ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ АПШЕРОНСКОГО ПОЛУОСТРОВА.

С. Р. Гаджиева, Н. Т. Шамилов, Д. А. Гулиев,

Л. Р. Садыхова, А. Г. Гусейинли А. Ф. Аминбеков

Бакинский Государственный Университет, Каспийская Экологическая Лаборатория

 

 

В исследуемой работе рассматривается динамика горизонтального изменения физико-химических параметров и биогенных элементов в зависимости от точки сбора образцов. Образцы отбирались на расстоянии 0.2, 1, 5, 10, 25 км от берега моря по направлению вглубь моря. В результате проведенных исследований была установлена взаимосвязь между концентрацией исследуемых веществ и расположением точки отбора образцов. При отборе водных образцов параллельно проводились измерения физико-химических показателей воды, химического и биохимического потребления кислорода.

 

Ключевые слова: физико-химические показатели воды, биогенные элементы, Каспийское море, Апшеронский полуостров.

 

1. Введение

 

Каспийское море включает в себя три природных комплекса: Северный, Средний и Южный Каспий. Они обладают характерными чертами и особенностями, что обуславливается экологическими, геологическими, гидроклиматическими, антропогенными факторами. Во все исторические времена Каспийское море было самым богатым водоемом, отличавшимся, прежде всего своей биологической продуктивностью [1].  Замкнутое внутриматериковое положение Каспия определяет значительную зависимость состояния его экосистем от абиотических (сток рек, осадки, испарение, тепловой режим) и антропогенных факторов (изменение количества и качества речного стока, хозяйственная деятельность на акватории водоема). Следствием таких обстоятельств является высокий динамизм гидролого-гидрохимического режима моря, его уровня, видового состава и численности гидробионтов, степень загрязнения вод, определяющих интенсивность продукционных процессов в водоемах. Биогенные элементы являются одними из основных условий развития жизни в водоеме. Они обеспечивают, при наличии других благоприятных факторов среды, нормальный рост живых организмов, их размножение, а характер пищи в значительной мере обуславливает качественный состав организмов, населяющих водоем [2].  Особенно скудны сведения о закономерностях распределения биогенов в Среднем и Южном Каспии и уровне участия в данных процессах основных минерализаторов. В этой связи изменение закономерностей продуцирования органического вещества фитопланктоном и деструкции органического вещества в воде, как основы формирования общей биологической продуктивности Каспийского моря, является в современных условиях весьма актуальным.

 

Целью этой работы является количественное изучение пространственного распределения биогенных элементов и физико-химических параметров  на акватории Апшеронского полуострова.

 

 

2. Материалы и методы.

 

Мониторинг продолжался с мая по июль 2012 года, во время которого были отобраны образцы воды с 16 точек прибрежной зоны Апшеронского полуострова. Образцы воды отбирались на расстоянии 0.2, 1, 5, 10, 20  километров вглубь моря от прибрежной зоны Апшеронского полуострова.  Водные образцы отбирались с помощью специального пробоотборника «12 L Niskin.

Детальная информация о расстояние от берега моря и глубины сбора образцов представлена  в таблице 1, графическое расположение точек сбора образцов представлено на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           Табл. 1 Растояние от берега моря и глубина собранных образцов.

 

Образец

Расстояние          от берега (км)

Глубина (м)

Образец

Расстояние          от берега (км)

Глубина (м)

A1

0,2

0,5

C1

0,2

1,5

A2

1,0

4,0

C2

1,0

6,5

A3

5,0

3,0

C3

5,0

10

A4

10

10,5

C4

10

10,5

A5

20

19

C5

15

20

B1

0,2

0,5

D1

0,2

0,5

B2

1,0

7,0

D2

1,0

7,0

B3

5,0

6,0

D3

5,0

9,0

B4

10

12

D4

10

10

B5

27

19

D5

15

21

 

 

 

 

Рис. 1 Графическое расположение точек сбора образцов.

 

 

Анализ проб проводился в Каспийской Экологической Лаборатории CEL, используя общепринятые международные процедуры.

Анализ физико-химических показателей воды проводился с использованием портативного мультиметра  Sension (HACH). Мутность анализировалась нефелометрическим методом. Анализ биогенных элементов проводился с использованием спектрофотометрических методов на спектрофотометре CECIL 4004.

 

3. Результаты и обсуждение.

 

При отборе водных образцов параллельно проводился анализ физико-химических показателей воды, результаты проведенных измерений представлены в таблице 2.

 

                                                                              Табл. 2 Физико-химические показатели воды

 

#

Темп. оС

pH

Редокс потенциал mV

Растворенный кислород  мг/л

Мутность   NTU

Соленость ‰

ПроводимостьmS/cm

A1

26,6

8,0

-73,0

5,6

3,88

8,8

15,1

A2

26,5

8,3

-89,0

5,5

3,02

10,2

17,3

A3

26,4

8,4

-94,0

6,0

<1.0

11,0

18,6

A4

26,5

8,3

-89,0

5,3

1,08

11,0

18,6

A5

26,3

8,4

-94,0

6,7

0,6

11,2

18,9

B1

26,8

8,0

-76,0

5,9

10,9

10,9

15,5

B2

26,5

8,3

-92,0

5,8

1,23

11,1

18,8

B3

26,4

8,3

-94,0

6,0

1,53

11,2

18,9

B4

26,7

8,3

-91,0

5,9

1,33

11,2

18,9

B5

26,5

8,3

-92,0

5,7

0,56

11,4

19,2

C1

26,3

8,4

-96,0

6,4

10,8

11,2

18,9

C2

26,4

8,3

-91,0

6,1

1,9

11,2

18,9

C3

26,7

8,4

-93,0

6,1

1,9

11,2

18,9

C4

26,9

8,3

-93,0

6,7

2,1

11,3

18,9

C5

26,4

8,4

-93,0

6,7

0,4

11,7

19,5

D1

26,4

8,4

-95,0

6,4

1,79

11,5

19,3

D2

26,5

8,3

-92,0

6,4

1,78

11,5

18,2

D3

26,3

8,4

-98,0

5,9

1,28

11,2

18,9

D4

26,4

8,4

-97,0

6,7

1,69

11,3

19,0

D5

26,3

8,4

-98,0

6,5

1,02

11,4

19,2

 

 

Температура: Как известно из литературных источников температурный режим Каспийского моря своеобразен и отличается неоднородностью в его различных участках. Но летом обычно происходит выравнивание температуры воды в поверхностном слое всего Каспия. По некоторым данным на протяжении всего года, средняя величина изменений температуры воды на поверхности в среднем и южном Каспии одинаковая и составляет соответственно 18 и 17.5 С. [3]. В поверхностном слое западной части южного Каспия температура воды в 1991 г. изменялась от 13.6 до 290 С. В том числе весной 13.6-16.1 0С, летом 23.8-29 0С, и осенью 18,5-18.8 0С. Более детальных данных о температурном состоянии исследуемой нами зоны в литературе не найдено. Что вызывает интерес, в связи, с чем данный вопрос также рассматривается в настоящей статье.

По полученным нами данным, было определено, что температура поверхностного слоя акватории Апшеронского полуострова в среднем колеблется от 26,3-26,9 0С.

            Нами было выяснено, что среднее значение pH для изучаемой территории составляет 8.3. Как известно из литературных источников, pH значение для Каспийского моря не является постоянным и колеблется  в пределах 8.6-9.2 для поверхностных вод среднего и южного Каспия и 7.8-8.2 для придонных вод.

            Как известно соленость Каспийского моря отличается от океанической и Черного моря по соотношению отдельных солей и их сумме. Воды Каспия относительно бедны по сравнению с океаническими ионами натрия и хлора, а также сульфатами. По классификации вод, по солености Каспийское море относиться к мезогалинной зоне, где соленость воды составляет от 3 до 16 ‰.

            Содержание кислорода в воде определяется интенсивностью протекающих в ней физических и биохимических процессов. К первым относиться газообмен между морем и атмосферой, а также перенос кислорода водными массами. Ко вторым выделение кислорода при фотосинтезе и потребление его при биохимических процессах.

В южном Каспии зимой наблюдается пресыщение кислородом поверхностного слоя воды. Это объясняется тем, что в южном Каспии фотосинтез происходит также и зимой. Летом же содержание кислорода в южном Каспии составляет 5.2-6.4 мг/л, что объясняется повышением температуры воды.  Полученные нами данные показывают, что концентрация растворенного кислорода колебалась в пределах от 5.5 до 6.7 мг/л, что на 0.3 мг/л больше результатов исследования 1991 года.

            Как известно из литературных источников, биогенные вещества в Каспийское море вносятся реками и промышленными сточными водами, после чего они ассимилируются водорослями. Затем в результате разложения отмирающих водорослей эти вещества вновь поступают в воду и вновь потребляются водорослями. Главным источником поступления биогенных элементов в Каспий, является река Волга, Кура и промышленные сточные воды прикаспийских государств.

Результаты проведенных исследований по выявлению концентрации биогенных элементов, наглядно представлены в таблице 3.

Модельный расчет, проделанный  нами   исследований по  распространения биогенных            

                      элементов наглядно представлен на рисунке 2.

            

              

                           (а)                                                                                 (б)

         

                             (в)                                                                              (г)

 

Рис. 2. Моделирование распределения биогенных элементов на изучаемой территории.

(а) нитриты - мкг/л, (б) нитраты - мкг/л, (в) аммоний - мкг/л, (г) фосфор - мкг/л.

Х, Y – координаты точек. Концентрация дана в столбике  справа.

 

                                                      Табл. 3 Концентрация биогенных элементов

 

Станция

NO2-N  мкг/л       

NO2+3-N мкг/л       

NH4-N          мг/л             

PO4-P          мкг/л           

SiO2-Si          мг/л          

A1

199

497

1,04

449

1,90

A2

109

187

0,09

28,7

0,91

A3

0,64

<10

0,01

21,0

0,31

A4

0,64

<10

<0,01

20,3

0,30

A5

<0,2

<10

<0,01

1,80

0,10

B1

9,12

28

0,38

118

0,40

B2

1,38

27

0,03

43,1

0,59

B3

1,02

17

0,01

38,3

0,33

B4

0,78

<10

<0,01

32,5

0,33

B5

<0,2

<10

<0,01

2,90

0,12

C1

2,24

22

0,03

60,2

0,29

C2

1,18

<10

0,01

48,0

0,22

C3

1,36

<10

0,01

45,0

0,28

C4

0,84

<10

<0,01

37,4

0,12

C5

<0,2

<10

<0,01

2,50

0,11

D1

1,20

<10

<0,01

32,6

0,28

D2

1,20

<10

<0,01

35,5

0,31

D3

0,90

<10

<0,01

35,8

0,32

D4

0,80

<10

<0,01

35,2

0,27

D5

<0,2

<10

<0,01

3,20

0,1

 

 

 

 

 

Табл. 4 Концентрация биохимического и химического потребления кислорода.

 

Станция

БПК-5, мг/л

ХПК, мг/л

A1

5,5

9,0

A2

1,3

6,6

A3

<0,5

4,9

A4

<0,5

5,6

A5

<0,5

<4,0

B1

2,2

5,9

B2

<0,5

<4,0

B3

<0,5

<4,0

B4

<0,5

<4,0

B5

<0,5

<4,0

C1

1,1

<4,0

C2

0,96

<4,0

C3

0,6

<4,0

C4

<0,5

<4,0

C5

<0,5

<4,0

D1

0,95

<4,0

D2

0,8

<4,0

D3

0,55

<4,0

D4

<0,5

<4,0

D5

<0,5

<4,0

 

 

Выводы

 

Как видно из полученных графиков. Основной приток биогенных элементов наблюдается в точке A1. Содержание нитритов в этой точке достигает значения в 199 мкг/л. Содержание нитратов достигает 497 мкг/л. Аммоний был определен в концентрации 1 мг/л,  фосфаты также имели завышенное значение равное 449 мкг/л. Вероятнее всего это может быть связано с расположенным в этой точке нефтеперерабатывающего предприятия с отводами для сточных вод - Кишлинской трубопроводной развязки (Баку-Ха­таи).

 

 

 

Литература

1. Бердичевский, Яблонская, 1973; Зонн, 2004

2. Бруевич, Иваненков, 1971; Баранов, 1978; Гутельмахер, 1983; Леонов, Назаров, 2001; Леонов, 2002; Панамарин, 2007

3. А. Касымов. Нефть и биоресурсы Каспийского моря. 2001

4. Касымов А.Г. гидрохимическая характеристика среднего и южного Каспия. Наука 1968.

5. Касымов.А.Г. Софиев. З.П. Закономерности распределения гидрохимических элементов

в западном побережье среднего и южного Каспия. Изд-во АН  Азерб. ССР 1967.

6. Страдомская А.Г. Семенов. А.Д. Уровень загрязненности воды и донных отложений мелководных участков Каспия нефтепродуктами. Тез. 2-ой всесоюз. Конфер. По водной токсикологии. СПб 1991.

7. Mekhtiev A.Sh. Gul. A.K. Ecological problems of the Caspian sea and perspectives on possible solution. In. scientific, environmental, and political issues in the circum-Caspian region 1997.

8. R. Mammadov.  Resultant scheme of sea surface currents of Caspian Sea. Institute of Geography NASA   2000

9. Atamuradova, I., Climate change and vulnerability assessment report for the Caspian basin (Turkmenistan)

10. CEP (2002). Transboundary Diagnostic Analysis for the Caspian Sea. First and Second Volume. UNDP, UNEP, TACIS, WB, GEF and UNOPS

11. CEP (2007b). National Caspian Action Plan of the Republic of Azerbaijan (2007-2017), Ministry of Ecology and Natural Resources, Republic of Azerbaijan

12. EIA. Caspian Sea Region: Survey of Key Oil and Gas Statistics and Forecasts, July 2006.

13. The Ministry of Ecology and Natural Resources of Azerbaijan republic, http://www.eco.gov.az/en/emm-struktur.php

14. Saria Tariel Mamedli, Report on Fishery in Azerbaijan, Economics of Biodiversity Utilization, Caspian Environment Programme, 2009

15. State Statistical Committee of the Republic of Azerbaijan, Statistical Yearbook of Azerbaijan 2008, in http://www.azstat.org/publications/yearbook/SYA2008/en/index.shtml (last accessed 05 November 2010)

16. WHO (2010), World Health Statistics 2010, Waddel, T. (ed), WHO press Geneva, Switzerland, in http://www.who.int/whosis/whostat/EN_WHS10_Full.pdf (last accessed 05 November 2010)

17. CEP (2005). Study and Survey Project to Determine the Fluxes of Major Contaminants from the Kura to Caspian Sea (Mingechaur Reservoir to Kura River Delta), Final Report of the project Ref.Rer/03/G31(00034997), Ecological Society “Ruzgar” Baku

18. Каспийское море, состояние окружающей среды. Доклад временного Секретариата Рамочной конвенции по защите морской среды Каспийского моря и бюро управления и координации проекта «КАСПЭКО».

19. Блатов А. С., Косарев А. Н. Течение каспийского моря. -кн. Каспийское море. Гидрология и гидрохимия. М. наука 1986.

20. Бруевич С.В. Гидрохимия среднего и южного Каспия М. 1937