Поступление тяжелых металлов в Невскую губу со стоком реки Невы и ее рукавов

Проанализирована динамика поступления растворенных форм пяти тяжелых металлов (железо, медь, свинец, марганец, кадмий) со стоком реки Невы, выявлены особенности поступления тяжелых металлов в Финский залив со стоком реки Невы и ее рукавов.

The estuary of the Neva River is divided by natural and artifical barriers into the top (the Neva Bay) and bottom (area of the eastern Gulf of Finland to the west from the St.Petersburg dam) regions. The main ecological problems of the Neva Bay and other areas of the gulf is eutrophication and chemical pollution. In this context the aim of this investigation is to evaluate the load of heavy metals (iron, copper, lead, manganese, cadmium) from the Neva River and its branches to the Neva Bay during 1990-2010.

Ключевые слова: Невская губа, тяжелые металлы

В марте 1974 г. представителями стран Балтики – ГДР, Данией, Польшей, СССР, Финляндией, ФРГ и Швецией – была подписана конвенция по охране морской среды Балтийского моря (Хельсинкская конвенция), вступившая в силу в мае 1980 г. Эта конвенция, принятая в целях охраны морской среды Балтийского моря, стала первым международным соглашением, затрагивающим все источники загрязнения, расположенные на побережье (точечные и диффузные), в море (морские суда), а также атмосферу. Однако, и сегодня, по прошествии более тридцати лет, основные экологические проблемы Балтики остаются весьма актуальными. При этом основными проблемами как Балтийского моря в целом, так и восточной части Финского залива, включая Невскую губу, остаются эвтрофирование и химическое загрязнение.

15 ноября 2007г. в Кракове (Польша) министрами охраны окружающей среды стран Балтики был согласован план действий для Балтийского моря (ПДБМ), который является долгосрочным стратегическим документом, направленным на сокращение загрязнения морской среды, достигшего в последнее время угрожающего размера, и восстановления благополучного экологического состояния Балтики к 2021 году. В ПДБМ включены четыре основных раздела: «эвтрофирование», «вредные вещества», «биоразнообразие и охрана природы» и «морская деятельность» [2].

Странами ООН, участвующими в мероприятиях по улучшению и охране окружающей среды, согласован общий перечень наиболее важных (приоритетных) веществ, загрязняющих биосферу. К их числу обычно относят соединения тяжелых металлов, пестициды, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), хлорорганические соединения (ХОС), нефтепродукты, фенолы, детергенты, нитраты. Из этого перечня приоритетных загрязняющих веществ наиболее опасными являются тяжелые металлы, полиароматические углеводороды и хлорорганические соединения.

Среди множества загрязняющих химических веществ выделяют те, которые производятся в крупных масштабах и которые представляют особую опасность для экосистем. Эта группа получила название приоритетные загрязняющие вещества, среди которых, особое место занимают металлы. Обусловлено это следующими причинами.

1. Скорость извлечения металлов из земной коры человеком выше, чем геологическая скорость их извлечения.

2. В отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся процессам разложения, металлы способны лишь к перераспределению между отдельными компонентами географической оболочки.

3. Металлы хорошо аккумулируются органами и тканями человека, теплокровных животных и гидробионтов.

4. Металлы, особенно тяжелые, высокотоксичны для различных биологических объектов [3].

Р
ека Нева относится к бассейну Атлантического океана и соединяет ладожское озеро с Финским заливом балтийского моря (рисунок 1). Ее территория водосбора имеет площадь 281 000 км² и равнинный характер рельефа. Эстуарий реки Невы разделяется естественными и искусственными преградами на верхний (Невская губа) и нижний (восточная часть Финского залива) районы. Эти районы существенно различаются абиотическими условиями и структурно-функциональными характеристиками экосистемы. Нева протекает по территории, хорошо заселенной и активно используемой человеком в хозяйственной деятельности. Это в свою очередь и приводит к ряду экологических проблем.

Рис. 1. Водная система Ладожское озеро – река Нева – Невская губа – восточная часть Финского залива.

В данном исследовании оценивается динамика поступления в Невскую губу растворенных форм пяти тяжелых металлов (железо, медь, свинец, марганец, кадмий) со стоком реки Большой Невы и ее рукавов (Большая Невка, Малая Нева, Малая Невка). В работе использованы данные мониторинга, регулярно проводимого Государственным учреждением Санкт-Петербургский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями (ГУ «Санкт-Петербургский ЦГМС-Р).

Для расчетов были использованы гидрологические и гидрохимические данные ГУ «Санкт-Петербургский ЦГМС-Р» за период с 1990 г. по 2010 г. Расчеты проводили по следующей формуле:

Q = 0,0315∙C_СГ∙R_СГ,

где Q – поступление металла, тонн; C_СГ – средняя за год концентрация металла, мкг/дм³; R_СГ – средний за год расход воды, м³/с.

Результаты расчетов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Динамика поступления металлов в Невскую губу со стоком реки Большой Невы и ее рукавов, тонн/год

По данным таблицы 1 были рассчитаны средние за рассматриваемый двадцатилетний период поступления металлов в Невскую губу (таблица 2). Для этих целей был использован табличный процессор Microsoft Excel [1].

Таблица 2

Среднее поступление металлов в Невскую губу за период с 1990 г. по 2010 г.

Наибольшее количество железа поступило в 1990 г.(12207 тонн), меди – в 2005 г. (478 тонн), свинца – в 1995 г. (397 тонн), марганца – в 2008 г. (1323 тонны) и кадмия – в 1992 г. (41 тонна).

Как следует из данных, приведенных в таблице 2, по количеству поступлений в Невскую губу рассмотренные металлы ранжируются следующим образом:

железо > марганец > медь > свинец > кадмий

Математико-статистический анализ межгодовой динамики поступления тяжелых металлов в Невскую губу со стоком реки Большой Невы и ее рукавов показал отсутствие трендов для железа (r² = 0,11), меди (r² = 0,03), марганца (r² = 0,01) и кадмия (r² = 0,08).