитритов. Н а л и ч и е нитритов свидетельствует об ин те нс ив но м протекании окисления а м м и а к а — первичного п р о ­ дукта процесса ни трификации.

П о з а к л ю ч е н и ю В. Н. И в а н е н к о в а (1964), средняя первичная п р о д у к ц и я за ве ге та ци он ны й п е р и о д в ед инице о б ъ е м а слоя ф о ­ тосинтеза в неритической зоне составляет 24,2 г С / м 3, а в о к е а н и ­ ческой 4,6 г С / м 3, что в 2,4 и 12,4 раза м е н ь ш е п р о д у к ц и и А з о в ­ ского моря. О д н а к о по д единицей п л о щ а д и первичная п р о д у к ц и я Бе ри нг ов а м о р я в 1,2 раза в ы ш е первичной п р о д у к ц и и Азовского 5! К О.

X ко Hs I ез VOg Сэ Ci Ci § is * N 0) •о aSK D ® CQ чОК й) M Q, *= о о Jf QО Ч • О С Я сО чч О С С О» Я К О' л Я ^ й 2 W3 й о« К Q Q* о * оч fl QJ О.Н § sw g !lss а оS- 2 m Ь S ta о мо^ 5ь РЭ о as.

М й^ 3 ОК н ^ § ^C Q “K X S иЭ Ос а, я Глава 1. Химия м 2 орей омывающ берега СССР, их м о р я (605 и 453 г С / м 2 соответственно на сухой ма те ри ал ) б л а ­ годаря значительно б о л ь ш е й т о л щ и н е слоя фитосинтеза.

Рис. 12.49. Вертикальное распределение кремния в мелководных и глубоковод­ ных районах Берингова моря, по В. Н. Иваненкову (1964).

а — южная часть Анадырского залива;

б — центральная котловина.

12.9. Охотское море Ох от с к о е м о р е больше, че м Берингово, обособлено от Тихого океана, но на ли чи е глубоких пр ол ив ов К у р и л ь с к о й г р я д ы (макси­ м а л ь н ы е г л у б и н ы в пр ол ив е К р у з е н ш т е р н а 1 7 0 0 м, в пр о л и в е Б у с ­ соль 2 7 0 0 м) с о зд аю т д л я юго-восточной части м о р я достаточно х о р о ш и й в о д о о б м е н с океаном.

Соленость Охотского м о р я относительно океана понижена.

Н а поверхности она колеблется около 2 9 — 3 0 % 0. Э т а сравнительно не вы со ка я соленость д л я моря, и м е ю щ е г о с о о б щ е н и е с океаном, объясняется р е ч н ы м стоком (около 6 0 0 к м 3 п р и о б ъ е м е м о р я тыс. к м 3) и очень м а л ы м испарением. Н а и б о л е е в ы с о к а я со­ леность на поверхности м о р я н а б л ю д а е т с я у К у р и л ь с к о й г р я д ы глубиной соленость р а в н о м е р н о увеличивается, (3 2,7 5 — 3 3,1 % о ). С достигая у д н а в за падной части 3 3, 8 — 3 4, 1 5 % 0 и в восточной части Р а в н о м е р н о с т и распределения солености способст­ 3 3,7 — 3 4,5 % о.

12.9. О хотск ое м оре вует интенсивное конвективное пе ре ме ши ва ни е, д о с т и г а ю щ е е зи м о й 1000— 1300 м.

Щ е л о ч н о с т ь в о д ы Охотского м о р я близка к океанской. З н а ч е ­ ния p H в слое д о 25 м находятся в пр ед ел ах 8,0— 8,3, с глубиной p H постепенно падает до 7,6— 7,7 у дна.

К и с л о р о д н ы й р е ж и м Охотского м о р я в значительной м е ре от­ р а ж а е т особенности р е ж и м а в Т и х о м океане, но на него влияет и с п е ц и ф и к а термического р е ж и м а самого моря. Со гл ас но С. В. Б р у ­ евичу, А. Н. Б о г о я в л е н с к о м у и В. В. М о к и е в с к о й (1960), з а ко но­ м е рности вертикального распределения ки сл ор од а в О х о т с к о м м о р е могут б ы т ь ох а р а к т е р и з о в а н ы по с л е д у ю щ и м глубинным зонам:

1) по ве рх но ст ны е в о д ы (до 20— 25 м), п о д в е р ж е н н ы е ветро­ в о м у п е р е м е ш и в а н и ю. Л е т о м этот слой л е ж и т в ы ш е термоклина.

С о д е р ж а н и е ки сл ор од а в н е м л е т о м около 100 % н а с ы щ е н и я, вес­ ной до 130 % ;

2) слой подповерхностного м а к с и м у м а ки сл ор од а (20— 30 м).

О б ра зу ет ся п р и отсутствии п е р е м е ш и в а н и я в слое скачка т е м п е р а ­ туры. С о д е р ж а н и е ки сл ор од а достигает 110— 130 % ;

3) х о л о д н ы й слой с отрицательной темпер ат ур ой в течение всего года на б о л ь ш е й части акватории моря. В зависимости от г л у б и н ы ра й о н а он м о ж е т б ы т ь подразделен на п о д п ов ер хн ос тн ый слой (30— 150 м ) и п р и д о н н ы й (северная часть м о р я и ш е л ь ф С а ­ халина). С о д е р ж а н и е ки сл ор од а в подпов ер хн ос тн ом слое 85— 90 % н а с ы щ е н и я, в п р и д о н н о м 80— 82 % ;

4) п р о м е ж у т о ч н ы е в о д ы (150— 750 м), о т л и ч а ю щ и е с я п о в ы ш е ­ н и е м т е м п е р а т у р ы от 0 до 2 ° С и у м е н ь ш е н и е м с о д е р ж а н и я к и с л о ­ рода до 15— 20 % (1,2— 1,5%о по объему);

5) слой м и н и м у м а ки сл ор од а (750— 1500 м), и м е ю щ и й о д н о ­ вр ем е н н о м а к с и м а л ь н ы е т е м п е р а т у р ы ( в ы ш е 2 ° С ) и с о д е р ж а н и е ки сл ор од а 10— 20 % (0,6— 1,5 % 0 по объему). Э т от слой аналогичен с л о ю кислородного м и н и м у м а в Т и х о м океане, что ук аз ыв ае т на связь Охотского м о р я с о к е а н о м через проливы;

6) г л у б и н н ы е в о д ы ю ж н о й котловины, з а п о л н я ю щ и е ее в с ю до д н а (3000— 3500 м). Т е м п е р а т у р а в этом слое п о н и ж а е т с я ко д н у д о 1,8 °С, а с о д е р ж а н и е ки сл ор од а п о в ы ш а е т с я до 20— 2 8 % н а с ы ­ щ е н и я (2,0— 2,3 % 0 по объему). В о д а этого слоя сходна по св ои м ха ра кт ер ис ти ка м с водой п р и л е ж а щ е г о ра й о н а Тихого океана на а н а л о г и ч н ы х глубинах.

В п о в е рх но ст ны х слоях в ве ге та ци он ны й пе р и о д с о д е р ж а н и е б и о г е н н ы х веществ невелико: ф о с ф а т о в 0 — 10 м г Р / м 3, нитратов 0— 10 м г N /м3 и к р е м н и я до 100 м г Si/м3. В северо-восточной части м о р я близ залива Ш е л и х о в а ко нц ен тр ац ия б и о г е н н ы х ве­ щ е с т в по д в л и я н и е м сгона и п о д ъ е м а г л у б и н н ы х вод значительно повышается. Н и ж е 25 м она возрастает и г л у б ж е 200 м составляет 80— 100 м г Р / м 3 и 200— 300 м г N /м3, а в ра йо не К у р и л ь с к и х остро­ вов д о 500— 600 м г N /м3. Т а к и м образом, с о д е р ж а н и е растворен­ 288 Глава 1. Химия м, омы 2 орей вающ берега СССР их н ы х неорганических ф о р м азота и ф о с ф о р а в г л у б и н н ы х водах Охотского м о р я не уступает их м а к с и м а л ь н ы м к о н ц е н т р а ц и я м в Т и х о м океане. Д о с т а т о ч н о велико и с о д е р ж а н и е органического фосфора, которое в слое 0— 50 м п р е в ы ш а е т с о д е р ж а н и е ф о с ф а ­ тов, но с глубиной падает (рис. 12.50).

Г л у б о к о п р о н и к а ю щ а я вертикальная ц и р к у л я ц и я регулярно по ­ ставляет пи та те ль ны е ве щества в зону фотосинтеза и обеспечивает в ы с о к у ю продуктивность от де ль ны х ра йонов Охотского моря, и м е ю ­ щ е г о в а ж н о е ры бохозяйственное значение.

12.10. Японское море С р е д и р а с с м о т р е н н ы х м о р е й Тихого океана Я п о н с к о е м о р е н а и ­ более изолировано. М а л ы е г л у б и н ы проливов, с о е д и н я ю щ и х м о р е с океаном, д о п у с к а ю т в о д о о б м е н только в верхних слоях, по этому глубинная часть м о р я по своему г и д р о х и м и ч е с к о м у р е ж и м у с у щ е ­ ственно отличается от океана.

Средняя соленость Яп он ск ог о м о р я 34,09 ° о. Отсутствие к р у п ­ /о н ы х притоков м а т е р и к о в ы х вод пр и б о л ь ш о м о б ъ е м е м о р я не сп о­ собствует с о з д а н и ю ра йонов местного опреснения. П о э т о м у по ак ­ ватории м о р я не н а б л ю д а е т с я резких из ме не ни й солености. Н а и ­ б о л ь ш а я соленость отмечается в восточной части моря, куда через К о р е й с к и й п р ол ив входит теплое с п о в ы ш е н н о й соленостью Ц у с и м ­ ское течение. Н а и м е н ь ш у ю соленость имеет северо-западный район, частично п о д в е р ж е н н ы й в л и я н и ю а м у р с к и х вод.

12.10. Японское море П о вертикали соленость воды довольно однородна. Вместе с тем распределение солености по глубинам сл ож н о из-за динамики вод­ ных м асс, создаваемой водообменом через проливы.

К и с л о р о д н ы й р е ж и м м о р я несмотря на его б о л ь ш и е г л у б и н ы (до 4000 м), отличается х о р о ш е й аэрацией д а ж е с а м ы х глубоких слоев. С о д е р ж а н и е ки слорода на поверхности колеблется около 100 %, м а к с и м а л ь н о е н а с ы щ е н и е до 110 % н а б л ю д а е т с я на гори­ зонтах около 25 м. Д а л е е идет постепенное у м е н ь ш е н и е н а с ы щ е ­ ния до 7 0 % У Дна. Т а к и м образом, в Я п о н с к о м м о р е отсутствует столь ясно в ы р а ж е н н ы й в Т и х о м океане м и н и м у м ки сл ор од а на глубинах 500— 1500 м. П р и ч и н о й этого является б о л ь ш а я глубина конвективного п е р е м е ш и в а н и я в м о р е и мелководность пр оливов ( м а к с и м а л ь н а я глубина Корейского п р ол ив а 125 м), через кото­ р ы е п о с т у п а ю т в м о р е только более и л и менее н а с ы щ е н н ы е кис­ л о р о д о м в о д ы поверхностного слоя Тихого океана.

К о н ц е н т р а ц и я в о д о р о д н ы х ионов характеризуется на по верх­ ности з н а ч е н и я м и p H около 8,2— 8,3. В слое 50— 200 м она падает до 7,9, после чего слабо у м е н ь ш а е т с я до 7,8— 7,75 в п р и д о н н ы х слоях.

Щ е л о ч н о с т ь в о д ы Яп он ск ог о м о р я близка к океанской. С у д я по д а н н ы м А. А. М у с и н о й, в центральной части м о р я ле то м она составляет у поверхности около 2,29, на глубинах 100— 500 м 2,34, а на глубине 2000 м около 2,37. Соответственно щелочно-солено с т н ы й к о э ф ф и ц и е н т меняется от 0,0678 у поверхности м о р я до 0,0698 на глубине 2000 м.

Б и о г е н н ы м и в е щ е с т в а м и Я п о н с к о е м о р е несколько беднее оке­ ана, Охотского и особенно Бе ри нг ов а морей. Э т о относится п р е ж д е всего к нитратам, с о д е р ж а н и е ко т о р ы х д а ж е на б о л ь ш и х глубинах не п р е в ы ш а е т 200— 300 мг N /м3. П о - в и д и м о м у, од но й из с у щ е с т ­ в е н н ы х пр и ч и н п о н и ж е н н о г о с о д е р ж а н и я б и о г е н н ы х веществ в Я п о н с к о м м о р е является поступление из Тихого океана л и ш ь в о д ы поверх но ст ны х слоев, о б е д н е н н ы х б и о г е н н ы м и веществами.


О д н а к о ин т е н с и в н ы й в о д о о б м е н поверх но ст ны х слоев с гл уб ин­ н ы м и способствует в о в л е ч е н и ю б и о г е н н ы х ве ществ в п р о д у к т и в н у ю зону, по эт ом у в Я п о н с к о м м о р е ко ли чественный и качественный состав м о р с к и х организмов отличается б о л ь ш и м разнообразием.

Относи те ль но нитратов с о д е р ж а н и е ф о с ф а т о в несколько п о в ы ­ ш е н о (отношение N /Р от 1,5 до 4). В ве ге та ци он ны й пе ри од в слое 0— 30 м ко нц ен тр ац ия биогенов часто достигает аналитического нуля. С о д е р ж а н и е к р е м н и я возрастает от 200— 300 мг Si/м3 у п о ­ верхности до 1500— 2000 мг Si/м3 в п р и д о н н ы х слоях.

Заказ № 2 290 Глава 1. Контроль состояния загрязненности Глава 13 КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ И ОХРАНА МОРЕЙ И ОКЕАНОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ П р а к т и ч е с к а я деятельность человека в области освоения ресур­ сов п р и р о д н о й с р е д ы с о п р я ж е н а с ц е л ы м р я д о м н е бл аг оп ри ят ны х воздействий на о к р у ж а ю щ у ю среду. Н а и б о л е е ра зн ос то ро нн им и м о щ н ы м по м а с ш т а б а м воздействий является поток з а г р я з н я ю щ и х веществ, в к л ю ч а ю щ и х с я в п р и р о д н ы е биогеохимические ц и к л ы на материках, в океанах и атмосфере.

О б ъ е д и н е н н о й группой экспертов по н а у ч н ы м аспектам гл обаль­ ного загрязения м о р е й ( Г Е З А М П, 1969) п р е д л о ж е н о определение понятия «загрязнение», согласно к о т о р о м у п о д загрязнением п о­ нимается «введение человеком прям о или косвенно веществ или энергии в м орск ую среду ( включая эстуарии), влекущее такие вредные последствия, как ущ ерб живым ресурсам, опасность для зд оровь я людей, помехи морской деятельности, включая ры болов­ ство, ухудшение качества морской воды и уменьшение ее полезных свойств». Э т о определение охватывает з а г р я з н я ю щ и е вещества с токсическими свойствами, тепловое загрязнение, патогенные м и ­ кробы, тв е р д ы е отходы, в з в е ш е н н ы е вещества, би ог ен ны е соедине­ ния и не ко то ры е другие ф о р м ы воздействий.

В о т н о ш е н и и водной с р е д ы источником загрязнения считается источник, в н о с я щ и й в м о р я и о к е а н ы з а г р я з н я ю щ и е воду вещества, м и к р о о р г а н и з м ы и л и тепло. Загрязн яю щ и м веществом называется вещество, в ы з ы в а ю щ е е н а р у ш е н и е н о р м качества воды.

13.1. Источники загрязнения и группы загрязняющих веществ в океане К ис то чн ик ам загрязнения относятся н е ф т е д о б ы в а ю щ а я и н е ф ­ т е п е р е р а б а т ы в а ю щ а я п р о м ы ш л е н н о с т ь, о т х о д ы морского транс­ порта, п р о м ы ш л е н н ы е и хозяйственно-бытовые сточные воды, сельскохозяйственное производство. В м о р с к у ю среду загряз­ н я ю щ и е вещества могут проникать во дным, п о д з е м н ы м и эо ло­ в ы м путем. Г р у п п ы токсических ко мп он ен то в загрязнения мо рс ко й с р е д ы пр ед ст ав ле ны в табл. 13.1, а характеристики производства и скорости поступления о с н о в н ы х з а г р я з н я ю щ и х веществ — • в табл. 13.2.

Нефть и н е ф т е п р о д у к т ы я в л я ю т с я наиболее распространен­ н ы м и з а г р я з н я ю щ и м и в е щ е с т в а м и в М и р о в о м океане. В н а ст оя ще е в р е м я в океан еж ег о д н о поступает около 6 млн. т нефтяных, угле J3.1. Источники загрязнения Таблица 13. Наиболее распространенные токсические компоненты крупномасштабного загрязнения Мирового океана, по С. А. Патину (1979) Степень био­ Степень био­ логической логической опасности опасности Группы и компо­ Распространен­ Распространен­ Группы и компоненты ненты загрязне­ ность загрязнения ность ния Металлы:

Радионуклиды:

метил— стронций-90 Глобальная Глобальная ++ ртуть цезий-137 а кадмий плутоний-238 »

»

(+ ) _ — |_ ртуть тритий !),, церий-144 свинец (+ ) цинк Локальная + Хлорорганические медь Региональная + токсиканты:

мышьяк (+ ) хром ДДТ и его Локальная »

++ (+ ) метаболиты марганец полихлориро­ Нефть и неф­ Глобальная ++ + тепродукты ванные бифе­ ?

нилы Детергенты Региональная _i— j_ альдрин дильдрин Локальная ++ линдан ++ »»

П р и м е ч а н и е. Степень опасности для морских организмов: « + + » — сильная, «+ » — значительная, « (+ )» — слабая, « ? » —-неопределенная, «—» — незначительная.

Таблица 13. Характеристики производства и скорости поступления в Мировой океан основных загрязняющих веществ, по С. А. Патину (1979) Поток в океан, тыс. т/год Мировая про­ Природный дукция, Вещество поток, прямое загряз­ тыс. т/год выпадение из тыс. т/год нение и сток с атмосферы суши Нефть 1 820 ООО Свинец 3 000 Ртуть 80 0, Кадмий 0,1 0, 15 ДДТ 25 100 Альдрин 25 100 Бензил-гексахлорид 100 Полихлорированные би­ 50— 100 5 20 фенилы Дихлорэтан 500 — 5 000 — Фреоны 19* 292 Глава 1. Контроль состояния загрязненности водородов, что составляет 0,23 % годовой м и р о в о й д о б ы ч и нефти.

Н а и б о л ь ш и е потери не ф т и св яз ан ы с ее транспортировкой из р а й ­ онов добычи. А в а р и й н ы е ситуации, слив за борт т а н к е р а м и п р о ­ м ы в о ч н ы х и б а л л а с т н ы х вод, сброс недостаточно о ч и щ е н н ы х льяль н ы х и ш а х т н ы х вод т р а н с п о р т н ы м и с у д а м и — все это о б ус ло вл и­ вает присутствие по ст оя нн ых полей загрязнений на трассах мор 60 О 60 120 180 120 Рис. 13.1. Карта-схема основных транспортировок нефти морским путем. Ширина стрелок пропорциональна тоннажу перевозок. Штриховкой даны перевозки в период с 1967 по 1976 г.

ских путей (рис. 13.1). В связи с б ы с т р ы м развитием н е ф т е д о б ы ч и на м а т е р и к о в о м ш е л ь ф е не у м е н ь ш а ю т с я потери пр и бурении и сбросе н е ф т и в резервуары. З н а ч и т е л ь н ы м источником загрязнения является в ы н о с в океан м а т е р и к о в ы х вод, с о д е р ж а щ и х н е ф т е п р о ­ д у к т ы от отходов п р о м ы ш л е н н о с т и и судоходства. Ко ли чественная оценка всех п р и х о д н ы х статей нефтяного загрязнения да на в табл. 13.3.

Н е ф т ь представляет собой в я з к у ю м а с л я н и с т у ю жидкость, о б ы ч н о и м е ю щ у ю темно-ко ри чн ев ый цвет и о б л а д а ю щ у ю слабой фл юо ре сц ен ци ей, состоит пр е и м у щ е с т в е н н о из н а с ы щ е н н ы х а л и ф а ­ тических и ги дроароматических углеводородов (от С 5 до С 70) и со­ д е р ж и т 80— 85 % С, 10— 14 % Н, 0,01— 7 % S, 0,01 % N и О— 7% 0 2.

Основные компоненты нефти — углеводороды (до 98 % )— п о д ­ р а з д ел яю тс я на четыре класса: п а р а ф и н ы (алканы) — устойчивые н а с ы щ е н н ы е соединения C „ H 2n+2, м о л е к у л ы к о т о р ы х в ы р а ж е н ы п р я м о й и л и разветвленной ц е п ь ю атомов углерода;

н а ф т е н ы (цик 1 Источники загрязнения 3.1. Таблица 13. Источники загрязнения вод Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, по Е. Д. Голдбергу (1975) 106 т/год Источник Морские перевозки 2, Добыча нефти в открытом море 0, Прибрежные нефтеперерабатывающие предприятия 0, Промышленные отходы 0, Городские сточные воды 0, Материковый сток 1, Естественные поступления из подводных месторождений 0, Поступление с атмосферными осадками 0, 5, Сумма лопарафины) — насыщенные циклические соединения СпН2и, два атома углерода в молекуле могут быть замещены алкильными группами — СНз-, СгН5 и др.;

ароматические углеводороды — не­ насыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем соответствующие наф тены, атомы водорода в этих соединениях также могут замещаться алкильными группами;

олефины (алкены) — ненасыщенные нецик­ лические соединения с двумя или одним атомом водорода у каж­ дого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветв­ ленную цепь.

Пенсильванская и кувейтская нефти квалифицируются как па рафинистые, бакинские и калифорнийские — преимущественно наф­ теновые, остальные нефти — промежуточных типов.

Сырая нефть, как основной груз нефтеналивных судов, состав­ ляет около 80 % всего нефтяного загрязнения океанов.

Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде поверхностной пленки, образуя нефтяные «слики» различной мощ­ ности. При этом происходит испарение легких фракций: нефть те­ ряет до 50 % своего состава, дизельное топливо — до 75 %, очень эффективно идет удаление бензиновых и керосиновых фракций.

Заметное количество разлитой нефти (до 5 % ) растворяется в воде. Из нефтяных компонентов наибольшей растворимостью об­ ладают токсичные ароматические углеводороды. Через несколько дней после разлива в. слике остаются тяжелые фракции с темпе­ ратурой кипения выше 370 °С. Параллельно идет сорбция углево­ дородов на взвесях, эмульгирование нефтяных остатков, а в даль -нейшем — уплотнение и оседание в донные осадки. Эмульсии «нефть в воде», характерные для нефтей, содержащих много по верхностно-активных веществ, неустойчивы во времени. Для тя­ желых высокомолекулярных фракций свойственно образование 294 Глава 1. Контроль состояния загрязненности ус то йч ив ых эм ул ь с и й «вода в не ф т и » ( « ш о к о л а д н ы й мусс»), из к о т о р ы х в о з н и к а ю т и долго п л а в а ю т на поверхности океана с м о л я ­ н ы е ш а р и к и 'и комочки, нередко с л у ж а щ и е у б е ж и щ е м м о р с к и м уточкам к др уг им м о л л ю с к а м.


В д е л о м судьба н е ф т и в м о р е определяется с у м м о й с л е д у ю щ и х процессов: испарение, эмульгирование, растворение, окисление, о б ­ разование н е ф т я н ы х агрегатов, седиме нт ац ия и биодеградация Рйс. 13.2. Общая диаграмма процессов распределения и разрушения в море раз­ литой нефти, по А. Нельсон-Смиту (1977).

(рис. 13.2). Соотношение, между этими процессами требует деталь­ ного изучения. Самоочищение моря от нефтепродуктов определя­ ется-главным образом химическим и микробиологическим окисле­ нием до простых соединений, остальные процессы способствуют лишь видоизменению и перераспределению нефти из слика. Хими­ ческое окисление нефтяных компонентов возможно под влиянием некоторых катализаторов (ванадий и другие) и ультрафиолетовой радиации. Однако скорость биодеградации существенно выше. Из­ вестно более 200 видов морских бактерий и грибов, с различной скоростью и избирательностью утилизирующих углеводороды.

Т я ж е л ы е м е т а л л ы, (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк и другие) относятся к числу распространенных и весьма ток­ сичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в раз­ личных промышленных производствах, поэтому промышленные сточные: воды, несмотря на очистные мероприятия, содержат со­ 1 Источники загрязнения 3.1. 9.

единения т я ж е л ы х ме та л л о в в в ы с о к и х концентрациях. Б о л ь ш и е количества этих соединений п о с т у п а ю т в океан через атмосферу.

Так, около п о л о в и н ы годового п р о м ы ш л е н н о г о производства ртути (9— 10 тыс. т) р а з н ы м и п у т я м и попадает в океан, из этого количества около 3 тыс. т — через атмосферу. В океан через ат­ м о с ф е р у еж ег о д н о поступает 3,6 тыс. т свинца от с ж и г а н и я к а м е н ­ ного угля и нефти, до 200 тыс. т от' р а б о т ы двигателей внутрен­ него сгорания, в г о р ю ч е м к о т о р ы х театраэтилсвинец используется как антидетонатор.

Б о л ь ш а я д о л я ме та л л о в удаляется из воды, а к к у м у л и р у я с ь в м о р с к и х ор га ни зм ах и сорбируясь взвесями, о д на ко во м н ог их случаях ко нц ен тр ац ии ме та л л о в п р е в ы ш а ю т ф о н о в ы е значения.

Х лори рован н ы е углевод ороды и ф осф ор о р ган и ч еск и е соеди н е­ со ст ав ля ют б о л ь ш у ю группу искусственно с о з д а н н ы х ве­ ния ществ, п р и м е н я е м ы х в п р о м ы ш л е н н о с т и и в сельскохозяйственном производстве д л я б о р ь б ы с вр е д и т е л я м и растений и ж и в о т н ы х (пестициды).

" В м и р о в о й практике используется около 100 ты ся ч препаратов на основе 900 х и м и ч е с к и х соединений. Бо л е е 250 тыс. т пестицидов поступает е ж е г о д н о на м и р о в о й рынок, около 1,5 млн. т у ж е в о ш л о в состав в о д н ы х и н а з е м н ы х экосистем в о д н ы м и э о л о в ы м путем.

В с е п е с т и ц и д ы т о к с и ч н ы и в ы з ы в а ю т бы строе отравление орга­ низмов. П е с т и ц и д ы слабо р а с т в о р и м ы в воде, но х о р о ш о растворя­ ю т с я в органических растворителях и ж и р о в ы х тканях ж и в о т н ы х ;

Хлорорганические инсектициды получают путем хлорирования ароматических или гетероциклических жидких углеводородов.

К ним относятся Д Д Т (дихлордифенилтрихлорэтан и его производ­ ные, в МоЛекуЛаХ’ которых устойчивость алифатических аромати­ ческих групп в совместном присутствии возрастает до десятков лёт), всевозможные производные циклодиена (элдрин, эндрин, геп­ тахлор) и линдан — один из многочисленных изомеров гексахлор циклогексана ( Г Х Ц Г ).

П о л и х л о р б и ф е н и л ы ( П Х Б ), п р е д с т а в л я ю щ и е собой пр ои зв од­ н ы е Д Д Т без а л и ф ат ич ес ко й части, н а с ч и т ы в а ю т 210 теоретиче­ ских гомологов и изомеров. П Х Б — масло, х о р о ш о ра ст во ри мо е в ж и в о т н ы х липидах.

' Ф о с ф о р о р г а н и ч е с к и е соединения — это с л о ж н ы е э ф и р ы р а з л и ч ­ н ы х спиртов о р т о ф о с ф о р н о й к и с л о т ы и л и одной из ее пр ои з в о д ­ ных, тиофос фо рн ой. В эту группу входят л у ч ш и е из с о в р е м е н н ы х инсектицидов, д л я к о т о р ы х характерна избирательность по отно­ ш е н и ю к н а се ко мы м. Б о л ь ш и н с т в о о р г а н о ф о с ф а т о в п о д в е р ж е н ы довольно б ы с т р о м у б и о х и м и ч е с к о м у ра спаду в почве и воде. С и н ­ тезировано более 50 ты ся ч а к т и в н ы х веществ, из них о с о б у ю изве­ стность п о л у ч и л и малатион, фозалон, дурсбан, ди аз и н о н и др.

В качестве гербицидов ш и р о к о используются п р о и з в о д н ы е фе ноксиуксусной кислоты, о б л а д а ю щ и е с и л ь н ы м фи зи ол ог ич ес ки м действием. П р и м е н е н и е а м е р и к а н с к о й а р м и е й во В ь е т н а м е герби­ 298 Глава 1. Контроль состояния загрязненности цида 2,4-Д и м е л о катастрофические последствия д л я ф л о р ы и ф а ­ у н ы страны. Т р и а з и н ы и з а м е щ е н н ы е м о ч е в и н ы со ст ав ля ют е щ е о д ну группу гербицидов, до вольно х о р о ш о р а с т в о р и м ы х в воде и ус то йч ив ых в почве. Н а и б о л е е с и л ь н ы й из всех гербицидов пихло рам, х л о р и р о в а н н ы й пиридин, п р и м е н я л с я а м е р и к а н с к и м и в о й ­ с к а м и во В ь е т н а м е из расчета 1,7 кг/га, когда д л я полного у н и ч ­ т о ж е н и я не ко то ры х видов растительности требуется всего л и ш ь 0,06 кг/га.

Д е т е р г е н т ы — синтетические поверхностно-активные вещества ( С П А В ) — входят в состав м н о г о ч и с л е н н ы х и р а з н о о б р а з н ы х м о ю ­ щ и х средств, ш и р о к о п р и м е н я ю т с я в п р о м ы ш л е н н о с т и и б ы т у и я в л я ю т с я н е п р ем ен но й составной ча ст ью ст очных вод, п о п а д а ю щ и х в м о р с к у ю среду.

Н а и б о л е е ра сп ро ст ра не ны а н и о н о а к т и в н ы е С П А В, к к о т о р ы м относятся ал ки лс ул ьф ат ы, су ль фо но лы, ал ки лс ульфонаты. Д о л г о е в р е м я ш и р о к о употреблялся б и о х им ич ес ки ус то йч ив ый тетрапро­ пил енбензолсульфонат.

Н е и о н о г е н н ы е С П А В я в л я ю т с я п р о д у к т а м и конденсации окиси этилена со спиртами, ф е н о л а м и и л и к а р б о н о в ы м и кислотами.

П о о б ъ е м у производства они составляют 10 % с у м м а р н о г о пр ои з­ водства и ч а щ е всего используются д л я п р о м ы ш л е н н ы х целей (синтанолы, проксанолы, п р о к с а м и н ы и др.).

К а т и о н о а к т и в н ы е вещества относятся к ч е т в ер ти чн ым солям, с о д е р ж а щ и м а л к и л ь н ы й р а д и к а л с п р я м о й ц е п ь ю из 12— 18 атомов углерода, затем метальные, эт ил ь н ы е ил и б е нз ил ьн ые г р у п п ы и ат ом галогена (например, б р о м и д цетилтрибутиламмония).

О б щ е е свойство С П А В состоит в способности адсорбироваться на поверхности раздела ф а з и п о н и ж а т ь их по ве р х н о с т н у ю энергию.

В о всех п р о м ы ш л е н н о ра зв и т ы х странах интенсивно растет п р о ­ изводство детергентов. Так, в С Ш А в 1964 г. производство синте­ тических м о ю щ и х средств составляло 1 % от производства мыла, а в 1974 г. возросло до 54 %.

К а к установлено и с с л е д ов ан ия ми последних лет, многие х и м и ­ ческие соединения в мо р с к о й среде п р о я в л я ю т канцерогенные мутагенные свойства. Э т о х л о р и р о в а н н ы е алифат ич ес ки е углево­ д о р о д ы с короткой цепочкой атомов углерода в молекуле, винил хлорид, пе с т и ц и д н ы е п р е п а р а т ы и особенно полицикл ич ес ки е ар о­ матические соединения ( П А С ), из к о т о р ы х наиболее известен и распространен бенз(а)пирен. Основной известный источник бенз(а)пирена ( Б П ) — 'пиролиз органических ма те ри ал ов п р и, с ж и ­ гании р а з л и ч н ы х отходов и топлива, в то м числе нефти. 4,5 л бен­ зина в двигателе внутреннего сгорания д а ю т в среднем 0,09 мг Б П.

П о и м е ю щ и м с я сведениям, не которые мо рс ки е растения и ж и в о т ­ н ы е могут синтезировать Б П. Н а п р и м е р, водоросли и мо рские т р а в ы вблизи западного п о б е р е ж ь я Ц е н т р а л ь н о й А м е р и к и содер­ ж а т Б П до 0,55 мкг/г.

13.2. Экологические последствия загрязнения морской среды 1 3.2. Э к о л о г и ч е с к и е п о с л е д с т в и я з а г р я з н е н и я м орской среды О б щ и м свойством практически всех з а г р я з н я ю щ и х веществ яв­ ляется их токсичность и способность к в о з р а с т а ю щ е м у ко нц ен тр и­ р о в а н и ю в ор га ни зм ах с п о в ы ш е н и е м трофического уровня в м о р ­ ских экосистемах.

И з состава н е ф т и наиболее то кс и ч н ы легкие и ароматические фракции. О д н а к о н и з к о м о л е к у л я р н ы е ф р а к ц и и бы ст ро и с па ря ют ся из сликов и производят м а л ы й п о р а ж а ю щ и й эффект. Н а и б о л ь ш у ю опасность п р е д с т а в л я ю т по ли ар ом ат ич ес кие углеводороды. На­ ч а л ь н ы й этап воздействия нефтяного загрязнения в ы з ы в а е т уве­ личение первичной п р о д у к ц и и органического вещества, которое сменяется р е зк им ее по н и ж е н и е м. П и т а н и е н а с ы щ е н н ы м н е ф т ь ю п л а н к т о н о м пр ив о д и т к с н и ж е н и ю т о в а р н ы х качеств р ы б н о й п р о ­ дукции. К а та ст ро фи че ск ие р а з л и в ы н е ф т и в п р и б р е ж н ы х ра йонах в ы з ы в а ю т м а с с о в у ю гибель водной и д о н н о й ф а у н ы и флоры, в особенно б о л ь ш и х м а с ш т а б а х п о р а ж а ю т птиц. Так, в Се ве р н о й А т л а н т и к е и С е в е р н о м м о р е от загрязнения оперения и н е ф т я н о й ин токсикации еж ег о д н о погибает 150— 450 ты ся ч птиц. Н е ф т ь влияет на структуру со обществ м о р с к и х организмов и пр иводит к с н и ж е н и ю стабильности экосистем. Э т о проявляется в из ме не ни и с о о т н о ш е н и я видов и родов, у м е н ь ш е н и и видового разнообразия, по яв ле ни и и н д и к а т о р н ы х видов, о б и л ь н о м развитии углеводород о к и с л я ю щ е й м и к р о ф л о р ы, би омасса которой токсична д л я мн ог их гидробионтов.

Э к с п е р и м е н т а л ь н о установлено (В. И. Белойваненко, О. Г. М и ­ ронов, 1979), что п л ен ки дизельного топлива т о л щ и н о й 0,006 и 0,02 м м практически не в л и я ю т на скорость перехода кислорода из а т м о с ф е р ы в м о р с к у ю воду, од на ко на ли чи е пл енок т о л щ и н о й 0,1 м м и в ы ш е у ж е существенно замедляет газообмен.

Д л я мн о г и х т я ж е л ы х ме та лл ов и пестицидов х а р а к т е р н ы в ы с о ­ кие к о э ф ф и ц и е н т ы н а к о п л е н и я в м о р с к и х о р г а н и з м а х пр и передаче энергии п и щ и с одного трофического ур овня на другой. Н а к о п л е ­ ние т я ж е л ы х м е та лл ов (ртуть, свинец, к а д м и й ) в органах и тканях р ы б в ы з ы в а е т п а т о л о г и ю кр ов ян ой пл азмы, п о р а ж е н и е ж а б е р н о й м е м б р а н ы, гистопатологию тканей, производит п р я м о е действие на х р о м о с о м ы. Н а б л ю д а л и с ь м н о г о ч и с л е н н ы е случаи отравления л ю д е й ка к следствие пи та ни я рыбой, загрязненной метил-ртутью (болезнь М и н а м а т а ).

П р и отравлении ж и в ы х клеток п е с т и ц и д а м и происходит со рб­ ц и я яда, растворение ж и р о в и липоидов, н а р у ш а ю т с я ок и с л и ­ тельно-восстановительные и осмотические процессы, поверхностно­ м о л е к у л я р н ы е и биоэлектрические явления. Н а к о п л е н и е пестици­ дов в ж и в ы х ор га ни зм ах пр ив од ит к ре зк ом у с н и ж е н и ю их р е п р о ­ ду кт ив но й способности.

Глава 1. Контроль состояния загрязненности Токсическое действие детергентов проявляется при сравни­ тельно малых концентрациях (табл. 13.4).

Таблица 13. Концентрации СПАВ (мг/л), приводящие к 50 %-ной смертности типичных морских беспозвоночных, по А. Нельсон-Смиту (1977) Анионоактивные СПАВ Неионогенные СПАВ Беспозвоночные 48 ч 96 ч 48 ч 96 ч.

сл 1,0— 10 1,0—5,0 0,1—2, Полихета Capitella capi О о tata 0, 1— 1,0 0,5—5,0 0,1—2, 10— Полихета Scolelepis fuli ginosa 5,0— 800 10— Изопода Sphaeroma ser- 10— ratum Л сл 1,0— Мидия Mutilus gallopro- 800 5,0— С о vincialis Из табл. 13.4 видно, что неионогенные СПАВ более токсичны для морских беспозвоночных, чем анионоактивные. При концен­ трации СПАВ 1 мг/л наблюдается гибель некоторых видов планк­ тона, а при 5 мг/л — заморные явления.

Присутствуя в морских и пресных водах совместно с углеводо­ родами нефти, СПАВ оказывают разрушительное действие на ткани жабер и кишечника рыб, так как СПАВ растворяют слизи­ стые оболочки, а ароматические углеводороды вызывают обиль­ ное выделение слизи.

Многие загрязняющие агенты (нефтепродукты, пестициды, де­ тергенты, соединения токсичных металлов, радиоизотопы) обла­ дают малой растворимостью и, прежде чем перейти в водную массу, накапливаются непосредственно на поверхности океана, вступая в близкий контакт с нейстонным биоценозом. Нейстон со­ стоит преимущественно из тяготеющих к очень тонкому поверхно­ стному слою воды (несколько миллиметров) икринок, личинок и мальков рыб, яиц и личинок многих беспозвоночных. В нейстоне многие виды (например, устрицы, мидии, крабы, креветки, омары, лангусты, камбалы, кефали, треска, бычки и другие) представлены только яйцами, личинками и молодью, а взрослые особи живут на дне или вблизи него. Имеют значение также биологически ак­ тивные свойства морской пены, способной ускорять рост и разви­ тие гидробионтов, а также световой режим, особенно присутствие ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, оказывающих стимули­ рующее действие на молодь. Таким образом, в нейстоне представ­ лены наиболее уязвимые живые существа. Для них оказываются гибельными такие дозы загрязняющих веществ, при которых суще­ ствование взрослых особей тех же видов вполне возможно.

1 Экологические последствия загрязнения м 3.2. орской среды Н а т у р н ы е н а б л ю д е н и я (табл. - 13.5) бесспорно и л л ю с т р и р у ю т свойства поверхностного м и к р о с л о я ( П М С ) океана как н а к о п и ­ теля м н о г и х з а г р я з н я ю щ и х и т о к с и ч н ы х веществ.

Таблица 13. Содержание нефтепродуктов (Н У), синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ) и хлорорганических пестицидов (ХОП ) в различных районах Атлантического океана в ПМС и на глубине I м, по А. И. Симонову и В. И. Михайлову (1979) Концентрации Гори­ Время Район Вещество зонт форма диапазон из»

средняя выра­ менений жения 5, мг/л 1,2— 15, ПМС Август НУ Канарское течение 0, 0,0—0, 1м 1976 г.,, 1, 0,2—2, Зима 1975 г. ПМС Северное Пассат­ 0, 1м 0,0-0, ное течение мкг/л 180— ПМС Август У северо-западной СПАВ 15—60 1м 1976 г.

Африки „ Зима 1977 г.

Северо-восточная ХОП:

Атлантика 33, нг/л 0,2— ПМ С ДДТ 0-17,6 2, 1м 7, 0—51, ПМС ддэ 0, 0—2, 1м 26, 0— ПМС у-ГХЦГ 0, 1м 0—2, »

П о о б о б щ е н и я м Ю. А. И з р а э л я и А. В. Ц ы б а н ь (1981), эк ол о­ гические последствия загрязнения м о р с к о й с р е д ы могут п р о я в ­ ляться в с л е д у ю щ и х эффектах:

1) биологические э ф ф е к т ы загрязнения, из к о т о р ы х в ы д е л я ­ ю т с я физиологические последствия, в ы з ы в а ю щ и е в ор га ни зм ах из ме не ни я адаптивного (приспособленческого) характера ил и из­ м е н е н и я о т д е л ь н ы х ф у н к ц и й ор га ни зм а — дыхания, роста, р а з м н о ­ же ния, в ы ж и в а е м о с т и и др. Генетические перестройки (мутации) могут способствовать п р и с п о с о б л е н и ю организмов к н о в ы м х и м и ­ ческим условиям;

в то ж е в р е м я доказано, что м у т а ц и и нередко сочетаются с н а ч а л ь н ы м эт а п о м канцерогенеза (возникновением злокачественных опухолей);

2) популяционно-биоценотические э ф ф е к т ы загрязнения в к л ю ­ ч а ю т изменение средней б и о м а с с ы популяций, изменение числа р о ­ дов ил и семейств м о р с к и х организмов, изменение с о о т н о ш е н и й м е ж д у чи сленностью о т д е л ь н ы х таксономических групп гидробион тов и обильное развитие и н д и к а т о р н ы х видов.

300 Глава 1. Контроль состояния загрязненности П р о г р е с с и р у ю щ е е э в т р о ф и р о в а н и е м о р с к и х во до ем ов сопрово­ ж д а е т с я и з м е н е н и е м с о о т н о ш е н и й м е ж д у пр оц ес са ми п р о д у к ц и и и деструкции органического вещества.

13.3. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ П редельн о доп усти м ы е концентраци и загр я зн я ю щ и х вещ еств я в л я ю т с я стандартом качества п р и р о д н ы х вод, п р и з в а н н ы х обес­ печить здоровье человека и н о р м а л ь н о е ф у н к ц и о н и р о в а н и е в о д н ы х биоценозов. С т а н д а р т д о л ж е н б ы т ь на учно обоснован, так как при з а в ы ш е н н ы х к о н ц ен тр ац ия х з а г р я з н я ю щ и х веществ н а р у ш а ю т с я биологические пр оц ес сы в водоемах, а з а н и ж е н н ы е ко нц ен тр ац ии влекут за собой неопра вд ан но вы со ки е д е н е ж н ы е р а с х о д ы на оч и­ стку ст очных вод. Н а и б о л е е вы со ки е требования к качеству в о д ы п р е д ъ я в л я ю т дв а потребителя: санитарно-бытовое и р ы б о хо зя йс т­ венное водопользования.

Т р е б о в а н и я к качеству по ве рх но ст ны х вод о т р а ж е н ы в « П р а ­ ви ла х о х р а н ы по ве рх но ст ны х вод от загрязнения с т о ч н ы м и в о д а м и ( № 372-61, Г О С Т 2761-57) и в « П р а в и л а х санитарной о х р а н ы м о ­ рей» ( № 483-14). О б щ и е требования к составу воды, используемой в р ы б о х о з я й с т в е н н ы х целях, у т в е р ж д е н ы Г л а в р ы б в о д о м 9 и ю л я 1971 г., к н и м п р и л о ж е н перечень П Д К в р е д н ы х веществ.

П Д К з а г р я з н я ю щ и х веществ у с т а на вл ив аю тс я с учетом несколь­ ких признаков вредности, од ин из которых, с о п р я ж е н н ы й с м и н и ­ м а л ь н о й ко нцентрацией з а г р я з н я ю щ е г о вещества, является л и м и ­ т и р у ю щ и м. Д л я к а ж д о г о вещества л и м и т и р у ю щ и й пр из на к — и н ­ ди видуальный.

Общесанитарный признак — о ц е н и в а ю т с я из ме не ни я интенсив­ ности процесса биохимического окисления органического вещества ( Б П К ) п о д в л и я н и е м п р о м ы ш л е н н ы х и б ы т о в ы х загрязнений.

Органолептический признак оценивает м и н и м а л ь н ы е ко н ц е н ­ т р а ц и и д у р н о п а х н у щ и х органических ве ществ пр и исчезновении запаха.

Санитарно-токсикологический признак оценивает в и д о в у ю чу в­ ствительность ж и в ы х организмов (деятельность внутренних орга­ нов, рост ж и в о т н ы х и их способность к воспроизводству, скорость р а з м н о ж е н и я бактерий, цветение водорослей и т. д.) п р и ра з л и ч ­ н ы х к о н ц ен тр ац ия х токсических веществ.

Рыбохозяйственный признак оценивает потерю товарных ка­ честв р ы б н о й п р о д у к ц и и из-за н а ко пл ен ия в ней н е д о п у с т и м ы х количеств токсикантов.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.