ВВЕДЕНИЕ
Изучение распределения ртути в морских экосистемах в настоящее время является актуальной задачей в связи с её значимостью как индикатора поступления эндогенных флюидов, как поискового критерия на рудные и углеводородные залежи, так и в качестве опасного глобального загрязнителя окружающей среды. В окружающей среде ртуть находится в ультранизких содержаниях. В земной коре ртуть концентрируется в рудных месторождениях полезных ископаемых, преимущественно сульфидных, также она присутствует в угле и нефти. В условиях возрастающего техногенеза происходит перераспределение ртути в окружающей среде. В глобальном масштабе ртуть мигрирует в атмосферном воздухе, куда в свою очередь поступает из природных и антропогенных источников. Конечным пунктом миграции обычно являются донные осадки.
Берингово море — самое большое из дальневосточных морей, омывающих берега России, расположено между двумя материками — Азией и Северной Америкой — и отчленено от Тихого океана островами Командорско-Алеутской дуги. Южнее расположена возвышенность Обручева, которая представляет собой обширное подводное поднятие по изобате 4000 м с глубинами вершинной поверхности порядка 3500 м. Мощность осадочного слоя изменяется от 1000 до 2000 м.
Донные осадки представлены разными генетическими типами: терригенными, биогенными, вулканогенные, а также смешанные осадки, возникшие при одновременном действие нескольких факторов осадкообразования. Широким распространением пользуются разнообразные гранулометрические типы терригенных отложений. На втором месте по распространению стоят биогенные осадки. Большие площади заняты осадками переходного типа от терригенных к биогенным — слабодиатомовыми и слабокремнистыми кремнево-губковыми, слабокарбонатными фораминиферовыми и ракушечными отложениями. В распределении вулканогенных осадков чётко видна связь с современным вулканизмом: они приурочены к восточной части Алеутской гряды, а также к берегам Камачатки [4].
Материал и методика
Пробы донных отложений были получены многотрубным отборником (multi-corer) в 63-м рейсе НИС «Академик М. А. Лаврентьев» в период с 20 июля по 4 сентября 2013 г. (рис. 1). Образцы донных осадков высушивались в течение трёх дней при температуре 50 °С и измельчали в агатовой ступке до фракции 0,032 мм (ситовой контроль). Определение концентрации ртути выполнялось методом пиролиза с использованием атомно-абсорбционного спектрометра РА915+ и приставки ПИРО (ЗАО «Люмэкс-Маркетинг», Санкт-Петербург, Россия). Содержание алюминия было определено методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре iCAP 6500Duo (Thermo Electron Corporation, США) в ДВГИ ДВО РАН. Градуировка проводилась по отечественному государственному стандартному образцу массовой доли ртути (комплект СОРт ГСО 7183–95). Проверка достоверности результатов выполнялась по международным стандартам донных осадков PACS-2 и MESS-3.
Рис. 1. Карта-схема расположения литохимических станций
В отобранных донных осадках преобладает терригенный материал. Незначительную долю составляют биогенные компоненты (диатомеи, радиолярии, спикулы кремневых губок). Местами встречается частицы вулканического стекла. На возвышенностях Обручева и Детройт поверхностные отложения имеют светло-коричневую окраску, на остальных станциях опробования — зелёно-серую или серую с оливковым оттенком. На станции LV63–12 (хребет Ширшова) осадок сложен практически одной пелитовой фракцией, также преобладание этой фракции отмечается на станции LV63–4. Осадки с алеврито-пелитовым и миктитовым с преобладанием алеврита составом находятся на станциях LV63–5, LV63–8, LV63–9, LV63–23, LV63–33, LV63–40. Песчанистые осадки с незначительной примесью тонкого материала распространены на станциях LV63–3, LV63–15, LV63–20, LV63–44.
Результаты и обсуждения
Содержание ртути в донных осадках исследуемой акватории изменяется от 20 до 110 нг/г. В северной части Берингова моря в двух пробах LV63–20 и LV63–23 содержание ртути составило 33 и 53 нг/г соответственно. На хребте Ширшова также отобраны две пробы и содержание в них равнялось 110 нг/г (LV63–12) и 24 нг/г (LV63–15). На склоне вулкана Пийпа (LV63–9) содержание ртути составило 53 нг/г. На прикамчатском склоне содержание ртути варьировало от 20 до 60 нг/г (LV63–3–20 нг/г; LV63–33–58 нг/г; LV63–40–60 нг/г; LV63–44–30 нг/г) и на возвышенностях Обручева и Детройт — от 44 до 79 нг/г (LV63–4–79 нг/г; LV63–5–44 нг/г; LV63–8–44 нг/г).
Распределение ртути подчинено известной закономерности, увеличение её содержания от песков до илов. Содержание ртути в пелитовых осадках находится в переделах 79–110 нг/г (среднее 94 нг/г), в алеврито-пелитовый — от 44 до 60, при среднем 52 нг/г. В песках концентрация ртути не превышала 33 нг/г, при минимальной 20 нг/г и средней 27 нг/г.
Относительно кларка (45 нг/г для земной коры в целом [5] и 56 нг/г для верхней её части [6]) содержание ртути в донных осадках исследуемой акватории находится в близких к нему значениях и имеет невысокую для ртути изменчивость. Для оценки степени концентрирования химических элементов в донных осадках удобно использовать коэффициент обогащения (enrichment factor — EF), который рассчитывался по формуле:
где: Hgпроба — содержание ртути в пробе; Hgкларк — кларк ртути в земной коре; Alпроба содержание алюминия в пробе; Alкларк — кларк алюминия в земной коре.
Нормализация проводилась по алюминию, так как он является литогенным элементом и используется в качестве альтернативы нормализации по гранулометрическому составу. Фоновые содержания ртути в донных осадках Берингова моря отсутствуют, поэтому EF рассчитался относительно верхнего слоя земной коры [5]. Значения EF колеблются около единицы, исключая некоторые пробы (рис. 2), что говорит соответствие содержания ртути в донных осадках исследуемой акватории средним содержаниям для земной коры. Максимальные значения EF наблюдаются в пелитовых осадках, а минимальные в песчанистых. Из этого следует, что накопление ртути связано с сорбционными процессами на поверхности минеральных тонкодисперсных частиц, а также концентрированием её микропланктоном и при его отмирании поступлении в осадок.
Рис. 2. Фактор-обогащения (EF) ртутью донных осадков относительно верхнего слоя земной коры
Содержание ртути в донных осадках западной части Берингова моря и прикамчатского сектора Тихого океана сопоставимо с содержанием ртути в донных осадках дальневосточных морей. Контрастных аномалий свыше 500 нг/г и до 2000 нг/г таких, как в Амурском заливе Японского моря (антропогенные источники) [1] и котловине Дерюгина Охотского моря (природные источники) [3], в Беринговом море не обнаружено, хотя проявление эндогенной активности с выбросом газообразной ртути наблюдается на подводном вулкане Пийпа [2].
Заключение
Проведённые исследования показывают, что содержание ртути в поверхностном слое донных осадков западной части Берингова моря и прикамчатского сектора Тихого океана варьирует от 20 до 110 нг/г, при среднем 50 нг/г, которое соответствует кларку в земной коре. Относительно него пелитовые отложения в незначительной мере обогащаются ртутью, а в песчаных её содержание минимально. Из чего следует предположить, что главным фактором, влияющим на накопление ртути в донных осадках, является гранулометрический состав.
Литература:
1. Аксентов К. И., Астахов А. С. Антропогенное загрязнение ртутью донных осадков залива Петра Великого // Вестник ДВО РАН. 2009. № 4. С. 115–121.
2. Астахов А. С., Иванов М. В., Ли Б. Я. Гидрохимические и атмохимические ореолы рассеяния ртути над гидротермальными источниками подводного вулкана Пийпа (Берингово море) // Океанология. 2011. Т. 51. № 5. С. 879–888.
3. Иванов М. В. Ртуть в донных осадках дальневосточных морей России // Молодой ученый. 2013. № 3. С. 161–165.
4. Лисицын А. П. Процессы современного осадкообразования в Беринговом море. М.: Наука, 1966. 574 с.
5. Сауков А. А., Айдиньян Н. Х., Озерова Н. А. Очерки геохимии ртути. М.: Наука, 1972. 336 с.
6. Wedepohl K. H. The composition of the continental crust // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995. V. 59. № 7. P. 1217–1232.
[1] Автор благодарит д. г.-м.н. С. А. Горбаренко за предоставленные пробы. Исследования выполнены при поддержке гранта РФФИ № 14–05–00723 и подпрограммы ДВО РАН № 15-II-1–001.
