Донные отложения

В рамках локального экологического мониторинга в 2015 году донные отложения исследованы в 1 653 пунктах наблюдений на территории 302 лицензионных участков, проведено 23 135 измерений параметров и загрязняющих веществ.

Присутствие в донных осадках различных загрязнителей может оказывать негативное влияние на структуру и состав экосистем речного дна. Некоторые содержащиеся в донных отложениях химические вещества могут аккумулироваться в тканях водных организмов (бентоса, рыб) и представлять потенциальную опасность для тех, кто их потребляет в пищу (включая человека). Таким образом, исследование геохимических свойств донных отложений пресноводных экосистем, т. е. получение информации о концентрации в них различных химических компонентов, дает возможность объективной оценки качества среды в пресноводных экосистемах за продолжительный отрезок времени.

Утвержденные нормативы содержания загрязняющих веществ в донных отложениях отсутствуют, поэтому при сравнительном анализе использовали ПДК для почв, а также данные исследований исходной загрязненности. Оценка загрязненности донных отложений нефтепродуктами осуществлялась в соответствии с региональным нормативом «Предельно допустимый уровень (ПДУ) содержания нефти и нефтепродуктов в донных отложениях поверхностных водных объектов на территории Ханты-Мансийского автономного округа – Югры» (утвержден постановлением Правительства автономного округа от 01.01.2001 г. № 000‑П).

Данные о среднем содержании загрязняющих веществ в пробах донных отложений по результатам ряда наблюдений в 2012-2015 годы приведены в таблице 1.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Таблица 1

Среднее содержание загрязняющих веществ и параметров в донных отложениях в 2012‑2015 годы, мг/кг

Загрязняющие вещества

ПДК почв

2012 г.

2013 г.

2014 г.

2015 г.

Отношение среднего в 2015 г. к ПДК

Хлориды

Отсут.

46,75

49,5

44,0

40,4

-

Сульфаты

Отсут.

89,6

70,6

61,9

56,3

-

Углеводороды

Отсут.

321,7

232,4

383,9

421,8

-

Железо подв.

Отсут.

1 806,3

1 829,6

1 650,0

911,8

-

Марганец подв.

140

51,5

61,6

51,8

58,6

0,4

Медь подв.

3

1,03

0,7

0,8

0,82

0,3

Никель подв.

4

0,96

1,1

1,2

1,2

0,3

Свинец подв.

6

0,86

1,09

1,17

1,06

0,2

Хром подв.

6

1,08

1,07

1,24

1,1

0,2

Цинк подв.

23

3,4

3,9

3,96

4,25

0,2

Ртуть

2,1

0,029

0,02

0,03

0,05

0,02

Содержание органического вещества в пробах донных отложений изменяется в очень широких пределах – от практического отсутствия, когда содержание органики составляет сотые доли процента, до абсолютного преобладания (94,4-98,8%). Донные отложения рек автономного округа характеризуются преимущественно низким содержанием органического вещества – менее 2%.

Низкое содержание органики свойственно песчаным отложениям крупных и средних рек. Органогенные осадки, состоящие из детрита и торфа, с содержанием органического вещества 40% и выше, были отобраны преимущественно в малых реках, безымянных озерах, где происходит снос материала с торфяных берегов.

В 2015 году среднее содержание органики составило 10,8% (таблица 2). Среднефоновое содержание составило 13,6% и, было ниже, чем в 2013-2014 годы, но значительно выше, чем в 2010-2012 годах. Причиной этого является расширение сети пунктов наблюдений за счет малых водотоков, где донные отложения представлены в значительной степени остатками растений и торфом, вымываемым из почв.

Таблица 2

Содержание органического вещества в пробах донных отложений, 2010-2015 гг.

Год

Количество измерений

Минимум, %

Максимум, %

Среднее, %

Среднее фоновое содержание Сф

Кратность Сф

Количество измерений >Сф

2010

864

0,02

95,17

6,23

6,1

1,02

160

2011

892

0,05

97,4

5,44

4,8

1,13

145

2012

1 049

0,03

97,5

7,46

9,5

0,79

136

2013

1 324

0,03

98,8

10,13

22,5

0,45

155

2014

1 723

0,05

97,12

11,53

18,2

0,63

225

2015

1 705

0,02

97,9

10,8

13,6

0,8

263

Исследования нефтяного загрязнения с использованием донных отложений имеет большую актуальность, поскольку определенная часть нефтяных углеводородов, попадая в воду при авариях и несоблюдении норм рационального природопользования, находится в диспергированном состоянии, постепенно оседая на дно. В условиях замедленной биодеградации, исследование химического состава донных осадков дает достаточно объективную картину уровня углеводородного загрязнения водных объектов за длительный промежуток времени.

В 2015 году среднее содержание нефтепродуктов в донных отложениях на распределенном фонде недр составило 421,8 мг/кг. Наблюдается увеличение среднего значения по сравнению с 2012-2014 годами.

В соответствии с региональным нормативом, допустимый уровень содержания нефтепродуктов – до 20 мг/кг, при содержании 20-50 мг/кг наблюдаются нарастающие изменения в донной экосистеме, 50-100 мг/кг – пороговое состояние, видовая замена, выраженное обеднение донной экосистемы, 100-500 мг/кг – область нарастающего угнетения донной экосистемы и свыше 500 мг/кг – резкое угнетение донной экосистемы.

Согласно проведенным подсчетам, в 2015 году преобладают пробы, относящиеся к категории «порогового состояния» – 50-100 мг/кг (29,8%), также преобладавшие в 2014 г. – 36,7%. В целом доля проб с концентрацией нефтепродуктов до 100 мг/кг в 2015 г. – 71,6%.

Доля проб с содержанием свыше 500 мг/кг, т. е. «резкого угнетения донной экосистемы» в 2015 г. – 8,3% (2014 г. – 12,3%). Для сравнения, в 2012 и 2013 годы доля таких проб была 7,7 и 7,4% соответственно.

Рис. 1 Количество проб с содержанием нефтепродуктов свыше 100 мг/кг

Анализ распределения проб за период 2010-2015 гг. (характеризующих «область нарастающих изменений» и «резкого угнетения») показывает, что на 2010-2011 гг. приходится наибольшая доля проб с концентрацией в диапазоне 100‑500 мг/кг, а на 2011 г. и 2014 г. – наибольшая доля проб с концентрацией свыше 500 мг/кг («резкого угнетения»), рисунок 1.

Наиболее часто случаи экстремально высокого загрязнения наблюдались на Самотлорском месторождении. Так, в 2013 году было отмечено 6 случаев, в 2014 году – 10 случаев, в 2015 году – 2 случая обнаружения концентрации нефтепродуктов в донных отложениях выше 5 000 мг/кг.

Наличие хлоридов в донных отложениях может быть обусловлено как произошедшими ранее авариями, так и природными особенностями конкретных водотоков (минералогическим составом грунтов, химическим составом минерализованных подземных вод).

Среднее содержание хлоридов в донных отложениях в 2015 году составило 40,4 мг/кг, диапазон изменений – от практически полного отсутствия (десятые доли миллиграммов на килограмм) до 2 021 мг/кг. По сравнению с предшествующими годами наблюдений, концентрация была на среднем уровне.

Наблюдается тенденция увеличения доли проб с содержанием хлоридов от 100 до 500 мг/кг (умеренное загрязнение), в то же время доля загрязненных (500-1 000 мг/кг) и сильнозагрязненных отложений с концентрациями свыше 1 000 мг/кг снижается (рисунок 2). Вероятно, такая тенденция соответствует процессам «рассоления» – выноса загрязнителей из участков аварийных разливов и распределения их по большей площади.

Рис. 2 Количество проб (% от выборки) с содержанием хлоридов в повышенных диапазонах концентраций

Сульфаты, наряду с хлоридами, участвуют в засолении донных отложений. Концентрации сульфатов в 2015 году изменялись в широких пределах – от 0,5 до 816 мг/кг (2014 г. – от 0,25 до 884,2 мг/кг). Среднее значение в 2015 году снизилось по сравнению с 2014 годом с 61,9 до 56,3 мг/кг. Уровень фоновой концентрации в 2014 году практически совпал со средним значением. В 2010-2013 гг. и 2015 г. наблюдалось превышение фонового уровня над средним значением. Такие результаты говорят об отсутствии существенного техногенного влияния.

Донные отложения водных объектов также являются активными накопителями тяжелых металлов, поэтому содержание в них микроэлементов на несколько порядков выше концентраций в воде. Благодаря сорбционным процессам происходит самоочищение водных объектов от соединений тяжелых металлов. Однако, в определенных условиях (изменение рН, наличие разнообразных комплексообразующих веществ) происходит десорбция металлов и их переход в растворенное состояние в толщу воды, то есть донные отложения превращаются в источники вторичного загрязнения водных объектов.

Диапазон концентраций железа в подвижной форме в донных отложениях в 2015 году составил 0,5-39 411 мг/кг (2014 г. – 2,4-699 800 мг/кг, 2013 г. – 5-82 300 мг/кг). Таким образом, различия в содержании железа превышают несколько математических порядков. Причиной варьирования содержания железа является изменчивость минералогического и гранулометрического состава, окислительно-восстановительных условий. Повышенные концентрации железа характерны для глинистых и иловатых донных осадков, песчаные отложения практически всегда характеризуются очень низкой концентрацией этого элемента. Среднее содержание железа в подвижной форме в 2015 году составило 911,8 мг/кг, что ниже, чем в предыдущие годы (2014 г. – 1 650,0 мг/кг, 2013 г. – 1 829,6 мг/кг).