Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор истории исследований нефтяного загрязнения Балтийского моря 10
Глава 2. Природные особенности Балтийского моря, оказывающие влияние на уровень нефтяного загрязнения 23
2.1. Типы берегов 28
2.2. Метеорологический режим 30
2.3. Гидрологические и гидрохимические условия 34
2.4. Биотические особенности 62
2.5. Условия седиментации 70
2.6. Ассимиляционные процессы 74
Глава 3. Источники поступления углеводородов в Балтийское море 19
3.1. Источники нефтяного загрязнения и их размещение 79
3.2. Объемы и характер поступления углеводородов 83
3.3. Риск нефтяного загрязнения в результате деятельности морского транспорта 96
Глава 4. Географические особенности распределения нефтяных углеводородов в Балтийском море -. 115
4.1. Углеводороды в компонентах морской геосистемы 115
4.2. Взаимодействие свойств природной среды и антропогенных факторов нефтяного загрязнения 120
4.3. Значение свойств природной среды и антропогенных факторов для уровня нефтяного загрязнения 124
Глава 5. Ландшафтно-экологический подход к районированию загрязнения Балтийского моря углеводородами 131
5.1. Ландшафтное районирование Балтийского моря 131
5.2. Оценка природного потенциала и антропогенной нагрузки нефтяного загрязнения на ландшафтные районы Балтийского моря 135
5.2.1. Характеристика районов Балтийского моря 140
5.2.2. Оценка природного потенциала и антропогенной нагрузки нефтяного загрязнения на ландшафтные районы Балтийского моря 154
Заключение 167
Литература 172
- Гидрологические и гидрохимические условия
- Источники нефтяного загрязнения и их размещение
- Углеводороды в компонентах морской геосистемы
- Оценка природного потенциала и антропогенной нагрузки нефтяного загрязнения на ландшафтные районы Балтийского моря
Введение к работе
Исследования в области экологии Балтийского моря остаются актуальными уже на протяжении многих десятилетий. И это не только из-за действительно серьезных экологических нарушений в природной системе моря, которые произошли под воздействием высокой антропогенной нагрузки, но также по причине огромной природной ценности морских прибрежных ландшафтов Балтийского моря. Их разнообразие и красота представляют собой настоящее природное наследие для современного общества и будущих поколений региона. В условиях настоящего уровня антропогенного воздействия и интенсивного характера использования ресурсов моря многие его ландшафты нуждаются в постоянном экологическом наблюдении и охране [1,4].
Среди всех видов химического загрязнения нефтяное загрязнение представляет большой научный интерес. В отличие от загрязнения тяжелыми металлами, по которым в Балтийском море за последние 20 лет были достигнуты отрицательные тренды в Балтике, нефтяное загрязнение имеет более постоянный и устойчивый характер, а по сравнению с хлорорганическими углеводородами концентрации нефтяных значительно выше,
Исследования в открытом море показали, что нефтяные углеводороды -наиболее трудно определяемый в количественном отношении вид химического загрязнения из-за множества природных углеводородных соединений (в том числе и нефтяных) присутствующих в морской среде Балтики [15].
Для развития нового направления современной географии - экологической географии - представляется актуальным изучение региональных особенностей загрязнения природной среды'. Региональные эколого-географические исследования нефтяного загрязнения Балтийского моря позволяют выявить не только географические особенности загрязнения для моря в целом с учетом его природной специфики, но и обеспечивают привязку экологических проблем к конкретным природным районам моря.
Исследование аква-региональных особенностей нефтяного загрязнения Балтийского моря имеет в первую очередь большое значение для планирования хозяйственной деятельности в бассейне Балтики, в особенности деятельности морского транспорта, и для рационального использования его ресурсов, которые в настоящее время освоены на очень высоком уровне. Также глубокое изучение свойств природных компонент отдельных районов Балтийского моря, их взаимосвязи и взаимодействия с таким видом антропогенной нагрузки, как нефтяное загрязнение является важной основой для формирования системы природоохранных мероприятий в море. Таким образом, проблема эколого-географического изучения нефтяного загрязнения Балтийского моря на основе геосистемного подхода с учетом природных и антропогенных факторов, влияющих на распределение нефтяных углеводородов в природной системе моря, имеет большую актуальность.
Объектом исследования являются аквально-региональные комплексы Балтийского моря.
Предмет исследования - процессы естествен ной сторического и антропогенного загрязнения аквалыю-региональных комплексов Балтийского моря с учетом особенностей их морфологического строения и составляющих компонентов.
Цели исследования - изучение факторов, закономерностей и особенностей загрязнения региональных и локальных геосистем Балтийского моря для обоснования системы мероприятий по оптимизации их экологического состояния.
Основными задачами представленной работы явились:
обзор истории изучения нефтяного загрязнения в Балтийском море;
анализ природных особенностей Балтийского моря и выявление
природных факторов, влияющих на распределение нефтяных
углеводородов в его геосистемах регионального и локального уровней;
оценка современного уровня нефтяного загрязнения аквально-
региональных комплексов Балтийского моря от различных источников, их
классификация и определение антропогенных факторов современного нефтяного загрязнения моря;
выявление географических особенностей распределения нефтяных углеводородов в геосистемах Балтийского моря как результата взаимодействия свойств природной среды и антропогенных факторов нефтяного загрязнения моря;
определение уровня загрязненности аквально-региональных комплексов Балтийского моря с учетом различий их морфологии и состояния природных компонентов при помощи методики многоуровневой оценки составляющих природного потенциала и антропогенной нагрузки нефтяного загрязнения.
Поставленные задачи осуществлялись при помощи анализа, сравнения и обобщения географических и океанологических материалов по нефтяному загрязнению Балтийского моря, статистических данных о нефтяном загрязнении моря. Также проводились полевые исследования на локальном уровне в береговой зоне (Калининградская область, Литва) и в открытой части моря (Арконский бассейн, Зунд). На завершающем этапе исследования был освоен и применен для Балтийского моря метод многоуровневой экологической оценки загрязненности ландшафтных районов моря нефтяными углеводородами.
Обгцеметодологической основой для работы стали такие принципы как целостность и системность. Под системностью понимается общее единство взаимодействия всех компонент природной среды и тесная взаимосвязь всех природных процессов и факторов в формировании природных условий. Под целостностью понимается имеющее определенную упорядоченность в пространстве разнообразие типов взаимодействия природных факторов. Это разнообразие выражается не только в региональных, но и в локальных различиях природных условий. Выделяющиеся в результате этих различий природные системы обладают иерархичностью и выражают системность в организации природной среды.
Научной основой для диссертации послужили многолетние географические, океанологические и экологические исследования состояния Балтийского моря, выполненные с начала 60-х годов Государственным океанографическим институтом [65, 135], а также совместными международными проектами балтийских государств («Балтика», «BOSEX») [38, 108, 147] и международными организациями (HELCOM, ICES) [142, 158]. В работе использовались монографические работы Л.А. Зенкевича [36], O.K. Леонтьева [73], А.С. Монина [92], Ю.А. Израэля [39], А.В. Цыбань [138], И:А. Морозовой [94], А.И. Симонова [118, 119, 120], С.Г. Орадовского [101, 102], В.К. Ситникова [121], Г.А. Айзатуллина [2], ВЛ. Лебедева [2], В.М. Литвина [74, 75, 76], М.П. Нестеровой [98], Ф.С. Терзиева [132, 133], А.Е. Антонова [7, 8], А.В. Смирновой [51, 52], И.С. Шпаера [141], а также зарубежных исследователей К.-Х.Роде и Л. Брюгмана [151], СР. Карлберга и С.Б.Скартстеда [146], Б. Ганнинга и П. Бромана [145], П. Хупфера [138], Р. Лоу и Е. Андрулевича [149], Л. Рюдлинга [152], К.- Лаанеметс [130]. Большое значение в работе имели научные труды в области морского ландшафтоведения В.И. Лымарева и В.М. Литвина [74, 75, 76, 77, 78] в области морского ландшафтов еден ия и природопользования.
На базе методики А.Ю. Опекунова [100] по оценке устойчивости и экологического состояния морей России, была разработана методика оценки уровня загрязненности морского района с учетом его природного потенциала и уровня антропогенной нагрузки.
Научная новизна исследования заключается в том, что впервые в изучении загрязнения Балтийского моря углеводородами выявлены особенности и закономерности этого процесса для аквально-региональных геосистем с учетом различий разнообразия их морфологии и особенностей компонентов морской среды.
Для выявления аква-региональных особенностей нефтяного загрязнения моря за основу взят тот принцип, что именно природные свойства и процессы морской геосистемы имеют основное влияние на характер распространения
поступивших в море загрязняющих веществ: их перенос, характер химического и физического преобразования, ассимиляцию, концентрирование в отдельных компонентах системы и выведение за ее пределы. Для этого в работе были проанализированы природные свойства моря с точки зрения их влияния на нефтяное загрязнение. Также была сделана классификация типов источников нефтяного загрязнения по нескольким признакам. Была произведена количественная и качественная оценка каждого источника и его доля в общем объеме поступающих в Балтику нефтяных углеводородов различного происхождения. Особое место среди источников нефтяного загрязнения Балтийского моря отведено деятельности морского транспорта, который признан в работе доминирующим и приоритетным для оценки уровня реальной антропогенной нагрузки нефтяного загрязнения на морскую среду.
На основе анализа взаимодействия свойств природной среды и антропогенных факторов загрязнения установлены географические особенности нефтяного загрязнения Балтийского моря и значение отдельных свойств природной среды и некоторых антропогенных факторов для уровня нефтяного загрязнения в Балтийском море.
На основе существующей схемы физико-географического районирования и изученных географических особенностей природной среды и антропогенных факторов нефтяного загрязнения произведена комплексная экологическая характеристика аквально-регионапьных геосистем Балтийского моря в связи с углеводородным загрязнением.
Важным и завершающим этапом работы стала классификация аквальных регионов Балтики по уровню загрязненности нефтяными углеводородами, что является важным моментом в географической картине изучаемого явления б Балтийском море. Ранее подобных исследований не проводилось.
Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в разработке и использовании качественно нового подхода к изучению нефтяного загрязнения моря и в применении основ аквально-регионального и эколого-географического районирования морских систем.
Практическое значение состоит в определении географических закономерностей распределения нефтяных углеводородов, значения свойств природной среды и антропогенных факторов для уровня нефтяного загряз нения и в выделении районов моря по уровню загрязненности, что может быть использовано для дальнейшего планирования природопользования и природоохранной деятельности в бассейне Балтики.
Достоверность результатов исследования определяется использованием данных международного уровня, большинство количественных характеристик взято из материалов трудов международных организаций, эти характеристики интегрированы и обладают высокой надежностью и степенью сопоставимости.
Материалы диссертации были опубликованы и представлены на региональных и центральных отечественных конференциях и опубликованы в виде тезисов докладов и статей.
На защиту выносятся следующие положения:
Особенности углеводородного загрязнения аквально-региональных комплексов Балтийского моря обусловлены как различиями их морфологии и составляющих компонентов, так и интенсивностью антропогенного воздействия.
Природные особенности аквально-региональных комплексов, а также источники, объем и характер поступления углеводородов, являются основой их типологической классификации.
Качественная и количественная оценка природного потенциала и антропогенной нагрузки является важнейшей составляющей ландшафтно-экологического подхода к изучению факторов и закономерностей углеводородного загрязнения аквальных геосистем Балтийского моря и их классификации по уровню загрязненности.
В пределах Балтийского моря выделяются аквальные геосистемы, природный потенциал которых в настоящее время справляется с углеводородным загрязнением в результате протекающих в них естественноисторических процессов, а также геосистемы со слабым
*
природным потенциалом, наиболее уязвимые к антропогенным нагрузкам и требующие первоочередных мероприятий по снижению их негативного воздействия.
Гидрологические и гидрохимические условия
С метеорологическими процессами над морем тесно связаны гидрологический режим и свойства вод Балтики.
Наиболее важными гидрологическими характеристиками моря, определяющими характер нефтяного загрязнения, являются температура и соленость вод, распределение которых позволяет выделить в море отдельные водные массы. Следует сразу же подчеркнуть большие различия в значениях температуры и солености, как по районам моря, так и на разных глубинах водной толщи, что является одной из специфических особенностей вод моря [137].
Следующая по важности характеристика гидрологии Балтики — это гидродинамика вод, которая выражается в различных типах циркуляции вод. Здесь необходимо рассмотреть систему поверхностных течений различного характера и происхождение глубинной циркуляции, которая является результатом вертикального перемешивания вод за счет различных факторов.
Чрезвычайно важной гидрологической особенностью Балтики является сложный и имеющий уникальные для моря черты водообмен с океаном через Северное море. Он играет важнейшую гидродинамическую роль в обновлении не только глубинных вод моря, но и всей водной толщи, что является важной характеристикой как природного потенциала моря в целом, так и его районов, как отдельных бассейнов. Характеризуя водообмен Балтики с Северным морем в целом, особенно необходимо отметить режим его интенсивности и связь с атмосферными процессами.
Среди гидрохимических показателей, влияющих на характер нефтяного загрязнения и определяющих процессы его ассимиляции, главное место занимает содержание кислорода в воде и кислородный режим моря в целом.
Температурный режим вод Балтийского моря. Из-за значительного широтного простирания годовая сумма проникшей в море радиации в каждой отдельно взятой части Балтийского моря различна, что и определяет серьезные пространственные различия в температурном режиме вод моря. Существуют также большие различия в температуре на разных горизонтах моря из-за недостаточного проникновения солнечной радиации вглубь водной толщи.
Из-за сезонного режима теплового баланса, связанного с его спецификой (он зависит практически полностью от температуры воздуха), в Балтийском море наблюдаются следующие процессы, связанные с сезонным перераспределением температуры на водной толще.
В летнее время года верхние слои моря быстро нагреваются, накапливая тепло. За счет турбулентного перемешивания теплый слой распространяется вниз. Это приводит к увеличению температурных контрастов с нижними слоями, сохраняющими зимние температуры. Наличие летнего термоклина является главной чертой морских бассейнов умеренных широт. Слой термоклина не может опускаться в Балтийском море бесконечно глубоко из-за ограниченной вертикальной турбуленции и увеличения разности плотностей. Таким образом, ежегодному нагреванию подвергается лишь сравнительно тонкий слой вблизи водной поверхности. Нижележащая толща абсолютно не затрагивается ежегодным нагревом [32].
В холодное время года в поверхностном слое моря начинается турбулентное вертикальное перемешивание за счет охлаждения. Объемы воды на поверхности моря, подвергшиеся охлаждению, опускаются до соответствующего им уровня плотности. Такой процесс называется тепловой конвекцией. За период охлаждения тепловая конвекция осуществляет полное перемешивание водного слоя в Балтийском море, которое происходит до глубины слоя скачка солености. Тепловая конвекция прекращается, когда температура поверхности опускается ниже температуры максимальной плотности (для солоноватой воды Балтики это чуть ниже 4С).
Описанные выше сезонные закономерности распространения тепла и распределения температуры в водах Балтийского моря вместе с большой протяженностью моря и разницей его глубин создают разнообразие температурных условий и температурного режима в бассейне моря [53, 61]. Водные массы, слагающие структуру вод Балтийского моря, не идентичны по температуре (как и по солености) в разных районах и изменяются по сезонам. В большинстве районов моря выделяются поверхностная и глубинная водные массы, между которыми залегает переходный слой [24].
Поверхностная вода (0-20 м и до 90 м) имеет температуру от 0 до 20С. В теплое время года поверхностный нагрев стратифицирует поверхностный слой на верхний, наиболее прогретый и холодный промежуточный (до 8С), остающийся ниже зоны турбулентного перемешивания. В холодное время года в поверхностном слое активно происходят процессы вертикальной конвекции.
Глубинная вода (50-60 м - дно, 100 м - дно) имеет температуру от Ї до 15С. Она не участвует в турбулентном перемешивании в результате сезонного нагрева. Ее образование связано с поступлением в море глубинных вод через Датские проливы. Переходный слой (20-60 м, 90-100 м) имеет температуру 2-6С, он образуется путем смешения поверхностных и глубинных вод [138],
На мелководьях слой скачка, находящийся в пределах поверхностного слоя, обозначен верхней границей придонных водных масс с характеристиками переходного слоя (температуры опускаются до б С). Подобная картина наблюдается в Арконском и Борнхольском бассейнах. В Арконском бассейне летом холодные промежуточные воды отсутствуют вообще. Это объясняется сравнительно небольшими глубинами в этой части Балтики и влиянием горизонтальной адвекции. В Борнхольском районе зимой и летом над холодными промежуточными водами присутствует слой теплых Арконских вод (7-11С). Небольшие глубины здесь позволяют водам активно перемешиваться, и поэтому процесс вертикального обмена в этом бассейне идет интенсивно.
В других районах Балтийского моря под слоем скачка находятся водные массы переходного слоя (Готландский бассейн) с низкими зимними температурами 2-6С, который распространяется до глубин 50-60 м. Ниже начинается переход к более соленым водным массам (глубинная вода) с температурой 5-10С.
Зимняя тепловая конвекция не затрагивает глубинную воду. В этом ей препятствует промежуточный слой, в котором понижается температура и повышается соленость, следовательно, возникает двойной плотностной барьер. Таким образом, вертикальный обмен энергией и веществом полностью прекращается в глубинных водах. В связи с этим температурные характеристики вод, лежащих ниже слоя (галоклин и термоклии) зависят только от притока (адвекции) глубинных вод со стороны Северного моря.
Источники нефтяного загрязнения и их размещение
При низких температурах скорость потребления кислорода на окисление НУ велика. В северной части Балтики в сутки на деструкцию потребляется 0,15 мг/л кислорода. В центральной и юго-западной - 0,17-0,18 мг/л в сутки, что соответствует уровню мезотрофных вод. В среднем по Северной Балтике величина бактериальной деструкции составляет от 25,9 мгС/м3 для всей водной толщи, и 26,6 мгС/м3 - в центральной и северной областях моря. В южной части моря интенсивность деструкционных процессов в 1,3-1,4 раза выше, чем в центральной и северной областях. Средние значения здесь составляют 36,4 мгС/м3.
В прибрежной зоне потребление кислорода бактериями составило 0,56-0,57 мг/л в сутки. Скорость деструкционных процессов соответствовала значениям центральной части моря - 26,2 мгС/м3 [46].
Резкое снижение температуры воды в зоне термоклина влияет на бактериальную активность и потребление кислорода снижается. Скорость бактериальной деструкции снижается в несколько раз [132]. Другая картина наблюдается в придонных слоях: с некоторым повышением температуры суточное значение деструкции органического вещества резко возрастает, несмотря на низкую концентрацию растворенного кислорода. Это можно объяснить наличием большого количества органического вещества, получаемого в результате хемосинтеза бактерий, а также поступающего с осаждением на взвеси НУ.
Часть НУ, не подвергаясь бактериальной деструкции, минерализуется в нижних горизонтах балтийских вод и в донных отложениях [139]. 50% НУ, находящихся во взвешенном состоянии и 43% НУ Б растворенной форме в водной толще подвергаются бактериальному разложению [40].
Одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на деструкцию НУ, является температура. Низкие температуры Балтийского моря существенно замедляют процессы деструкции НУ, а неоднородность распределения температур по районам Балтийского моря создает пространственные различия в скорости деструкции НУ. Предполагается, что наиболее низкий уровень деструкции НУ находится в глубинных горизонтах Ботнического залива и Ботнического моря, Финского залива, а также в центральных глубоководных районах Готланде ко го бассейна и его впадинах.
Не менее важными факторами в процессах разложения НУ является соленость и концентрация растворенного кислорода [70], с их повышением возрастает скорость деструкции НУ. Соленость в Балтике также невысока и отличается неоднородностью, но меньшей, чем температура, так что существует закономерность уменьшения ее на поверхности от юго-запада к северо-востоку. По вертикали соленость вод также неоднородна, что описано ранее. Наиболее благоприятные в отношении солености условия деструкции, с учетом и температурных условий, существуют в Гданьском, Борнхольмском, Арконском районах и в зоне проливов. Бедность Балтийского моря кислородом в придонных горизонтах снижает интенсивность процессов деструкции практически во всем бассейне.
Представленные выше данные свидетельствуют о том, что при относительно низком температурном режиме скорость бактериального разложения НУ в пелагиали Балтийского моря достаточно высока и соответствует уровню мезотрофных вод. С севера на юг и от открытой части к берегу процессы бактериального разложения становятся более эффективными. С поверхностных горизонтов к придонным эти процессы затухают.
Согласно проведенному анализу ассимиляционных процессов Балтийского моря выяснено, что главная их составляющая, бактериальная деструкция, не обладает достаточным потенциалом для их утилизации, хотя и играет важную роль. Поэтому, можно предположить, что живые организмы моря, особенно нектон (рыбы), накапливают НУ. Накопление НУ также происходит в значительной степени в донных осадках моря.
Целью данной главы является систематизация и анализ источников нефтяного загрязнения. В главе будет произведена классификация источников загрязнения по происхождению, по способу их поступления в море и по видам хозяйственной деятельности. Далее необходимо рассмотреть объемы и характер поступления НУ в Балтийское море от наиболее серьезных источников загрязнения, что важно для выявления основных антропогенных факторов нефтяного загрязнения.
Наиболее важный источник поступления НУ в Балтийском море — это деятельность морского транспорта. Именно она вносит преобладающую часть НУ в воды моря и существенно влияет на географическую картину нефтяного загрязнения. Поэтому требуется рассмотреть подробно географию морской деятельности в Балтике, расположение магистралей нефтеперевозок, объемы перевозимой нефти, ее грузооборот в портах, виды транспортируемых нефтепродуктов, а также географию нефтяных аварий и количество и распространение нефтяных пятен в результате операционных сливов. Все это позволит оценить риск нефтяного загрязнения Балтики и выявить его локальные особенности.
Известно, что Балтийское море загрязняется НУ в значительно большей степени, чем в среднем воды Мирового океана [111]. Так, несмотря на то, что на Балтику приходится лишь 0,01% от площади Мирового океана, в среднем в ее среду попадает 2,8% суммарного нефтяного загрязнения (табл. 9).
Столь большое загрязнение обусловлено не только замкнутым положением моря и затрудненным водообменом с открытой частью океана, но также интенсивным судоходством и высоким уровнем экономического развития прибрежных стран моря, которое выражается в огромном спектре производимых высокотехнологичных синтетических товаров из нефти, высокого уровня потребления топливных ресурсов, среди которых нефть продолжает занимать значительное место [67].
Углеводороды в компонентах морской геосистемы
НУ в водной толще. Наиболее показательные для анализа данные ло углеводородам в поверхностных водах Балтики, несмотря на неустойчивые, но динамичные дрейфовые кратковременные течения, имеют относительно однородное распределение (Рис. 18). Особенно эта однородность проявляется в море Бельтов, в Датских проливах и Центральной части Балтики (Борнхольмский и Арко некий районы). В летнее время концентрации здесь колеблются от 0,5 до 1,6 мг/л, в зимнее - увеличивается до 1,1-3 мг/л [108]. Предполагается, что в момент поступления НУ в море создается первоначальный уровень нефтяного загрязнения, обусловленный типом источника, его характером, способом и объемом поступления. Однако, из-за гидродинамической неустойчивости поверхностные воды обладают высокой.степенью мозаичности гидрологических характеристик (температура, соленость, кислород). Поэтому, со временем, из-за влияния гидрологических условий и гидродинамических процессов характер нефтяного загрязнения начинает меняться, местами сглаживаясь или даже исчезая, а местами обостряясь. В конечном итоге, активное горизонтальное движение вод может привести к полному рассеянию и элиминации значимых для загрязнения концентраций [31].
Однородность в распределении НУ в поверхностных водах моря говорит об активной роли рассеивающих процессов, однако высокий уровень нефтяного загрязнения не позволяет произойти элиминации нефтяного загрязнения. В итоге для поверхностных вод моря свойственен хоть и невысокий, но постоянный уровень загрязнения даже в самых благоприятных для борьбу с загрязнением гидрологических условиях [33, 148].
В зимнее время года повышенные концентрации НУ появляются из-за низкой фотолитической, химической и биологической способности холодной воды к самоочищению.
В Ботническом, как и Финском заливе концентрации НУ в поверхностных водах колеблются от 0,2 до 2,1 мг/л, причем уровень НУ в Финском заливе заметно выше, чем в Ботническом [108], Помимо нефтяных сливов с судов и аварий, повышенные концентрации НУ естественного происхождения создаются водорослями в местах их скопления в прибрежной зоне и в поверхностном слое вод. Следовательно, брать абсолютные концентрации как главный критерий для оценки загрязненности поверхностных вод нельзя. Здесь большую помощь окажут данные аэр о наблюдений, проводимые авиацией стран Балтики в рамках ХЕЛКОМа (Рис. II). НУ в донных осадках. Выявление географических закономерностей распределения НУ в донных осадках представляется очень сложным. Значения концентраций НУ в донных осадках известны только из отдельных литературных источников [141], и поэтому имеют низкую сопоставимость.
Рельеф дна и литология донных осадков Балтийского моря, как было замечено во второй главе, отличаются большим разнообразием и сложной картиной рас-пространения. Донные осадки моря химически и биологически активны, они могут быть с одной стороны местом захоронения загрязнений, с другой стороны - источником вторичного загрязнения моря.
Явления взмучивания донных осадков волнами и течениями и последующее возможное вовлечение донных осадков в пищевые связи в результате потребления их организмами могут сильно нарушать существующие географические закономерности распространения НУ в донных осадках Балтики. Поэтому можно сделать вывод, что уровни содержания НУ в грунтах разных районов не зависят только от объемов их поступления в эту часть экосистемы.
Наиболее высокие концентрации НУ (до 35мг/кг сухого веса при среднем уровне 0,01-7,0 мг/кг) были обнаружены в донных осадках южного побережья Балтики: в Гданьском заливе, Любекской бухте (ср. 0,01-7,0 мг/кг), Мекленбург-ской бухте и Арконском бассейне (ср. 0,8-1,9 мг/кг). Повышенные концентрации (до 17 мг/кг сухого веса) обнаружены в Финском заливе, в Ботническом море они достигают 20,9 мг/кг сухого веса (Рис. 19) [149, 156].
Таким образом, наиболее загрязнены НУ донные осадки в Датских проливах и Южной Балтике. На втором месте стоит Финский залив и после - Ботническое море.
НУ в биоценозах. Сведения о концентрациях НУ в морских организмах Балтики отсутствуют в отчетах Хельсинской комиссии [157] и современных отечественных научных источниках [80]. В отдельных монографиях и статьях найдены лишь данные общего характера [24, 109].
Оценка природного потенциала и антропогенной нагрузки нефтяного загрязнения на ландшафтные районы Балтийского моря
Районирование нефтяного загрязнения Балтийского моря стало заключительным итогом эколого-географического исследования на ландшафтной основе. Как видно из предыдущих глав, уровень загрязненности в определенном районе моря формируется, благодаря свойствам природной среды и антропогенным факторам нефтяного загрязнения, которые сами по себе являются совокупностью целого ряда показателей соответствующего происхождения (Табл. 21).
Под природным потенциалом понимается потенциально заложенная в морской экосистеме способность сохранять состояние нормального функционирования и развития при гармоничном взаимодействии всех компонент под воздействием внешних неблагоприятных природных и антропогенных факторов.
Для оценки уровня природного потенциала взяты следующие показатели: гидрографические условия, метеорологический режим, гидрологические условия, седиментационные процессы и роль живого вещества (табл. 22). Роль каждого показателя для природного потенциала была рассмотрена в таблице четвертой главы. Берега, аккумулятивного типа, имеющие признаки затопления, сложную систему прибрежных озер, мелководий и низменных равнин признаны наиболее уязвимыми для нефтяного загрязнения. Напротив, берега абразионного типа, с крутыми склонами, сложенными скалистыми породами из всех типов берегов в Балтике наименее уязвимы для нефтяного загрязнения. При характеристике значения типа берега в каждом районе взят преимущественный тип, т.е. тип берега с наибольшей протяженностью. По степени открытости наиболее слабый природный потенциал имеют глубоко вдающиеся в сушу, изолированные районы, что препятствует выносу НУ в открытую часть моря. Степень открытости не всегда связана с водообменом. Многие удаленные от открытой части моря районы Балтики имеют слабый водообмен. Водообмен также связан с характером циркуляции и объемом вод в районе, которые зависят от рельефа дна и глубин.
Климатическая зональность в Балтике имеет только три характеристики, так как море расположено в трех климатических областях (Северная, Центральная и Южная). Показатель климатической зональности является важным и емким для определения уровня природного потенциала. Отдельно характеризуется ветровой режим Балтики, так как его географические особенности отличаются большой сложностью в бассейне Балтики. Следует учитывать не только силу, но и устойчивость ветров. Из гидрологических показателей для характеристики природного потенциала выбраны температура вод, их стратификация (устойчивая и неустойчивая, периодически устойчивая и постоянно устойчивая), кислородные условия (наличие или отсутствие бескислородного слоя) в водной толще и водообмен (слабый, ограниченный, неограниченный). Все они играют важнейшую роль в географии нефтяного загрязнения Балтики, создавая условия различной степени благоприятности для уровня природного потенциала.
Под седиментационными процессами понимается способность «выводить» НУ из водной толщи и захоранивать их в осадках. Скорость седиментации и доля площадей с устойчивой седиментацией (глубины более 60 м) в районах Балтики определяют эту способность. С другой стороны депонирование НУ в донных осадках - это не выведение их за пределы геосистемы, оно может стать источником вторичного загрязнения моря. Однако для водной толщи седиментационные процессы играют важную утилизирующую роль.
Роль живого вещества районов Балтийского моря в формировании природного потенциала характеризуется с помощью ключевых показателей экосистемы. Это фундаментально важные для функционирования экосистемы первичная продукция, биомасса (подсчитана по сумме биомассы фитопланктона, зоопланктона и зообентоса), показывающая количество производимого живого вещества, а значит биоэнергетику экосистемы, численность, отражающую заселенность морской среды, и биоразнообразие как показатель устойчивости биоценозов к загрязнению.
Надо сказать, что пониженные по сравнению с другими морями величины биомассы в районах Балтики указывают на слабый энергетический потенциал ее экосистем. Невысокое разнообразие свидетельствует о слабой способности биоценозов противостоять нефтяному загрязнению. Относительно высокая численность может стать решающим фактором в борьбе с НУ.
Антропогенная нагрузка нефтяных углеводородов, как общий объем НУ от всех источников, различного способа поступления и характера, складывается из потенциальной и действительной. Под потенциальной антропогенной нагрузкой понимается потенциальный объем НУ, который может быть привнесен в морскую среду Балтики вместе с составляющими приходной части баланса веществ в море. Для характеристики потенциальной антропогенной нагрузки взяты специальные модульные коэффициенты. Они рассчитаны для поверхностного стока, имеющего точечный характер (модуль стока, R), для рассеянного характера поступления НУ в море с суши (т.н. условный модуль диффузного стока, D), для поступления НУ через атмосферу (условный модуль атмосферного загрязнения, А) и для поступления НУ с североморскими водами (условный модуль притока вод из Северного моря, S). Все модульные показатели не позволяют увидеть реальные объемы поступления НУ в море, однако они хорошо отражают возможный уровень загрязнения определенного характера. Так, чем больше речной сток района в модуле стока R, тем больше возможное нефтяное загрязнение; чем длиннее береговая линия района, тем больше вероятность рассеянного поступления НУ с суши; условный модуль А показывает какой объем вод приходится на единицу площади района; условный модуль S рассчитан как соотношение мощности толщи североморских вод в общей толще вод района (табл. 22).
Действительная нагрузка складывается из освоенности района моря, выраженной в плотности населения, годового грузооборота нефти в портах, количество перевозимой по акватории района нефти в год, количества заходов в порты судов с нефтяным грузом на борту, среднестатистического количества нефтяных аварий в районе и количества нефтяных пятен в результате операционных сливов с судов. Безусловно, все вышеперечисленные показатели действительной антропогенной нагрузки очень динамичны и растут с каждым годом. Однако наиболее надежные данные о показателях действительной антропогенной нагрузки географического характера дает Хельсинская Комиссия, начиная с 1995 года. Самые новые данные имеются для статистического показателя нефтяных аварий в море и количества нефтяных пятен, полученные в результате аэронаблгодений в рамках ХЕЛКОМа в 2001 году [157].
