Оценка фонового содержания тяжелых металлов в акватории Обской губы

Разработка морских нефтегазовых месторождений является одним из наиболее масштабных и комплексных видов деятельности на морском шельфе, включает геолого-геофизические изыскания, разведочные бурения, обустройство месторождения, промысловые работы и ликвидацию промысла. Каждый из этих этапов сопровождается набором определенных видов воздействия на окружающую среду [7].

Рис. 1. Район отбора проб: сетка станций мониторинга и границы лицензионных участков добычи.

В настоящее время в Обской губе Карского моря ведется разведка запасов углеводородов (рис. 1). Для оценки воздействия на экосистему последующих этапов промышленной разработки месторождений в Обской губе необходимо до начала работ провести исследование фонового состояния данной экосистемы.

В центральной части Обской губы Карского моря нами проведено изучение содержания тяжелых металлов (Cu, Mn, Ni, Fe, Zn, Cd) в воде, во взвешенном веществе и в донных отложениях на протяжении трех лет (2006-2008 гг.) в период открытой воды (август-сентябрь). В 2008 году дополнительно были исследованы концентрации Hg в воде, Pb и Co – во взвешенном веществе и в донных отложениях.

Для оценки уровня загрязненности тяжелыми металлами воды, взвешенного вещества и донных отложений применяют различные варианты сравнения полученных концентраций: с регламентированными предельно допустимыми концентрациями (ПДК), с фоновыми концентрациями, с другими ранее опубликованными данными. Найденное содержание тяжелых металлов в донных отложениях можно также сравнить со значением величины кларка (константа распространенности химического элемента в земной коре) [6].

Мы проводили сравнение полученных результатов с ПДК металлов в воде и с фоновыми концентрациями металлов для взвеси и донных отложений.

Результаты исследований представлены ниже.

Вода. В течение каждого сезона открытой воды (август-сентябрь) 2006-2008 гг. работа в Обской губе проводилась примерно на 50 станциях (рис. 1). Пробы отбирались с поверхностного и придонного горизонтов, за сезон анализировалось порядка ста проб воды.

На рис. 2 представлены средние уровни значений исследованных концентраций Fe, Zn, Cu, Mn, Ni, Cd, Hg. Хорошо видно, что за исследованный период средние концентрации трех элементов – Cu, Mn, Ni не испытывают резких колебаний. Не отмечено резких изменений концентраций для Fe, Zn и Cd в 2006 и 2008 годах. В 2007 г. концентрации этих металлов в воде находились на значительно более высоком уровне так по сравнению с 2006 г. концентрация Fe увеличилась примерно в 4 раза (с 13,7 до 55,15 мкг/л), Zn –в 23,5 раза (с 2,17 до 51,6 мкг/л), Cd – более чем в 3 раза (с 0,07 до 0,23 мкг/л).

Отмечено, что в период исследования 2006-2008 гг. средние концентрации металлов Mn, Ni, Fe, Cd, а также Hg в пробах воды не превышают уровень их ПДК для рыбохозяйственных водных объектов, отражают природный фоновый уровень колебаний соответствующих элементов в воде.

Но постоянно отмечается превышение среднего уровня допустимой концентрации по Cu (1,18-1,71-2,43 мкг/л) при ПДК рх 1 мкг/л. В 2007г. допустимое значение концентрации было превышено по Zn (51,6 мкг/л) при ПДК рх 10 мкг/л.

Полученные нами данные по содержанию тяжелых металлов в воде в период исследований в 2006-2008 гг. характеризуют естественный фоновый уровень их содержания в воде Обской губы в районе работ.

Рис. 2. Динамика средних концентраций тяжелых металлов в воде Обской губы в августе-сентябре 2006-2008 гг.

Взвешенное вещество . Для оценки содержания во взвешенном веществе тяжелых металлов пробы воды отбирали с поверхностного и придонного горизонтов с последующим фильтрованием. За каждый сезон исследования анализировалось около 100 проб взвеси.

На рис. 3 представлены средние значения концентраций тяжелых металлов во взвеси за три года исследований. От года к году значения варьируют незначительно.

			м кг/г
Fe 37756,47	26126,36	39105,75
4405,04 Mn	4668,59	3381,39
			1000
Zn 682,63		573,35
Cu 230,66	248,51
	60,33	120,32	100
Ni 92,71 Cd 12,72	. 54,81	Pb 69,23 (Co8,95)
		6,6 ( 7,01)	10
	5,71
2006 г.	2007 г.	2008 г.	1

Рис. 3. Динамика средних концентраций тяжелых металлов во взвешенном веществе Обской губы в августе-сентябре 2006-2008 гг.

Донные отложения . За период открытой воды 2008 г. в Обской губе было отобрано 52 пробы. Образцы донных отложений характеризовались илами, мелко- и среднезернистыми песками.

Содержание металлов в донных отложениях представлено в табл. 1. Минимальные концентрации тяжелых металлов приурочены к прибрежным станциям, где донные отложения представлены песками.

Разброс концентраций металлов в пробах по станциям объясняется гранулометрическим и минеральным составом донных отложений: содержание металлов в различных гранулометрических фракциях донных отложений увеличивается с уменьшением размера фракций [1, 6].

Полученные нами значения концентраций исследованных металлов одного порядка с данными, опубликованными в литературе [2 3]. То есть можно отметить, что содержание металлов в донных осадках Обской губы характеризует природный фон исследуемого района.

Таблица 1.

Содержание металлов (мкг/г) в донных отложениях Обской губы в августе-сентябре 2008 г.

Значение	Cu	Mn	Fe	Cd	Ni	Zn	Pb	Co
Минимальное	1,09	158,07	2436,09	0,01	3,37	6,38	1,1 8	2,18
Максимально	18,6	1520,4	15120,0	0,24	29,73	61,7	7,2	14,74
е	1	7	0			8	5
Среднее	11,1 1	774,51	7891,29	0,08	21,50	42,4 2	4,8 5	10,45

Выводы

Обская губа в настоящее время представляет собой водоем, не загрязненный тяжелыми металлами.

Концентрации тяжелых металлов во взвешенном веществе и в донных отложениях находятся на одном уровне с их средними значениями, характерными для арктических районов России [1, 2, 3, 8].

В ходе исследований не были отмечены превышения ПДК металлов в воде, кроме Cu и Zn. Допустимое содержание Cu превышалось на протяжении всего периода наблюдений 2006-2008 гг. примерно в 1,5 – 2 раза. Во многих регионах России (в том числе и в Обской губе) различными исследователями отмечаются повышенные концентрации меди [4]. ПДК для Zn в период исследований была превышена в 2007 г. (51,6 мкг/л при ПДК рх 10 мкг/л).

В 2007 г. характерно повышение концентраций многих исследованных металлов в воде Обской губы, что возможно связано с длительным по времени и обширным по акватории (по сравнению с другими годами) заморным явлением (концентрация кислорода в воде опускалась до нулевого уровня). В анаэробных условиях в воде увеличивается концентрация металлов, которые переходят в воду из донных отложений, погибших водных растений и биоты.

Практически повсюду на российском шельфе районы залегания углеводородных месторождений сопрягаются или совпадают с районами высокой биопродуктивности и традиционного рыболовства. В отличие от нефти и газа морские биоресурсы способны постоянно воспроизводить себя, и потому они фактически бесценны. Именно поэтому так важно обеспечение экологической безопасности морского нефтегазового комплекса. [7] Мониторинговые исследования являются важной составляющей в решении проблемы сохранения биоресурсов.