Влияние седиментационных процессов на динамику содержания соединений кадмия в воде и донных отложениях Азовского моря в 1991–2020 годах

М. В. Буфетова

Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе (МГРИ), Москва, Россия

* e-mail: mbufetova@mail.ru

Аннотация

Кадмий – высокотоксичный металл, активно мигрирующий в системе вода – взвешенные наносы – донные отложения. Цель работы – изучить его содержание в воде и донных отложениях Азовского моря в 1991–2020 гг. и оценить процесс седиментационного самоочищения вод. Данные о распределении кадмия показали, что в воде Таганрогского залива и открытой части моря наблюдалось медленное снижение его концентрации с 1991 по 2009 г. и увеличение в 2010–2016 гг. Концентрация кадмия в воде Азовского моря не превышала предельно допустимую концентрацию (10 мкг/л) для морских вод объектов рыбохозяйственного назначения. Уровень загрязнения донных осадков кадмием в работе оценивался путем сравнения с критериями экологической оценки загрязненности грунтов по «голландским листам». Содержание кадмия в донных осадках до 2010 г. снижалось, после чего было отмечено его увеличение и в открытой части моря, и в Таганрогском заливе. Содержание кадмия превышало значение кларка этого металла на протяжении всего периода исследования. Элиминация кадмия из вод открытой части моря составляла 0.9–6.0 т/год, из вод Таганрогского залива – 0.5–2.4 т/год. Данные оценки потоков кадмия в донные отложения могут характеризовать седиментационное самоочищение вод. Период седиментационного оборота кадмия в открытой части моря и Таганрогском заливе при различных его концентрациях в воде за исследуемый период в среднем составлял 70 и 13.7 лет соответственно с учетом различий в объеме исследуемых акваторий. Зависимость коэффициента накопления кадмия донными отложениями от его концентрации в воде показала, что повышенная интенсивность седиментационного самоочищения вод при низких концентрациях кадмия в воде обеспечивалась высокой концентрирующей способностью донных отложений, связанной с их гранулометрическим составом. В Азовском море глинисто-илистые осадки (фракция 0.01 мм) составляют более 70 %. С увеличением степени загрязнения вод кадмием коэффициент накопления уменьшался и, соответственно, снижался вклад седиментационных процессов в самоочищение вод. Ассимиляционная способность донных отложений в отношении Cd составила в открытой части Азовского моря 3.8 т/год, а в Таганрогском заливе – 0.7 т/год.

Ключевые слова

Азовское море, кадмий, загрязнение воды, донные отложения, коэффициент накопления, самоочищение водоемов, ассимиляционная емкость

Благодарности

Автор благодарит филиал «Азовморинформцентр» ФГБВУ «Центррегионводхоз» за предоставленные данные и рецензентов за полезные замечания.

Для цитирования

Буфетова М. В. Влияние седиментационных процессов на динамику содержания соединений кадмия в воде и донных отложениях Азовского моря в 1991–2020 годах // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2024. № 2. С. 122–136. EDN RRZLMA.

Bufetova, M.V., 2024. Influence of Sedimentation Processes on the Dynamics of Cadmium Compounds in Water and Bottom Sediments of the Sea of Azov in 1991–2020. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (2), pp. 122–136.

Список литературы

  1. Экосистемные исследования Азовского моря и побережья. Апатиты : Изд-во КНЦ РАН, 2002. Т. IV. 447 с.
  2. Моисеенко Т. И., Гашкина Н. А., Дину М. И. Распределение форм металлов и оценка их биодоступности в водах суши арктического региона (предложения к нормативам качества вод) // Геохимия. 2021. Т. 66, № 7. С. 630–645. EDN YMHYMC. https://doi.org/10.31857/S0016752521070050
  3. Кадмий в восточной части Финского залива: содержание и воздействие на моллюсков Limecola Balthica / А. Н. Шаров [и др.] // Геохимия. 2022. Т. 67, № 7. С. 686–695. EDN FKBEXP. https://doi.org/10.31857/S0016752522060073
  4. Петрова А. И., Стефунько М. С. Горно-перерабатывающие предприятия как источники загрязнения окружающей среды кадмием // Маркшейдерия и недропользование. 2016. № 1 (81). С. 52–55. EDN VLZNJP.
  5. Израэль Ю. А., Цыбань А. В. Антропогенная экология океана. Москва : Флинта : Наука, 2009. 529 с.
  6. Ефремова М. А., Сладкова Н. А., Вяльшина А. С. Динамика накопления кадмия и калия растениями пшеницы на дерново-подзолистой и торфяной низинной почвах // Агрохимия. 2013. № 11. С. 86–96. EDN RGEEMV.
  7. Моисеенко Т. И. Биодоступность и экотоксичность металлов в водных системах: критические уровни загрязнения // Геохимия. 2019. Т. 64, № 7. С. 675–688. EDN GBYYBL. https://doi.org/10.31857/S0016-7525647675-688
  8. Беспалова Л. А. Экологическая диагностика и оценка устойчивости ландшафтной структуры Азовского моря. Ростов н/Д : Изд-во Ростовского ун-та, 2006. 271 с.
  9. Экосистема Азовского моря: антропогенное загрязнение / А. А. Клёнкин [и др.]. Краснодар, 2007. 324 с. EDN TWOKGD.
  10. Федоров Ю. А., Михайленко А. В., Доценко И. В. Биогеохимические условия и их роль в массопереносе тяжелых металлов в аквальных ландшафтах // Геохимия ландшафтов и география почв : к 100-летию Марии Альфредовны Глазовской. Москва : АПР, 2012. С. 332–334. EDN XQXFMZ.
  11. Федоров Ю. А., Доценко И. В., Михайленко А. В. Поведение тяжелых металлов в воде Азовского моря во время ветровой активности // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2015. № 3. С. 108–112. EDN UMDPBX.
  12. Михайленко А. В., Федоров Ю. А., Доценко И. В. Тяжелые металлы в компонентах ландшафта Азовского моря. Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2018. 214 с. EDN VSPZVE.
  13. Довлатян И. В., Королев А. Н. Результаты исследования загрязнения тяжелыми металлами Таганрогского залива // Известия ТРТУ. Технические науки. 2002. № 1. С. 255–257. EDN KVBIUT.
  14. Вишневецкий В. Ю., Ледяева В. С. Экологическое прогнозирование загрязнения водных сред тяжелыми металлами // Инженерный вестник Дона. 2014. № 4, ч. 2. 15. EDN TPMURL.
  15. Содержание тяжелых металлов в воде и донных отложениях Темрюкско-Ахтарского района Азовского моря в пределах лицензионного участка ООО «НК «ПРИАЗОВНЕФТЬ» в 2013 году / И. Г. Корпакова [и др.] // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2014. № 11. С. 25–29. EDN SXVQLZ.
  16. Сезонная и пространственная динамика концентраций взвешенных веществ, биогенных элементов и тяжелых металлов в дельте Дона в 2012–2014 гг. / С. В. Бердников [и др.] // Современные проблемы гидрохимии и мониторинга качества поверхностных вод : материалы научной конференции с международным участием. Часть 1. Ростов-на-Дону, 2015. С. 141–145. EDN UMRDYN.
  17. Тяжелые металлы в экосистеме Азовского моря / И. В. Кораблина [и др.] // Вопросы рыболовства. 2018. Т. 19, № 4. С. 509–521. EDN YNJXDN.
  18. Кадмий в воде по континууму эстуарий р. Миус – Таганрогский залив Азовского моря / Ю. А. Федоров [и др.] // Географический вестник. 2021. № 3. С. 115–129. EDN MUDYTS. https://doi.org/10.17072/2079-7877-2021-3-115-129
  19. Моисеенко Т. И., Гашкина Н. А. Биогеохимия кадмия: антропогенное рассеивание, биоаккумуляция и экотоксичность // Геохимия. 2018. № 8. С. 759–773. EDN XVPUTR. https://doi.org/10.1134/S001675251808006X
  20. Егоров В. Н. Теория радиоизотопного и химического гомеостаза морских экосистем. Севастополь : ФИЦ ИнБЮМ, 2019. 356 с. https://doi.org/10.21072/978-5-6042938
  21. Взвешенное вещество как биогеохимический барьер для тяжелых металлов в районах размещения морских ферм (Севастополь, Черное море) / Н. В. Поспелова [и др.] // Морской биологический журнал. 2022. Т. 7, № 4. С. 55–69. https://doi.org/10.21072/mbj.2022.07.4.05. EDN CMZHZH.
  22. Матишов Г. Г., Буфетова М. В., Егоров В. Н. Нормирование потоков поступления тяжелых металлов в Азовское море по оценкам интенсивности седиментационного самоочищения вод // Наука Юга России. 2017. Т. 13, № 1. C. 44–58. EDN YHEZQD. С. 44–58. https://doi.org/10.23885/2500-0640-2017-13-1-44-58
  23. Буфетова М. В. Загрязнение вод Азовского моря тяжелыми металлами // Юг России: экология, развитие. 2015. Т. 10, № 3. С. 112–120. EDN VHTXLD. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2015-3-112-120
  24. Касимов Н. С., Власов Д. В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии // Вестник Московского университета. Серия 5 : География. 2015. № 2. С. 7–17. EDN UCGNHL.
  25. Rudnick R. L., Gao S. Composition of the continental crust // The Crust. Pergamon, 2003. Chapter 3.01. P. 1–64. (Treatise on Geochemistry ; vol. 3). https://doi.org/10.1016/B0-08-043751-6/03016-4
  26. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 5 : Азовское море. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1991. 236 с.
  27. Экологический атлас Азовского моря / гл. редактор академик Г. Г. Матишов; отв. редакторы Н. И. Голубева, В. В. Сорокина. Ростов н/Д : Изд-во ЮНЦ РАН, 2011. 328 с. EDN RTTGET.
  28. Путилина В. С., Галицкая И. В., Юганова Т. И. Сорбционные процессы при загрязнении подземных вод тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Кадмий : аналит. обзор, Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, 2012. 110 с. (Сер. Экология ; вып. 99). EDN PAQNDH.
  29. Папина Т. С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в ряду: вода – взвешенное вещество – донные отложения речных экосистем : аналит. обзор. Новосибирск, 2001. 58 с. (Сер. Экология ; вып. 62). EDN SGVBUD.
  30. Поликарпов Г. Г., Егоров В. Н. Морская динамическая радиохемоэкология. Москва : Энергоатомиздат, 1986. 176 с. EDN LSOBWY.
  31. Хрусталев Ю. П. Основные проблемы геохимии седиментогенеза в Азовском море. Апатиты : КНЦ РАН, 1999. 247 с.
  32. Буфетова М. В., Егоров В. Н. Загрязнение свинцом воды и донных отложений Таганрогского залива и открытой части Азовского моря в 1991– 2020 годах // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2023. № 2. С. 105–119.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)