Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важнейших задач мониторинга грязнения морей и внутренних водоемов является предотвращение, шимизация негативных последствий хозяйственной деятельности для щных и биологических ресурсов и полная компенсация ущербов в случаях і нанесения. В Азово-Черноморском бассейне среди экологически наиболее тасных источников з^-рязнения важная роль принадлежит предприятиям зфтегазового комплекса. За десятилетие с 1995 г. до 2005 г. планируется івое увеличить экспорт российских и транзитных нефтепродуктов через юво-черноморские порты и терминалы (с 41 до 84 млн.т. в год). Только шкерами «река-море» по р. Дон и по Азовскому морю перевозятся иллионы тонн нефтегрузов. В Азовском море имеются и свои гсторождения газа и нефти, причем согласно последним данным, намного )лее крупные, чем считалось ранее.
Увеличение объемов транспортировки нефтепродуктов неизбежно эиводит к усилению техногенного давления на водные экосистемы и эвышению риска возникновения экстраординарных ситуаций с трудно лраняемыми негативными последствиями.
Многие нефти и нефтепродукты содержат соединения серы, в том ісле весьма устойчивые, перспективные для идентификации источников :фтяного загрязнения (бензотиофен, дибензотиофен, нафтобензотиофен и іалкилпроизводные).
В сельском хозяйстве Южного региона периодически расширяется и істично обновляется ассортимент применяемых пестицидов, в том числе росодержащих. Большинство этих соединений при мониторинге грязнения водных объектов Азовского бассейна не контролируется.
Характерной особенностью Азовского моря является постоянное шичие . огромной избыточной массы органических веществ, ;используемых гидробионтами высших трофических уровней, гохимическое его окисление сопровождается формированием обширных н дефицита кислорода в придонном слое, развитием процессов гльфатредукции с образованием токсичных серосодержащих соединений 'СС), и нередко - массовой гибелью рыб. В начале 80-х гг. в Черное море і Северозападной Атлантики с балластными водами танкеров была завезена іщная медуза Mnemiopsis leidyi. Мнемиопсис стал проникать в Азовское эре и вскоре превратился в дополнительный мощный, фактор его трофирования, способствующий усилению процессов сульфатредукции.
Для повышения эффективности мероприятий по охране водных и юлогических ресурсов Азовского моря требуется как интегральная оценка о загрязнения, так и дифференциальная - по видам хозяйственной
деятельности и в конечном счете - по конкретным источникам. В решет этих вопросов существенную помощь может оказывать информация распределении, динамике и компонентном составе ССС.
Учитывая ограниченные возможности организаций, осуществляющг контроль за загрязнением водных объектов, при определении СС необходимо в первую очередь получать информацию о тех из ни вероятность образования которых в море и поступления извне наиболе велика.
Одна из сложных проблем получения такой информации, следовательно адекватной оценки негативных воздействий загрязнения наносимых ущербов заключается в его недостаточном методике методологическом обеспечении. Это обусловлено, прежде всег разнообразием состава ССС и посторонних веществ. Многочисленнь методики, оптимизированные для определения той или иной небольше группы ССС, различающиеся по условиям анализа, трудно использовать пр проведении мониторинга, а также при возникновении экстраординарна ситуаций, когда необходимо проанализировать в короткий срок больше число проб по широкому перечню не только ССС, но и других поллютантс (нефтепродуктов, полициклических ароматических углеводородо хлорорганических пестицидов, полихлорбифенилов и т. д.).
В связи с вышесказанным методико-методологическое обеспечен! мониторинга загрязнения серосодержащими соединениями и оценки влияш их на главные элементы экосистем Азовского моря является проблемо актуальной как в научном, так и в прикладном отношении.
Диссертационная работа выполнена в рамках научно-техническі общегосударственных и отраслевых программ Госкомрыболовства РФ поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант 9 05-64453).
Цель и задачи работы. Цель работы состояла в разработке совершенствовании методик идентификации и количественного определен! ССС в воде и донных отложениях водоемов и в оценке с ИХ ПОМОЩЬ загрязнения Азовского моря этими веществами, а также более точне характеристики интенсивности и масштабов развития в нем процессе сульфатредукции
Для достижения названной цели поставлены и решены следующі задачи:
1. Исследование газохроматографического поведения 1-алкантиолс н-диалкилсульфидов, н-диалкилдисульфидов, гетероциклическі серосодержащих соединений, полифункциональных серосодержащі пестицидов и наработка библиотеки индексов их удерживания.
-
Изучение корреляционных зависимостей между индексами удерживания ССС и их основными физико-химическими параметрами.
-
Изучение и реализация возможности использования массива литературных данных по индексам удерживания ССС, полученных в разных условиях для расширения библиотеки индексов.
-
Разработка методик газохроматографического определения ряда сераорганических соединений в природных водах и донных отложениях, отвечагощи- требованиям мониторинга.
-
Разработка газохроматографической методики определения аллотропных форм элементной серы S6 , S7 и Sg в воде и донных отложениях.
-
Использование данных о содержании гетероциклических соединений серы как показателя нефтяного загрязнения Азовского моря.
-
Оценка интенсивности процессов сульфатредукции в разных районах Азовского моря в межэкспедиционные периоды на основании данных о соотношениях концентраций аллотропных форм элементной серы.
Научная новизна. Впервые на основании изучения поведения ряда раорганнческнх соединений и аллотропных форм элементной серы на пиллярных колонках с фазами слабой (SE-54) и средней (OV-1701) ілярности разработаны и усовершенствованы газохроматографнческне ггодики их идентификации и количественного определения, .овлетворяющие требованиям мониторинга загрязнения водных объектов.
Впервые при исследовании корреляционных зависимостей индексов ерживания ССС от их физико-химических характеристик использованы рактеристики, отсутствующие в литературе и полученные путем квантово-:мических расчетов. Корреляционные зависимости использованы для едсказання индексов удерживания ССС.
Впервые для идентификации нефтяного загрязнения Азовского моря пользованы данные о содержании в воде и донных отложениях охимически устойчивых гетероциклических серосодержащих соединений.
Впервые для оценки интенсивности процессов сульфатредукции в зных районах моря в периоды, предшествующие экспедиционным следованиям, использованы данные о соотношениях концентраций лотропных форм элементной серы в донных отложениях. На основе этого итерия дана оценка состояния экосистемы Азовского моря в летний риод, характеризующийся наиболее напряженной окислительно-сстановительной обстановкой.
Практическая значимость. Разработаны методики
юхроматографического определения серосодержащих соединений в иродных (пресных и морских), питьевых водах и в донных отложениях, а
также в очищенных сточных водах. Методики широко используют АзНИИРХом при проведении планового эколого-рыбохозяйственно мониторинга водных объектов Азово-Черноморского бассейна, nj обследовании водных объектов в случаях массовой гибели рыб. Полученнь результаты дают основание рекомендовать их применение природоохранных исследованиях на водных объектах других бассейнов.
Методики идентификации и определения ССС использованы щ оценки загрязнения Азовского моря в работах АзНИИРХ, выполняемых рамках государственных научно-технических программ ГНТП "Мирове океан" (раздел "Азовское море"), проекта "Моря России", отраслевь программ Госкомрыболовства РФ "Разработать научные основы охран рыбохозяйственных водоемов от загрязнения" (проект "Эколоп рыбохозяйственных водоемов").
На защиту выносятся следующие положения:
-
Библиотека индексов удерживания 1-алкантиолов, диалкилсульфидов, н-диалкилдисульфидов, гетероциклическі соединений, аллотропных форм элементной серы S6> S7, 5 серосодержащих пестицидов на двух фазах разной полярности (OV-1701 SE-54) для автоматизированной предварительной их идентификации п] анализе морских, поверхностных пресных, питьевых, очищенных сточнь вод и донных отложений.
-
Установленные корреляционные зависимости между физик химическими характеристиками ССС и хроматографическш свойствами, предложенные для повышения надежности их идентификащ и предсказаний значений индексов удерживания.
-
Разработанные методики газохроматографического определен сераорганических соединений в морских и поверхностных преснь питьевых, очищенных сточных водах и в донных отложениях водоемов.
-
Разработанную газохроматографическую методику определен аллотропных форм элементной серы.
-
Результаты исследования окислительно-восстановительн обстановки, развития процессов сульфатредукции в Азовском море 1998-2000 гг. и оценки их вероятных изменений в межзкепедиционні периоды.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены межвузовской научно-практической конференции "Методы управлен экономическими, социальными и правовыми процессами в Север кавказском регионе" (Отрадная, 1998), конференции молодых учені "Биомониторинг и рациональное использование морских и пресноводш гидробинтов" (Владивосток, 1999), Международной конференц "Молодежь и химия" (Красноярск, 2000), четвертом Международн
энгрессе "Вода: экология и технология" Экватэк-2000 (Москва, 2000), 8th atin American Congress on Chromatography and Related Techniques, OLACRO VIII (Buenos Aires, Argentina, 2000), четвертой Всероссийской энференции по анализу объектов окружающей среды "Экоаналитика-2000" Сраснодар, 2000).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ в іде статей и тезисов. Кроме того, ряд основных положений диссертации гранен в отчётах НИР за 1998-2000 гг., в которых автор являлся жсполнителем. Отчёты хранятся в фондах АзНИИРХ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из ієдєния, обзора литературы, экспериментальной части (7 разделов), вводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 167 раницах машинописного текста, включающего 23 рисунка, 32 таблицы и іблиографию из 196 наименований из них 123 иностранных.
