ЗАКОНОМЕРНОСТИ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ДОННЫМИ ОТЛОЖЕНИЯМИ АЗОВСКОГО МОРЯ

Буфетов Д.О.

МГРИ, e-mail: mbufetova@mail.ru

Аннотация: в работе проанализированы данные по содержанию Pb, Zn, Cu, Cd в воде и в поверхностном слое донных отложений Азовского моря за 1986-2015 гг. Изучены закономерности концентрирования рассмотренных тяжелых металлов донными отложениями в зависимости от их концентрации в воде. Показано, что интенсивность потоков седиментационного самоочищения вод уменьшалась с увеличением концентрации тяжелых металлов в воде, что было обусловлено сорбционными свойствами донных отложений.
Ключевые слова: Азовское море, тяжелые металлы, коэффициент накопления, концентрирование, донные отложения

Азовское море обладает статусом рыбохозяйственного водоема высшей категории и имеет высокий рекреационный потенциал, а значит, несет в себе большой интерес как объект исследования и мониторинга окружающей среды.
В работе были использованы данные, предоставленные ФГУ «Азовморинформцентр» по концентрации Pb, Zn, Cu, Cd в воде и донных отложениях в 2010–2015 гг., а также литературные данные.
Исследование тренда изменения коэффициента накопления свинца донными отложениями (Кн=Сдо/Св) от его концентрации в воде показало, что эта зависимость с высокой степенью статистической достоверности (коэффициентом детерминации R2=0.96) ложится на прямую линию на графике с логарифмическими масштабами по осям ординат (рис. 1). Изученные материалы свидетельствовали, что повышенная интенсивность седиментационного самоочищения вод при низких концентрациях свинца в воде обеспечивалась высокой (при Кн>n×104 единиц) концентрирующей способностью донных отложений. С увеличением степени загрязнения вод свинцом до 10 мкг/л величина Кн снижалась более чем на два порядка величин и, соответственно, уменьшался вклад седиментационных процессов в самоочищение вод.

Концентрация цинка в воде превысила ПДК (50 мкг/л) [1] только в 2014 г. в центральной части моря, а в донных осадках она не достигала допустимых уровней (140 мкг/г) [2] за весь период наблюдений. Представленные на рис. 2 графические материалы

свидетельствовали, что зависимость изменения коэффициентов накопления цинка донными осадками при различных его концентрациях в воде с достаточной степенью адекватности (R2=0.82) описывается уравнением прямой линии в логарифмическом масштабе по осям ординат.

Концентрация меди в воде Азовского моря в различные годы превышала ПДК (5 мкг/л) [1]. Распределение меди в поверхностных слоях донных отложений соответствовало обратной тенденции – чем выше были ее концентрации в воде, тем меньшим было ее содержание в донных отложениях. Это свидетельствовало о проявлении эффекта насыщения медью донных отложений по мере увеличения ее концентрации в воде. В то же время, концентрация меди в период с 1995 по 2005 гг. достигала критических пределов содержания этого металла в поверхностном слое донных отложений. Зависимость между коэффициентами накопления меди донными осадками от ее содержания в водной среде (рис. 3) описывается уравнением прямой линии в логарифмических масштабах по осям ординат, но с меньшей статистической достоверностью (R2=0.78).

Рассмотрение материалов по распределению кадмия показало, что с 1993 по 2009 гг. наблюдался тренд медленного снижения его концентрации воде открытой части моря и в Таганрогском заливе с последующим пиком в 2010-2014 гг. В 2010–2015 гг. концентрация кадмия во всех рассматриваемых частях моря не превышала ПДК (10 мкг/л) [1]. Распределение кадмия в поверхностном слое донных осадков до 2010 г. снижалась, после

проливе (в районе порта Кавказ в 2015 г. концентрация кадмия превышала допустимую концентрацию и составляла 0.9 мкг/г) [2]. Зависимость коэффициентов накопления кадмия от изменения его концентрации в воде описывалась уравнением прямой линии с логарифмическим масштабом по осям (Кн–Св) (рис.4) при статистической

Рисунок 4. Зависимость изменения коэффициента накопления кадмия донными отложениями от его концентрации в воде

Проведенные исследования в целом позволили заключить следующее. С увеличением концентрации тяжелых металлов в воде их концентрация в донных отложениях стремится к пределу насыщения. Зависимость между коэффициентами накопления тяжелых металлов донными осадками от их содержания в водной среде описывается уравнением прямой линии в логарифмических масштабах по осям ординат, с высокой статистической достоверностью. Превалирующим фактором седиментационного самоочищения вод в интервале низких концентраций тяжелых металлов в воде является концентрирующая способность донных отложений, а с повышением загрязнения вод тяжелыми металлами относительное влияние концентрирующей способности донных осадков снижается.

Литература
1. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения (с изменениями на 12 октября 2018 года). Приказ Минсельхоза России № 552 от 13.12.2016 г.
2. Warmer H., van Dokkum R. 2002. Water pollution control in the Netherlands. Policy and practice. Lelystad: RIZA report: 77 p.