Исследование химического и биологического загрязнения донных отложений и природных вод акватории Калининградского морского канала (в р

Фитопланктон Калининградского морского канала по таксономическому составу  является солоноватоводным. Здесь выявлено 189 видов, разновидностей и форм из 6 систематических отделов и сборной группы жгутиковых водорослей.

Калининградский морской канал, как  и Вислинский залив, характеризуется  высоким уровнем вегетации растительного  планктона. В динамике численности и биомассы планктонной флоры Калининградского морского канала и Вислинского залива, в течение вегетационного периода наблюдается один летний или два максимума, приуроченных к летне-осенним сезонам. Величины численности и биомассы фитопланктона, выявленные в Калининградском морском канале и Вислинском заливе сопоставимы между собой, что свидетельствует о принадлежности обоих водоемов к единой водной экосистеме.

По сапробности акваторию канала необходимо относить к бета-мезосапробной  зоне.

Особенности структуры фитопланктона  Калининградского морского канала, высокие  “взлеты” суммарных значений количественных показателей развития в основном за счет мощной вегетации синезеленых, объясняются значительным его эвтрофированием, которое продолжает усиливаться и позволяет считать канал, как и Вислинский залив, гиперэвтрофным водоемом.

Зоопланктон в Калининградском  морском канале представлен 15 видами, относящимися к трем таксономическим группам: Rotatoria (Коловратки), Cladocera (Ветвистоусые ракообразные) и Copepoda (Веслоногие ракообразные). В летний период в составе зоопланктона отмечались виды-индикаторы повышенной сапробности. Это коловратки Brachionus angularis и Brachionus urceus. Массовое развитие этих видов свидетельствует о наличии органического загрязнения и неблагоприятной экологической ситуации в данном районе.

В целом сезонная динамика численности  и биомассы зоопланктона в КМК  соответствует таковой в прилегающих районах Вислинского залива.

Калининградский морской канал, являясь  краевой частью залива, играет весьма существенную роль в процессах воспроизводства основных видов рыб. В самом канале либо на близлежащей акватории залива, сообщающейся с каналом посредством разрывов между дамбами, происходит нерест, раннее развитие и нагул молоди рыб, причем видовой состав и численность последних вполне сопоставимы с таковыми в самом Вислинском заливе.

2. Методика выполнения работ

2.1. Инженерно-экологическое обследование 
донных отложений акватории

На мелководной части акватории  с глубины 1-2 м пробы грунтов отбирались из скважин ручного бурения (рис. 2.1). На акватории все пробы отбирались из скважин ручного бурения с помощью поршневого пробоотборника. На рис 2.2 представлен внешний вид поршневого пробоотборника. Бурение на акватории производилось с буксируемого понтона (рис. 2.3).

Рис. 2.1  Отбор проб на территории из скважин ручного  бурения.

 

Рис. 2.2  Поршневой пробоотборник.

Рис. 2.3  Отбор проб с понтона.

После отбора, пробы на химический и физико-механический анализы, пробы  на санитарно-бактериологический и токсикологический анализы помещались в пластиковые банки. Визуально определялся примерный литологический состав, цвет, наличие включений, консистенция и запах (при наличии). Привязка точек осуществлялась с помощью спутникового навигатора GPS GEOEXPLORER фирмы TRIMBLE точность привязки 1,6 м.

Схема расположения точек отбора проб и положения профилей разрезов на акватории и прилегающей территории ЗАО «Содружество-СОЯ» представлено на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Схема станций отбора грунтов.

 

2.2. Гидрохимические и  санитарно-бактериологические наблюдения

Для отбора поверхностных проб воды в соответствии с ГОСТ  Р 51592-2000 использовался морской батометр емкостью 1 литр Отбор проб воды выполнялся на 4-х станциях. В их числе были две станции, расположенные относительно зоны складирования грунта выше по течению (ст.S1) и ниже по течению (ст.S4) КМК, а две станции (S0 и S2) находились в створе намывной территории. Работы проводились со льда, в условиях мелководья исследовался только поверхностный горизонт.

В таблице 2.1 приведены характеристики станций и состав выполненных  на них наблюдений. Схема расположения станций контроля на акватории морского канала  представлена на рис. 2.5.

Табл. 2.1 Станции наблюдений в КМК.

Номер станции	Фактические			Выполненный комплекс наблюдений
	Глубина, м	Широта	Долгота
cт.S1	1,8	54° 41,236¢	20°14,269¢	гидрохимия, санитария
cт.S0	1,0	54° 41,336¢	20°13,844¢	гидрохимия, санитария
cт.S2	1,4	54° 41,219¢	20°13,436¢	гидрохимия, санитария
cт.S4	5,3	54° 41,253¢	20°12,803¢	гидрохимия, санитария

Рис. 2.5. Схема станций  наблюдения в Калининградском морском  канале.

 

 

Гидрохимические и санитарно-бактериологическими  наблюдениями в зимних условиях проводились с берегового ледяного припая. В месте организации станций контроля бурились ручным буром лунки во льду для отбора проб воды.

 

Гидрохимические наблюдения.

После поднятия пробоотборника в первую очередь заполнялись емкости  для фиксации растворенного кислорода, а затем для определения других химических показателей. Пробы воды расфасовывались в специально подготовленную посуду, герметически закрывались, маркировались несмывающимися номерами и при необходимости консервировались в соответствии с нормативными документами.

Исследования отобранных проб воды выполнялись химико-экологической лабораторией ОАО «ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ» и ЦЛАТИ по Калининградской области.

Санитарно-бактериологические наблюдения.

Пробы воды для проведения санитарно-бактериологических анализов отбирались на тех же станциях контроля из поверхностного горизонта  с помощью пробоотборника и разливались в бутыли (2 шт. по 0,7 л), доставленные из лаборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Калининградской области», которая и производила обследование вод в дальнейшем.

Анализ проб воды заключался в определении  индекса ЛКП, индекса энтерококков, количества колифагов БОЕ и наличия возбудителей инфекционных заболеваний в соответствии с требованиями СанПиН №4631-88 «Санитарные правила и нормы прибрежных вод морей от загрязнения в местах водопользования населения».

3. Результаты работы

3.1. Обследование грунтов

Лито-геохимическая характеристика грунтов

По результатам визуального  определения, определения гранулометрического  состава проб грунтов в лабораторных условиях,  выделены следующие типы грунтов:

• пески мелкие;
• пески средней крупности;
• супесчаный ил.

На основании дополнительной статистической обработки, проведенной при помощи факторного анализа в программе  STATGRAPHICS, выделенные типы грунта были разделены на несколько дополнительных групп. Использование факторного анализа обусловлено тем, что одной из главных целей данного типа анализа является  определение структуры взаимосвязей между переменными, то есть классификация переменных.

Для проведения факторного анализа  была составлена матрица значений химических компонентов и гранулометрического состава для каждой отобранной пробы грунта. Анализ выделил три фактора, каждому из которых соответствует набор тех компонентов, которые наилучшим образом коррелируют между собой – Фактор 1 (содержание частиц размером менее 0,05 мм, суммарное содержание органических веществ, тяжелые металлы), Фактор 2 (содержание частиц размером более 0,1 мм), Фактор 3 (содержание частиц размером от 2 мм до 1 мм и от 0,1 мм до 0,05 мм). После проведения анализа был построен  график зависимости между полученными значениями факторов и номерами точек, которым эти значения соответствуют (для построения графика использовались значения Фактора 1 и Фактора 2). На основании графика и первоначальной классификации были выделены следующие группы грунта, для которых посчитаны средние значения по всем изученным параметрам:

1 – песок средней крупности  с высоким содержанием средней  песчаной фракции;

2 – песок мелкий;

3 – песок средней крупности  с высоким содержанием мелкой  песчаной фракции;

4 – песок средней крупности с высоким содержанием средней песчаной фракции и большими значениями фактора 1;

5 – песок средней крупности  с высоким содержанием крупной  песчаной фракции;

6 – супесчаный ил;

7 – заторфованные пески и  илы (выделены по высокому содержанию  суммарного содержания органических веществ (13-23%)).

График зависимости между значениями факторов представлен на рис. 3.1.

В табл. 1 Приложения А приведены  средние характеристики грунта по выделенным группам.

По данным химических анализов построены  поверхностные распределения органического вещества, хрома и нефтеуглеводородов, представленые на рис. 1-3 приложения В. Повышенные содержания элементов наблюдаются в супесчаных илах и заторфованных песках.

 

 

Рис. 3.1. Результат факторного анализа (разделение проб грунта по группам).

Оценка степени химической загрязненности

Оценка степени загрязненности проб грунтов произведена в соответствии с СП 11-102-97 «Инженерно-экологические  изыскания для строительства» и  МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест». Согласно данным нормативам были определены коэффициенты концентраций по отношению к фону (Кс) и показатель суммарного загрязнения (Zc). Расчет произведен для неорганических компонентов.

 Показатель суммарного загрязнения  (Zc) рассчитывается по уравнению:

,

где     K_c – коэффициент концентрации химического вещества:  ,

где Сi - определяемое содержание i компонента в грунте;

Сф - значение фонового содержания i компонента в грунте;

n - количество определяемых компонентов.

Оценка степени опасности загрязнения  почв комплексом металлов по показателю Zс проводится по оценочной шкале, приведенной в таблице 3.2.

За фоновые значения были приняты  значения фоновых концентраций для  почв Калининградской области. Расчет приведен в Приложении  С.

Согласно результатам сравнения  с фоном, грунты относятся к категории загрязнения «Допустимая». Исключение составляют две пробы торфа, отобранные с поверхности в точках КС-7 и КС-8.  В этой пробе категория загрязнения «Умеренно опасная».

 

 

Табл. 3.1. Оценочная шкала  опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (Zc).

Категории загрязнения почв	Величина Zс	Изменения показателей здоровья населения  в очагах загрязнения
Допустимая	Менее 16	Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений
Умеренно опасная	16-32	Увеличение общей заболеваемости
Опасная	32-128	Увеличение общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей  с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы
Чрезвычайно опасная	Более 128	Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение токсикозов беременности, числа преждевременных  родов, мертворождаемости, гипотрофий новорожденных)

 

По индивидуальным компонентам  превышения над фоновыми концентрациями зафиксированы в супесчаных илах и заторфованных песках практически по всем изученным элементам в 2-5 раз.

Относительно ПДК превышения зафиксированы  по нефтеуглеводородам в супесчаных илах и заторфованных песках.

Оценка токсичности  грунтов

Класс опасности отходов устанавливается  по степени возможного вредного воздействия на природную среду при непосредственном или опосредованном воздействии опасного отхода на нее в соответствии с критериями, приведенными в табл. 3.2. Класс опасности для отобранных образцов донных осадков определялся расчетным и экспериментальным методом. Расчет класса опасности грунтов в соответствии с «Критериями отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды» (утвержденными приказом Министерства природных ресурсов России № 511 от 15 июня 2001 года) приведен в Приложении Д.

Табл. 3.2  Критерии отнесения  опасных отходов к классу опасности  для окружающей природной среды.

п/п	Степень вредного воздействия  опасных отходов на окруж.  прир. среду	Критерии отнесения  опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды	Класс опасности отхода для окружающей природной среды
1.	Очень высокая	Экологическая система необратимо нарушена. Период восстановления отсутствует	I класс чрезвычайно опасные
2.	Высокая	Экологическая система сильно нарушена. Период восстановления не менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия	II класс высокоопасные
3.	Средняя	Экологическая система нарушена. Период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника	III класс умеренно опасные
4.	Низкая	Экологическая система нарушена. Период самовосстановления не менее 3-х лет	IV класс малоопасные
5.	Очень низкая	Экологическая система практически  не нарушена	V класс практически неопасные

 

Для подтверждения полученных расчетным  методом результатов, был проведен экспериментальный метод. Экспериментальный метод отнесения отходов к классу опасности для окружающей среды осуществлялся в лаборатории ФГУ «ЦЛАТИ по Северо-западному ФО». Он основывался на биотестировании водной вытяжки отходов. При определении класса опасности отхода для ОПС с помощью метода биотестирования водной вытяжки применяется не менее двух тест - объектов из разных систематических групп (дафнии и инфузории, цериодафнии и бактерии или водоросли и т. п.). За окончательный результат принимается класс опасности, выявленный на тест - объекте, проявившем более высокую чувствительность к анализируемому отходу. По результатам эксперимента в лаборатории, при использовании трех тест-объектов (культуры люминесцентных бактерий, Daphnia magna, Chlorella vulgaris) вредное воздействие отсутствует при тестировании неразбавленной водной вытяжки (V класс опасности). Исследованные донные отложения нетоксичны.