Загрязнение залива Петра Великого и его биологические последствия

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО И ЕГО БИОЛОГИЧЕСКИЕ  ПОСЛЕДСТВИЯ

    Зал.  Петра Великого, крупнейший из  заливов в северо-западной части  Японского моря, - уникальное явление  природы, один из богатейших  районов дальневосточных морей  по обилию и разнообразию населяющих его животных и растений (Животные и растения ... , 1976). Сохранение биоразнообразия - одна из основных задач Дальневосточного морского заповедника, организованного на акватории залива. Однако развитие хозяйственной деятельности на побережье и акватории залива в течение последних 20-30 лет вызвало ухудшение экологической ситуации в отдельных его районах, связанное главным образом с поступлением загрязнения от береговых источников (Огородникова и др., 1997). Береговая зона залива, занимая около 12% территории Приморского края, является наиболее освоенной его частью. Здесь расположена большая часть населенных пунктов, железные дороги, морские порты Владивосток и Находка, предприятия горнодобывающей, судоремонтной, рыбообрабатывающей, энергетической, строительной, пищевой и легкой промышленности, развито сельское хозяйство. В прибрежные воды залива поступают сточные воды, содержащие многокомпонентные смеси загрязняющих веществ минерального и органического происхождения. Загрязняющие вещества распространяются в морской воде не только в растворенной форме.

    Нефтеуглеводороды  (НУ), синтетические поверхностно  активные вещества (СПАВ) могут в  виде тонкой пленки покрывать  большие акватории. Многие органические  соединения (НУ, пестициды) и тяжелые  металлы (ТМ) присутствуют в воде или в донных отложениях в близи источника загрязнения в виде эмульгированных и тонких взвешенных форм.

    По экспертным  оценкам (Огородникова и др., 1997), наибольшую антропогенную нагрузку  испытывают акватории залива, прилегающие к г. Владивостку - Амурский залив и б. Золотой Рог, а также зал. Находка (Табл.1)

    Таким образом,  объем ежегодного поступления  сточных вод в б. Золотой  Рог, зал. Находка и Амурский  залив составляет около 2.6%, 0.0017% и 0.0006% от объемов их водных масс, соответственно. Другие акватории зал. Петра Великого подвержены загрязнению в гораздо меньшей степени.

В 70-х - 90-х годах содержание загрязняющих веществ в разных компонентах  морской среды, процессы поступления, переноса, аккумуляции и трансформации основных, наиболее опасных для морских экосистем и человека токсикантов, а также биологические последствия загрязнения изучали сотрудники ряда научно-исследовательских и образовательных учреждений г. Владивостока - ДВНИИГМИ, ДВО РАН, ТИНРО, ДВГУ. Краткое обобщение результатов этих исследований приведено ниже.

Загрязнение

    Амурский залив,  б. Золотой Рог и прол. Босфор  Восточный. 

    Амурский залив  и его водосборный бассейн  - один из уникальнейших районов  России (Долговременная программа …,1999). Здесь расположен природный комплекс чернопихтово-широколиственных лесов, в северо-восточной части бассейна - остатки уссурийских широколиственно-кедровых лесов, на северо-западе - дубовые леса с редколесьями. В залив на севере впадает крупнейшая в южном Приморье р. Раздольная. Практически во все реки его западного побережья заходят на нерест тихоокеанские лососи, а на реках Рязановка и Барабашевка имеются рыборазводные заводы по воспроизводству приморской кеты. На юго-западе в прибрежных водах расположены крупнейшие естественные скопления промысловой водоросли анфельция. В северо-восточной части залива в зал. Угловом эксплуатируется в лечебных целях уникальное месторождение морских иловых сульфидных грязей. В пределах бассейна расположены особо охраняемые территории - заповедник “Кедровая падь” и большая часть “Уссурийского заповедника”.

    Вместе с тем  бассейн Амурского залива относится  к наиболее освоенным в крае. Здесь расположены большие города - Владивосток (население более  500 тыс. человек) и Уссурийск, одна из наиболее крупных на Дальнем Востоке курортных зон. В бассейнах рек, впадающих в залив, имеются горнодобывающие предприятия, разрабатывающие различные виды полезных ископаемых. В долине р. Раздольной развито сельское хозяйство. Развитие хозяйственной деятельности в период с 60-х по 90-е годы не сопровождалось строительством достаточно мощных и эффективных очистных сооружений, что привело в результате к использованию вод залива в качестве приемника неочищенных стоков. Основные источники загрязнения залива (Долговременная программа …,1999):

• неочищенные промышленные и бытовые сбросы г. Владивостока и его пригородов;
• нефтепродукты от судов на рейдовых стоянках;
• сельскохозяйственные сбросы и неочищенные стоки г. Уссурийска, поступающие а залив с водами р. Раздольной;

поступление загрязняющих веществ с атмосферными осадками и ливневыми стоками.

    Крупнейший в  Приморье морской порт в б.  Золотой Рог также оказывает  влияние на загрязнение залива. Извлеченный в ходе дноуглубительных  работ грунт сбрасывали в районе м. Токаревского (дампинг), что усилило загрязнение юго-восточной части залива ТМ и НУ (Аникеев, 1987; Tkalin et al., 1993).

    По официальным  данным (Долговременная программа …,1999), в залив ежегодно поступает более 120000 тыс. м3 сточных вод, в том числе около 118000 тыс. м3 сточных вод промышленных предприятий, 118 тыс. м3 стоков портов и 3127 тыс. м3 сельскохозяйственных сточных вод. Почти 78000 тыс. м3 сбросов поступает без очистки и более 26000 тыс. м3 - после недостаточной очистки. На долю Владивостока в 1990 г. пришлось 446 тыс. м3 сточных вод, из них 18% без какой-либо очистки. По экспертным оценкам, вместе со сточными водами в Амурский залив поступает около 104600 т органических веществ, 110050 т взвешенных частиц, 1540 т жиров, 880 т нефтепродуктов, 980 т детергентов, 4.5 т фенолов, 1.2 т пестицидов.

Благодаря небольшим глубинам и интенсивному перемешиванию вод, органические загрязняющие вещества в  толще вод распределены относительно равномерно; влияние локальных источников загрязнения проявляется только на станциях вблизи источников. В таблице суммированы данные о средних концентрациях основных органических загрязнителей в толще вод залива за несколько лет (Табл.2)

    Несмотря на  то, что средние концентрации  НУ и СПАВ в толще вод  залива не превышают принятых в России предельно допустимых концентраций (ПДК) - 50 и 100 мкг/л, соответственно, - в прибрежной зоне залива содержание этих веществ часто превышает ПДК, а в б. Золотой Рог концентрация СПАВ достигает 150-250 мкг/л (Tkalin et al., 1993). Часть акватории залива и особенно б. Золотой Рог практически постоянно покрыта нефтяной пленкой, толщина которой у берегов может достигать 100 мкм: здесь даже средняя за год концентрация углеводородов (67 мкг/л) выше ПДК. Средние концентрации пестицидов (ДДТ и ДДД) в воде бухты также выше, чем в воде Амурского залива (4.2 и1.9 нг/л против 1.6 и 0.7 нг/л, соответственно).

    Анализ содержания  ТМ в поверхностных водах залива  выявил значительную неоднородность  распределения различных элементов  (коэффициент вариации - 30%), что обусловлено большим количеством мощных источников этого вида загрязнения (Долговременная программа …, 1999). Данные о средних концентрациях металлов в растворенной и взвешенной формах, полученные разными исследователями, несколько различаются (Табл.3).

    Эти  различия обусловлены, видимо, главным  образом, местом и временем  взятия проб, поскольку содержание  растворенных металлов в воде  залива подвержено сезонной изменчивости  и контролируется стоком р.  Раздольная (Fe, Mn, Zn, Cu, Ni), антропогенным стоком с южной части п-ова Муравьева-Амурского (Zn, Ni, Cd) и поступлением из донных осадков (Mn, Fe) (Христофорова и др., 1994). Содержание взвешенных форм микроэлементов еще сильнее варьирует в течение года (коэффициент вариации составляет 77-150%) и, вероятно, контролируется соотношением массы терригенного и техногенного металлсодержащего материала и масштаба синтеза биогенной взвеси. Тем не менее, сравнение концентраций растворенных металлов (Cd, Cu, Pb, Ni) в прибрежных водах возле г. Владивостока с аналогичными данными для прибрежных акваторий Китая, Кореи, Японии позволило сделать вывод, что уровень загрязнения наших вод соответствует таковому в промышленно развитых районах Северо-западной части Тихого океана (Tkalin et al., 1993).

    Современные  донные осадки прибрежной зоны  являются конечным этапом миграции  загрязняющих веществ, поступающих  с прилегающей суши и из  атмосферы. Содержание химических  веществ в донных отложениях, поровых водах и придонном  слое воды намного выше, чем в водной толще, поэтому исследование химического состава верхнего (2-5 см) слоя донных отложений и/или поровых вод позволяет судить о степени и характере антропогенного воздействия на прибрежные акватории. Исследования Христофоровой с соавторами (1994) показали, что наиболее загрязнены тяжелыми металлами донные осадки юго-восточной части Амурского залива (от м. Токаревского до м. Фирсова). Кроме того, повышенные концентрации Zn и Ni обнаружены также в донных осадках в районе ст. Санаторная (Табл.4).

    Данные биомониторинга с использованием традиционных организмов-биоиндикаторов, способных накапливать металлы (бурые водоросли, двустворчатые моллюски), также свидетельствуют о высоком уровне загрязнения морской среды залива ТМ, особенно в прибрежных водах г. Владивостока (Христофорова, 1989; Христофорова и др., 1994; Shulkin, Kavun, 1995). Так, средние концентрации ТМ в мягких тканях тихоокеанской мидии (мкг/г сух. массы) зависят от места обитания (по: Христофорова и др., 1994) (Табл.5).

    По концентрациям ТМ в тканях мидий выделяется ст. Санаторная в пределах Амурского залива, б. Алексеева в пределах “прибрежных поверхностных вод” (к ним относятся большая часть Уссурийского залива, прибрежные районы западной части зал. Петра Великого, включая окрестности островов, а также заливы Восток и Америка), о-в Большой Пелис в пределах “открытых” вод (окрестности островов западной части зал. Петра Великого, внешние части заливов Посьета, Уссурийского и Амурского).

    Кроме городских  промышленных стоков, существенное влияние на загрязнение акватории залива ТМ и некоторыми органическими веществами оказал дампинг. Несмотря на то, что сброс грунтов был прекращен в 1985 г., спустя 5 лет донные осадки в районе дампинга содержали в 3-6 раз более высокие концентрации загрязняющих веществ, чем в среднем по заливу (Tkalin et al., 1993). Средние концентрации загрязняющих веществ (кроме фенолов) в донных осадках б. Золотой Рог значительно выше, чем в осадках Амурского залива (по: Tkalin et al., 1993) (Табл.6).

    Среди загрязняющих морскую среду химических веществ особого внимания заслуживают полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и полихлорированные углеводороды (ПХУ), многие представители которых являются канцерогенами и/или мутагенами, а также радионуклиды. Максимальное содержание бензопирена (представитель ПАУ) обнаружено в осадках ( -150 нг/г) и в макрофитах (-1200 мкг/г сух. массы), собранных вблизи устья р. Раздольной (Аникеев и др., 1987). По мере удаления от устья реки содержание бензопирена в осадках уменьшалось и варьировало от 5.4 до 96.6 нг/г, а в воде - от 0.1 до 0.7 нг/л. Повышенные концентрации бензопирена найдены также в осадках вблизи устья Второй Речки и в районе дампинга. Содержание ПХУ в донных осадках залива варьировало от 4.4 до 14.8 нг/г и максимальные их концентрации обнаружены в северной части залива, что указывает на роль стока р. Раздольной в загрязнении залива этими веществами (Tkalin, 1996). В осадках б. Золотой Рог и прол. Босфор Восточный ПХУ содержатся в количестве от 0.8 до 22.7 нг/г.

    Исследование распределения  искусственных радионуклидов 137Cs и 60Co в воде и донных осадках зал. Петра Великого, проведенное в 1994 г., показало, что на долю этих изотопов приходилось не более 0.05-0.1% естественной радиоактивности воды (Tkalin et al., 1996 а). Слегка повышенные концентрации 137Cs найдены в осадках северной части Амурского залива и возле б. Большой Камень (до 11 Бк/кг), тогда как в осадках других районов Амурского залива, Уссурийского залива, заливов Стрелок и Находка содержание этого изотопа не превышало 4-6 Бк/кг, а в открытой части зал. Петра Великого оно было ниже 1.5 Бк/кг. Все эти величины гораздо ниже ПДК (150 Бк/кг).

Из тяжелых металлов особого  внимания заслуживает ртуть - наиболее токсичный для морских организмов металл. Со сточными водами и осадками Hg поступает в морскую среду в основном в виде неорганических соединений, которые адсорбируются на взвеси и поступают в донные отложения. В результате трансформации и десорбции Hg вновь может переходить в придонную воду. Биологическая деятельность микроорганизмов способствует образованию органических форм Hg - метилртути и диметилртути, во много раз более токсичных, чем неорганическая ртуть. Исследование содержания Hg в экосистеме Амурского залива и б. Золотой Рог (Поляков и др., 1991) в 1986 г. показали, что содержание растворенной Hg в воде составляло от нескольких единиц до десятков нг/л. Аномально высокое содержание Hg обнаружено в поверхностной воде вблизи Второй Речки (680 нг/л) и в придонной воде вблизи устья р. Раздольной (100 нг/л). Данные по распределению Hg в донных осадках более показательны. Содержание Hg в 5-см слое осадков превышало фоновый уровень (около 0.1 мкг Hg /г сух. массы): в Амурском заливе - в 4.7 раза в районе Второй Речки, в 5.4 - в районе Спортивной Гавани, в 4.4 - в районе дампинга; в б. Золотой Рог и прилегающих акваториях - в 24 раза  в кутовой части бухты, в 40 - в районе морского вокзала, в 22 - в пр. Босфор Восточный, в 27 - в районе м. Токаревского. Эти концентрации гораздо ниже найденных в сильно загрязненных ртутью районах Мирового океана, таких как зал. Минамата (Япония) или р. Рушикулия (Индия), однако сравнимы с уровнем ртутного загрязнения Рижского залива и западной части Средиземного моря (Поляков и др., 1991).

    Аномальная зона  с концентрациями Hg в воде до 237 нг/л и в осадках до 529 нг/г сырой массы, что превышает фоновые концентрации металла в 5 и 10 раз соответственно, выявлена у северо-восточного берега б. Алексеева (Лучшева, 1995).     Источником загрязнения бухты ртутью являются прибрежные родниковые воды.

Таким образом, результаты физико-химических исследований, проведенных в 80-х - начале 90-х годов, свидетельствуют о сильном  загрязнении б. Золотой Рог и  прибрежных вод Амурского залива  тяжелыми металлами и органическими  соединениями. По степени загрязнения авторы “Долговременной программы…” (1999) разделили всю эту акваторию на 4 зоны: сильно загрязненную, умеренно загрязненную, слабо загрязненную и условно фоновую. Зона сильного загрязнения включает б. Золотой Рог, район, прилегающий к устьям Первой и Второй Речек, зал. Угловой и устьевую часть р. Раздольной. Кроме того, выделяется аномальная по ряду металлов (Pb, Zn, Cu) и содержанию НУ зона в районе дампинга. Зона умеренного загрязнения охватывает практически всю прибрежную акваторию северной части залива. Слабо загрязненная зона включает значительную часть мелководной акватории между п-овом Песчаный и пос. Славянка. Для этой зоны характерен хороший водообмен с открытыми водами залива, основной вид загрязнения - НУ, поступающие с судов. Условно фоновым можно считать акваторию южнее о-ва Русский и глубоководную часть залива южнее Славянского залива. Однако последний вывод не совсем верен: более детальные биогеохимические и биологические исследования экосистемы б. Алексеева (о-в Попова) выявили существенное ухудшение экологической ситуации в бухте, вызванное несколькими факторами: длительным использованием акватории бухты для промышленного культивирования приморского гребешка, влиянием загрязненных вод Амурского залива на гидрохимический режим бухты и загрязнением среды ТМ, в том числе ртутью (Христофорова и др., 1994; Ващенко и др., 1998).