Содержание к диссертации
Введение
1. Природные условия и ресурсы Каспийского моря 9
1.1 Физико-географическая характеристика Каспийского моря 9
1.2 Биоразнообразие и биоресурсы Каспийского моря 14
1.3 Экологические аспекты проблемы правового статуса Каспийского моря 28
2. Материалы и методы исследования 44
3. Экологические особенности районов Каспийского моря с различным правовым режимом 51
3.1 Гидрологический режим и водный баланс национальных «секторов» Каспийского моря 51
3.2. Нефтяное загрязнение прибрежных вод и открытой части Каспийского моря 60
4. Экологические особенности районов Дагестанского шельфа с различным хозяйственным режимом 72
4.1 Хозяйственное использование и нефтяное загрязнение прибрежных морских вод 72
4.2 Ассимиляционная емкость и экологическое благополучие прибрежных районов моря 101
4.3 Экологические особенности района водообмена границе между Северным и Средним Каспием 122
Заключение 128
Выводы 128
Литература 131
- Физико-географическая характеристика Каспийского моря
- Гидрологический режим и водный баланс национальных «секторов» Каспийского моря
- Хозяйственное использование и нефтяное загрязнение прибрежных морских вод
Введение к работе
Актуальность исследований. Одним из основных принципов экологической политики России является «научно обоснованное сочетание экологических, экономических и социальных интересов человека, общества и государства в целях обеспечения устойчивого развития и благоприятной окружающей среды» (Федеральный Закон «Об охране окружающей среды», Экологическая доктрина РФ).
В соответствии с Морской доктриной РФ на Каспийском направлении национальной/ морской политики решаются такие долгосрочные задачи, как «определение выгодных для Российской Федерации международного правового режима Каспийского моря, порядка использования рыбных запасов, месторождений нефти и газа; совместная с прибрежными государствами деятельность по сохранению морской среды».
Сочетание политических, экологических и экономических интересов России- на Каспии придает особую актуальность изучению экологических особенностей участков акватории моря, отличающихся друг от друга по своей принадлежности и назначению. При этом следует отметить, что в настоящее время, при разделе акватории между государственными и хозяйствующими субъектами, аргументы экологов не всегда принимаются в расчет.
В- силу названных обстоятельств основной целью исследований явилось определение экологических особенностей районов Каспийского моря с различным правовым и хозяйственным режимом для научного обеспечения устойчивого развития и благоприятной окружающей, среды Каспийского региона.
Характеризуя* объект исследований, отметим, что к районам Каспийского моря с различным правовым режимом относятся участки, находящиеся под юрисдикцией разных государств и подпадающие под разные правовые категории водных объектов, такие как «внутренние воды», «территориальное море» и т.п.
Ситуация осложняется тем, что правовой статус Каспия окончательно не определен. Учитывая, наметившиеся пути решения этой проблемы, в нашей работе в качестве районов моря с различным правовым режимом рассматриваются «национальные сектора», выделенные с помощью метода срединной линии, а также «прибрежные воды» и «открытая часть моря».
К районам Каспийского моря с различным хозяйственным режимом относятся участки акватории, используемые для различных целей. Охватить их все в одной работе невозможно, поэтому объектом исследований в данном случае выступил не весь Каспий, а только его часть, прилегающая к территории Республики Дагестан, и потому называемая Дагестанским шельфом.
Основными видами водопользования на Дагестанском шельфе, согласно Водному Кодексу РФ, являются рыболовство судоходство, сброс дренажных и сточных вод, размещение гидротехнических сооружений, рекреация и охрана окружающей среды. Кроме того, во всех районах Дагестанского'шельфа сегодня ведется поиск месторождений углеводородного сырья.
Предметом исследований в работе явились экологические особенности районов Каспийского моря с различным правовым и хозяйственным режимом. При конкретизации предмета исследований учитывалось предназначение исследований — научное обоснование обеспечения устойчивого развития и благоприятной окружающей среды Каспийского моря.
В этом контексте экологические особенности районов с различным правовым режимом рассматривались с точки зрения отражения единства и разнообразия природных систем Каспия в его политико-правовом статусе. При этом принималось во внимание, что, в соответствии с бассейновым принципом; устойчивому развитию способствует пространственное сближение естественных границ с границами, установленными человеком для управления природопользованием. Конкретные предметы исследований выбирались с учетом этого обстоятельства, а также исходя из их значения для экологии Каспийского моря. Ими стали водный баланс, биоразнообразие и загрязнение районов с различным правовым режимом.
5 Поводом для конкретизации предмета исследований районов моря с различным хозяйственным режимом послужил начавшийся новый этап освоения нефтяных богатств Каспия, которому присуще распространение геологоразведочных работ на северную и среднюю части моря, где уже открыты крупные месторождения. Их освоение неминуемо приведет к повышению антропогенной нагрузки на экосистему моря. Для оценки допустимости дополнительного воздействия, в основном выражающегося, судя по отечественному и зарубежному опыту, в загрязнении морской среды нефтепродуктами, необходимо соотнести имеющееся содержание углеводородов в воде с существующей нагрузкой и способностью морских вод к самоочищению.
Для достижения цели и с учетом специфики объекта и предмета исследований, в работе решались следующие задачи:
Дать природно-географическую характеристику моря, определить источники формирования биоразнообразия, каспийских экосистем;
Установить особенности гидрологического режима и сделать.расчет водного баланса «национальных секторов» Каспийского моря;
Определить особенности распределения нефтепродуктов в прибрежных водах и открытой части Каспийского моря;
Установить особенности загрязнения нефтепродуктами прибрежных морских вод Дагестана в связи с основными видами их использования;
Определить ассимиляционную емкость районов Дагестанского шельфа в отношении нефтепродуктов;
Оценить экологическое благополучие и выявить «горячие точки» по уровню нефтяного загрязнения на Дагестанском шельфе Каспийского моря. Научная новизна. В!настоящей работе впервые:
- определены, источники формирования биоразнообразия каспийских экосистем, каковыми являются разные пути происхождения флоры и фауны в сочетании с различными механизмами изоляции водных масс друг от друга;
показано, что существующие между «национальными секторами» различия по температуре и солености воды нивелируются с увеличением глубины, а также рассчитан водный баланс «национальных секторов» Каспия;
проведено районирование акватории по содержанию нефтепродуктов в морской воде, указано на соответствие между пространственным распределением загрязняющих веществ и схемой циркуляции вод;
обнаружено, что уровень загрязнения прибрежных акваторий Дагестана зависит не столько от вида их использования, сколько от переноса загрязняющих веществ основным вдольбереговым каспийским течением;
установлено, что ассимиляционная емкость прибрежных вод повышается в осенний сезон, что указывает на водообмен, как основной фактор их самоочищения от нефтепродуктов;
- продемонстрировано, что экологическое благополучие прибрежных
вод подвержено изменчивости в зависимости от ассимиляционной емкости и
существующей нагрузки.
Предмет защиты. Предметом защиты является совокупность новых положений и выводов об экологических особенностях районов Каспийского моря с различным правовым и хозяйственным режимом, представляющих интерес для научного обеспечения устойчивого развития и благоприятной окружающей среды Каспийского региона.
Практическая значимость работы. Практическую значимость имеют следующие результаты работы:
1. Для обоснования позиции России по правому статусу Каспийского моря:
положение о том, что поверхностный сток воды с территории России является единственным источником покрытия дефицита влаги в «национальных секторах» Каспия, имеющих отрицательное сальдо водного баланса;
вывод о том, что биоразнообразие экосистем Каспийского моря и распределение загрязняющих веществ на его акватории связаны с системой «прибрежные районы - круговое течение - открытая часть моря».
7 2. Для охраны окружающей среды Дагестанского шельфа Каспийского моря и других нефтегазоносных акваторий морей России:
— вывод о том, что для дополнительной нагрузки на прибрежные воды
Дагестана необходимо предусмотреть меры, направленные на оздоровление
морской среды, повышение ее ассимиляционной емкости;
- предложенная в работе методика выявления «горячих точек» аквато
рии, учитывающая вклад локального и регионального загрязнения в измене
ния качества морских вод.
Подготовленный автором атлас «Экологическая оценка загрязнения западной части Среднего Каспия нефтяными углеводородами» издан в 2007 году на русском и английском языках при поддержке Каспийской экологической программы (Абдурахманов, Монахов, Монахова, 2007).
Оценка личного вклада. Исследования выполнены автором самостоятельно или совместно с другими специалистами. В последнем случае личный вклад автора составлял не менее половины и выражался в анализе и обобщении данных, подготовке иллюстраций, формулировании результатов и оценке их значимости.
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы были представлены на международной научной конференции «Проблемы мониторинга экосистем Каспийского моря», Махачкала, 2002; региональной межвузовской научной конференции «Теория и практика рыночных преобразований в России», Махачкала, 2002; международной конференции «Современные проблемы Каспия», посвященной 105-летию КаспНИРХ, Астрахань, 2002; 4-ой международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки», раздел «Экология», Самара, 2003; 1-ой международной научно-практической конференции «Проблемы сохранения экосистемы Каспия в условиях освоения нефтегазовых месторождений», Астрахань, 2005; студенческой научной конференции ДГУ, Махачкала, 2005; всероссийской конференции аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Рациональное природопользова-
8 ниє», Ярославль, 2005; международной юбилейной научной конференции «Университетская экология», Махачкала, 2006; 2-ой международной конференции молодых ученых и специалистов «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек», Астрахань, 2007, The 8th International Conference on the Mediterranean Coastal Environment (MEDCOAST 07), Egypt, Alexandria, 2007.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 работ, из них 2 в ведущих рецензируемых изданиях.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и выводов, изложена на 147 страницах текста и содержит 46 таблиц, 32 рисунка. Список литературы включает в себя 127 источников, в том числе 11 иностранных.
Физико-географическая характеристика Каспийского моря
Каспийское море представляет собой крупнейший замкнутый бессточный водоем, расположенный в средних широтах Северного полушария, в центре Евразийского континента. Каспийское море не соединено с Мировым океаном, что формально позволяет его называть озером, но оно обладает всеми особенностями моря (Каспийское море, 1969).
Каспийскому морю присуще субмеридиональное простирание. Протяженность моря по меридиану около 1200 км, средняя ширина 310 км. Пло-щадь моряпри отметке уровня -27 м БС составляет 392,6 тыс. км , средняя глубина составляет 194 м (Каспийское море: Гидрология и гидрохимия, 1986).
Исходя из физико-географических условий и характера подводного рельефа, Каспийское море принято делить на три части: Северный, Средний и Южный Каспий. За условную границу между Северным и Средним Каспием обычно принимают линию о. Чечень - м. Тюб-Караган, а между Средним и Южным Каспием линию о. Жилой - м. Куули. В пределах Северного Каспия выделяют также западную и восточную части. В качестве природных границ между отдельными частями Каспийского моря принимают следующие элементы рельефа морского дна. Северный и Средний Каспий разделяет Мангышлакский порог, протягивающийся от п-ова, Тюб-Караган к банке Ку-лалинской.и далее к о. Чечень. Средний и Южный Каспий разделяет Апше-ронский порог. Между западной и восточной частями Северного Каспия границей служит мелководье (Кулалинский порог), прослеживаемое в направлении о-в Новинский — архипелаг Тюленьих островов (Гидрометеорология и гидрохимия, 1992). При общей площади Северного Каспия, равной 104,6 тыс. км , объем вод его составляет 492 км . На долю Северного Каспия приходится более 24,3% площади всего моря. Средний и Южный Каспий по площади почти равновелики. Общая площадь Среднего Каспия равна 138,2 тыс. км , Южно-го - 149,8 тыс. км . Объем вод их составляет соответственно 26754 км и 51402 км . Соотношения площадей Северного, Среднего и Южного Каспия и объемов их вод равны соответственно 1 : 1,5 : 1,6 и 1 : 167 : 129, что отражает мелководность Северного Каспия и глубоководность Среднего и Южного (Гидрометеорологические условия, 1986).
Средняя глубина Северного Каспия 5-6 м, глубины увеличиваются в направлении на юг, достигая максимальных значений 15-20 м на границе со Средним Каспием. Рельеф дна осложнен наличием балок, островов, бороз-дин. От устья р. Урал на юго-запад протягивается Уральская бороздина - пологое, незначительное понижение дна с глубинами до 9-11 м, тогда как в окружающем районе глубины не более 5 м. Вдоль северного берега п-ова Тюб-Караган проходит узкая Мангышлакская бороздина с глубинами до 13 м. Берега Северного Каспия довольно сильно изрезаны. Здесь располагаются заливы и множество мелких бухт (Каспийское море: Проблемы седиментогене-за, 1989).
Средний Каспий представляет собой обособленную котловину, область максимальных глубин которой - Дербентская впадина — смещена к западному берегу. Средняя глубина этой части моря 190 м, наибольшая - 788 м. В рельефе дна Среднего Каспия четко выделяются основные морфологические элементы: шельф, материковый склон, ложе впадины. Впадина Среднего Каспия имеет асимметричный характера для западной ее части характерен узкий шельф и крутой склон, для восточной — широкий шельф и пологий склон. Средний Каспий имеет относительно ровную береговую черту (Каспийское море, 1969).
В Южном Каспии глубины над Апшеронским порогом не превышают 180 м. Наиболее глубоководная часть Южнокаспийской котловины с максимальной для моря глубиной 1025 м расположена восточнее дельты Куры. Над дном котловины поднимаются несколько подводных хребтов. Средняя глубина южной части моря составляет 345 м. Южный Каспий отличается сложностью и значительной расчлененностью рельефа дна. Шельф западного побережья узкий, к югу от Апшеронского п-ова имеет много банок, островов и грязевых вулканов. Восточный шельф Южного Каспия значительно шире западного. Максимальная ширина его — 190 км, уклоны очень незначительны. Материковый склон в Южном Каспии очень крут, его наклон измеряется целыми градусами. Северо-западная его часть более крутая (до 6), а нижняя -пологая. В пределах западного склона прослеживается серия поднятий. Восточный склон южнокаспийской впадины также относительно крутой и имеет ступенчатый характер (Касымов, 1987).
Положительные формы донного рельефа способствуют обособлению различных частей моря друг от друга. Но эта обособленность не носит характер абсолютной изоляции, она означает, что скорость водообмена внутри каждой части водоема больше, чем между соседними частями. Типичным примером является восточная часть Северного Каспия, соленость в которой более стабильна, чем в западной части из-за низкого водообмена над Кулалин-ским порогом, скорость которого к тому же снижается при падении уровня моря (Экологическая политика..., 2003)
Гидрологический режим и водный баланс национальных «секторов» Каспийского моря
Размах сезонных изменений температуры вод под термоклином5; на- горизонте: 50- метров? (табл.. 3.1 в) в; различных национальных «секторах» при-мерноюдинаков (5-6 градусов). Нов среднем температура-воды на этом горизонте в южной части" моря; выше; чем в Среднем Каспии (максимальная глубина Северного Каспия: не превышает 30 метров). Это очевидно объясняется отмеченной выше разницей в активности процессов зимней конвекции между указанными частями моря; Постепенное повышение температуры; воды на горизонте 50 метров; в период с апреля; по май свидетельствует о теплообмене между редь это указывает на возможность массообмена (в т.ч. обмена загрязняющими веществами) между этими слоями воды. В целом изучение температурного режима различных национальных «секторов» Каспия важно для оценки их экологических особенностей (например, для характеристики их биологической продуктивности и процессов самоочищения).
Оказывает распределение поверхностного стока по периметру моря. Большая часть пресного стока приходится на Северный Каспий (реки Волга и Урал), при этом объем вод Северного Каспия (примерно 400 км ) сопоставим с го-довым объемом речного стока (примерно 250 км ). Соответственно, соленость воды наиболее изменчива в Северном Каспии, где она возрастает от 0,1-0,2%о, вблизи устьев Волги и Урала до 10-12%о на границе со средней частью моря. При этом наибольшие горизонтальные градиенты солености наблюдаются в зоне контакта речных и морских вод. В этой зоне соленость возрастает от 1-2%о до 9-10%о. В Среднем и Южном Каспии разница в солености между различными районами моря мала и в основном обусловлена распространением опресненных вод вдоль западного побережья. Весьма однородно распределение солености и в толще воды: от поверхности до дна она возрастает не более чем на 0,1-0,2%о. Такое однородное вертикальное распределение солености создает благоприятные-условия для глубокого распространения конвекции.
Анализ сезонных изменений солености в различных национальных «секторах» Каспия на нулевом горизонте (табл. 3.2а) показывает, что наибольший размах сезонных колебаний солености имеет место в российском-«секторе», за ним следует казахстанский «сектор», а в других «секторах» сезонные колебания солености незначительны. Важно, что зона смешенияшре-сных и соленых вод (фронтальная зона) практически полностью приходится на российский «сектор», так как.для этой зоны характерна высокая-биологическая продуктивность и высокая скорость процессов самоочищения воды.
Хозяйственное использование и нефтяное загрязнение прибрежных морских вод
В районе Лопатин наблюдения за загрязнением морских вод в период 1978-2005 гг. проводились на трех станциях, схема расположении которых приведена на рис. 1. В исходный массив данных было включено 645 записей концентрации нефтяных углеводородов в поверхностном и придонном слоях воды.
Для исходных массивов данных рассчитывалась только средняя и максимальная концентрация НУ воде (табл. 4.1а). Для определения показателей экологической оценки загрязнения использовались модифицированные массивы данных (исходные массивы после удаления значений, характеризующих локальное загрязнение).
Изменчивости концентрации НУ за период 1978-2005 гг. в поверхностном и придонном слоях показал, что максимальные значения средней концентрации в поверхностном слое приурочены к осенне-весеннему периоду и достигают своего пика в марте и сентябре (0,07 мг/л). При этом наименьшие значения средняя концентрация НУ в районе Лопатин принимает в летний (июль) и зимний (январь) сезоны. В придонном слое вод наблюдается некоторая деформация описанного сезонного хода: максимальные значения отмечаются в начале года (январь) и в осенний сезон - 0,06 и 0,07 мг/л, а минимальные - в летний (июль) и весенний (март-май), достигая соответственно значений 0,03 и 0,05 мг/л. Таким образом, в сезонной динамике концентрации НУ в поверхностном и придонном слоях существенные отличия наблюдаются только в зимний сезон и в начале весеннего (март), в то время как в период май-октябрь ход сезонной изменчивости концентраций НУ практически идентичен (рис. 4.1).
