Библиографическое описание:

Германова А. В. Поступление тяжелых металлов в Невскую губу со стоком реки Невы и ее рукавов // Молодой ученый. — 2012. — №1. Т.1. — С. 73-76.

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∙CСГRСГ,

где Q – поступление металла, тонн; CСГ – средняя за год концентрация металла, мкг/дм3; RСГ – 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

Год

железо

медь

свинец

марганец

кадмий

1990

12207

356

285

1250

31

1991

4396

361

182

1135

31

1992

3949

391

342

841

41

1993

3484

296

337

1011

39

1994

3800

293

316

324

35

1995

3958

316

397

534

36

1996

3056

230

250

254

24

1997

3049

227

145

244

12

1998

3571

251

133

220

13

1999

3438

210

152

304

15

2000

3980

363

255

433

31

2001

4920

406

184

303

33

2002

6681

315

146

395

28

2003

5243

353

158

457

12

2004

6463

368

242

514

24

2005

5625

478

322

412

39

2006

3666

105

127

1085

29

2007

5886

389

157

194

26

2008

8388

195

107

1323

29

2009

9090

245

132

647

24

2010

9363

286

188

785

22


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.

Металл

железо

медь

свинец

марганец

кадмий

Q, тонн/год

5439(4310÷6568)

306(266÷346)

217(177÷257)

603(436÷770)

27,3(23,3÷31,3)


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).

Рис. 2. Динамика поступления растворенной формы железа за период с 1990 г. по 2010 г.

Рис. 3. Динамика поступления растворенной формы меди за период с 1990 г. по 2010 г.


Некоторый тренд уменьшения поступления зафиксирован для свинца (r2 = 0,31). Здесь r2 – коэффициент детерминации (объяснимая доля разброса данных относительно линии регрессии).

Р
ис. 4. Динамика поступления растворенной формы свинца за период с 1990 г.

по 2010 г.

Во всех случаях наибольшее количество металлов поступает со стоком Большой Невы (таблица 3).

Таблица 3

Распределение среднего поступления металлов по водотокам (1990-2010 гг.)

Водоток

железо

медь

свинец

марганец

кадмий

Большая Нева

3572

199

137

423

17,7

Малая Нева

965

57

44

87

5,4

Малая Невка

714

40

27

72

3,3

Большая Невка

188

11

8

22

1,0


Несмотря на принятую в марте 1974 г. представителями стран Балтики конвенцию по охране морской среды Балтийского моря (Хельсинкская конвенция) основные экологические проблемы Балтики остаются весьма актуальными. При этом одной из главных экологических проблем как Балтийского моря в целом, так и восточной части Финского залива, включая Невскую губу, остается химическое загрязнение. Результаты исследования говорят о незначительном снижении поступления тяжелых металлов в Невскую губу со стоком реки Невы и ее рукавов за последние двадцать один год.


Литература:

  1. Макарова Н.В., Трофимец В.Я. Статистика в Excel: Учебное пособие. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 368 с.

  2. План действий ХЕЛКОМ по Балтийскому морю // Министерское заседание ХЕЛКОМ. Краков, Польша, 15 ноября 2007 г. – 97 с.

  3. Фрумин Г.Т. Экологическая химия и экологическая токсикология: Учебное пособие. – РГГМУ, 2002. – 204 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle