Экспедиционные исследования СО ФГБУ «ГОИН» в районе сбросов очистных сооружений, выполненные 16-18 июля 2021 г. на НИС «Пеленг»

16-18 июля 2021 г. была проведена комплексная гидролого-гидрохимическая съемка в прибрежной зоне Севастопольского региона в районах сброса канализационных очистных сооружений (КОС). Работа была выполнена при финансовой поддержке РФФИ (научный проект 20-45-920016 р_а «Исследование изменения гидролого-гидрохимических характеристик и качества морской среды под воздействием диффузных источников загрязнения в Севастопольском регионе и выработка практических рекомендаций по снижению экологических рисков»).

Состав экспедиции:

Дьяков Н.Н. – руководитель экспедиции, директор СО ФГБУ «ГОИН»
Мальченко Ю.А. – зав. ЛХМ СО ФГБУ «ГОИН»
Липченко А.Е. – с.н.с. ЛГМ СО ФГБУ «ГОИН»
Белогудов А.А. – н.с. ЛГМ СО ФГБУ «ГОИН»
Жиляев С.А. – м.н.с. ЛХМ СО ФГБУ «ГОИН»
Жиляев Д.А. – м.н.с. ЛГМ СО ФГБУ «ГОИН»
Падалка Ю.В. – археолог
Дьяков В.Н. – матрос НИС «Пеленг»
Зубачук Н.Ф. – капитан НИС «Пеленг»

В результате экспедиции проведены:

— гидрологические работы;

— взяты пробы воды для гидрохимических исследований.

Было выполнено 42 гидрологических и гидрохимических станций. На всех станциях были взяты гидрохимические пробы, проводились измерения температуры и солености на горизонтах от поверхности до дна с помощью высокоточных CTD зондов СТD-48, Valeport, а также измерения течений и мутности с использованием зонда Valeport, относительной прозрачности (диск Секки) и цветности вод (по шкале цветности). Гидрологические измерения сопровождались попутными метеорологическими наблюдениями.

Исследования проводились в прибрежной зоне в районе мыса Лукулл и Маргопуло, пгт Кача, Любимовка и Учкуевка, КОС «Северные», бухт Стрелецкой, Омеги, Камышовой, мыса Херсонес, КОС «Южные», Фиолента, КОС Балаклавы, мыса Айя, КОС Ласпи, см. рисунок 1.

Краткие результаты: Гидрологические исследования. Получены данные по вертикальному распределению температуры, солености и плотности морских вод, поверхностных и глубинных течений, прозрачности и цветности морской воды, метеорологических характеристик.

На рисунке 2 приведены вертикальные профили распределения температуры, солености и условной плотности, полученные по результатам съемки 16 июля от бух. Стрелецкой до бухты Ласпи, выполненной СО ФГБУ «ГОИН» на НИС «Пеленг».

Рисунок 1 – Схема выполненных гидролого-гидрохимических станций во время экспедиционных исследований СО ФГБУ «ГОИН» на НИС «Пеленг» 16-18.07.2021 г.: (а) от бухты Стрелецкая до бухты Ласпи; (б) от бухты Стрелецкая до мыса Лукулл

Рисунок 2 – Вертикальные профили распределения температуры (красная линия), солености (синяя линия) и условной плотности (коричневая линия) по результатам съемки на НИС «Пеленг» 16 июля 2020 г. от бухты Стрелецкая до бухты Ласпи

В вертикальном распределении температуры воды в районе исследований 16 июля 2021 г. (рисунок 2) на всех станциях прослеживается термоклин в слое глубин 15 – 35 м, температура на поверхности изменялась от 24,2 до 26,3 °С. Вертикальные градиенты температуры в термоклине достигали 2,5 °С/м. Верхний слой воды был прогрет до глубин 15 – 18 м, где температура воды составляла 22,0 – 25 °С. В придонных слоях на глубоководных станциях температура воды понижалась до 8,8 – 9,2 °С. Карты пространственного распределения температуры воды 16 июля представлены на рисунках 3, 4.

Соленость в поверхностном слое была пониженной и изменялась в пределах от 17,86 до 17,98 ‰ (рисунок 5). На вертикальном профиле солености (рисунок 6) отмечался сформированный мощный галоклин, расположенный в слое 15 – 35 м, совпадающим с положением термоклина и пикноклина. Вертикальный градиент солености достигал 0,11 ‰/м. В придонном слое на глубине 70 м соленость повышалась до 18,62 ‰, а на 90 м достигала 18,82 ‰. На большинстве станций верхняя граница галоклина была расположена на глубине 20 м. Поле солености в верхнем 20-метровом слое было однородно, средняя соленость слоя составляла в среднем 17,90 ‰. В пространственном распределении поле солености в поверхностном слое достаточно однородно, при этом наиболее низкие значения солености (17,86 ‰) наблюдались у мыса Фиолент, и в районе Балаклавы. Несколько повышенная соленость в поверхностном слое отмечалась на взморье в районе бухт Казачья и Камышовая.

Рисунок 3 – Распределение температуры (°С) воды в поверхностном слое 16 июля 2021 г.

Рисунок 4 – Вертикальное распределение температуры (°С) воды на разрезе по широте от мыса Херсонес до бухты Ласпи 16 июля 2021 г.

Рисунок 5 – Распределение солености (‰) воды в поверхностном слое 16 июля 2021 г.

Рисунок 6 – Вертикальное распределение солености (‰) воды на разрезе по широте от мыса Херсонес до бухты Ласпи 16 июля 2021 г.

18 июля 2021 г. сотрудниками СО ФГБУ «ГОИН» была выполнена гидролого-гидрохимическая съемка от м. Тюбек до м. Коса Северная на 26 станциях.

Распределение температуры воды по вертикали на глубоких, удаленных от берега станциях с глубинами до 65 м (рисунок 7), характеризовалось хорошо прогретым верхним слоем воды до 10 – 15 м с температурой 24 – 25 °С. В слое 15 – 40 м наблюдался хорошо выраженный сезонный термоклин с максимальными градиентами температуры 0,6 – 0,8 °С/м. Температура воды понижалась с 25,0-25,5 °С на поверхности до 9,0 °С на глубинах 50 – 65 м. На станциях, близких к берегу, температура в поверхностном слое изменялась незначительно – от 24,8 до 26,5 °С, термоклин на большинстве станций практически не прослеживался, температура понижалась от поверхности до дна от 25 – 26 до 21 – 24 °С.

18 июля в поверхностном слое на большинстве станций соленость была в пределах от 17,90 до 17,98 ‰, повышаясь на неглубоких прибрежных станциях до 18,00-18,06 ‰ (рисунок 7). В халинной вертикальной структуре вод на глубоких станциях в слое 20 – 40 м наблюдался галоклин с градиентом около ~0,03 ‰/м, при этом на неглубоких прибрежных станциях (рисунок 8) в вертикальной структуре солености галоклин, как и термоклин был не выражен. Следует отметить низкие значения солености для июля, что обусловлено аномальным количеством осадков, выпадавших на Крымском полуострове в летние месяцы 2021 г. и вызвавших мощные паводки на реках, в том числе расположенных непосредственно в районе исследований (р. Бельбек и р. Кача).

Рисунок 7 – Вертикальные профили распределения температуры (красная линия), солености (синяя линия) и условной плотности (коричневая линия) на 9 удаленных от берега гидрологических станциях от м. Тюбек до м. Коса Северная 18 июля 2021 г.

Рисунок 8 – Вертикальные профили распределения температуры (красная линия), солености (синяя зеленая линия) и условной плотности (коричневая линия) на 17 прибрежных гидрологических станциях от м. Тюбек до м. Коса Северная 18 июля 2021 г.

Гидрохимические исследования. На станциях гидрохимического мониторинга был определен комплекс стандартных гидрохимических показателей (растворенный кислород, БПК₅, рН, щелочность, минеральный и общий фосфор, нитритный, нитратный, аммонийный и общий азот, кремний, взвешенные вещества), а также загрязняющих веществ (АПАВ, нефтепродуктов и тяжелых металлов). Всего было выполнено 1570 элемент-определений.

Распределение величин насыщения кислородом прибрежных вод Севастополя показано на рисунке 9. Низкие концентрации растворенного кислорода на поверхностном горизонте наблюдались в районе Балаклавы. На остальной части акватории насыщение вод кислородом было близко к 110 %нас. На придонном горизонте, за исключением небольшого участка акватории вблизи устьев р. Бельбек и Кача, а также в районе б. Ласпи, концентрация растворенного кислорода была ниже его растворимости. Области с величиной насыщения менее 90 % занимали большую часть акватории взморья Севастополя.

Рисунок 9 – Распределение концентрации растворенного кислорода (%нас.) на поверхностном (а) и придонном (б) горизонтах в июле 2021 г.

Высокие значения БПК₅ наблюдались у северо-западного побережья Севастополя, в районе впадения р. Бельбек и Кача, а также в районе Балаклавы (см. рисунок 10). В последнем случае можно предположить, что источником загрязнения являлся выпуск неочищенных стоков Балаклавской КОС-11. Аналогичная аномалия наблюдалась и на придонном горизонте.

Причиной роста загрязнения вод в северо-западном районе шельфа Севастополя являлся вынос легкоокисляемых органических веществ с поверхностным стоком после выпадения аномально высокого количества осадков.

Рисунок 10 – Распределение величин БПК₅ (мгО₂/дм³) на поверхностном (а) и придонном (б) горизонтах в июле 2021 г.

В целом, на поверхностном и придонном горизонтах величина общей щелочности изменялась в пределах 3,3 — 3,6 ммоль/дм³ (см. рисунок 11). Более высокие значения показателя, связанные с увеличением продуктивности вод, наблюдались в районе Ласпинской бухты, а также в районе выпуска КОС-2 (Северные) и вблизи устьев малых рек.

Воды поверхностного горизонта были обеднены минеральным фосфором (см. рисунок 12), что является характерным для летнего сезона, когда большая часть фосфора (и других биогенных элементов) переходит в связанную элементорганическую форму. На придонном горизонте высокие концентрации фосфатного фосфора наблюдались у южного побережья Гераклейского полуострова, на горизонтах свыше 40 м, а максимальное значение было обнаружено в районе Василевой балки.

Концентрация нитритного азота во всех проанализированных пробах была ниже предела количественного определения. Относительно высокие величины концентрации нитратного азота (~500 мкг/дм³) были обнаружены в устье р. Бельбек. На остальной акватории концентрация нитратного азота не превышала 50 мкг/дм³ при ПДК=9000 мкг/дм³.

Рисунок 11 – Распределение величин общей щелочности (ммоль/дм³) на поверхностном (а) и придонном (б) горизонтах в июле 2021 г.

Рисунок 12 – Распределение концентрации фосфатного фосфора (мкг/дм³) на поверхностном (а) и придонном (б) горизонтах в июле 2021 г.

Летом 2021 г. характер распределения величин концентрации аммонийного азота на взморье Севастополя соответствовал сезонным нормативам (рисунок 13). Высокие значения показателя наблюдались на придонном горизонте в районе выпуска КОС-1. На остальной части акватории наблюдалось незначительное повышение концентрации аммонийного азота вблизи устьев р. Бельбек и Кача, а также в районе КОС-12 (м. Маргопуло).

Рисунок 13 – Распределение концентрации аммонийного азота (мкг/дм³) на поверхностном (а) и придонном (б) горизонтах в июле 2021 г.

Превышение ПДК нефтепродуктов (0,05 мг/дм3) наблюдалось на поверхностном горизонте в южной части взморья Севастополя. Как видно из данных рисунка 14, высокий уровень загрязнения наблюдался в районе м. Фиолент, а также в районе м. Айя и Ласпинской бухты. Также, превышение ПДК было зафиксировано в пробах, отобранных на взморье бухт Омега – Карантинная, в районе якорной стоянки. Такой характер распределения показателя указывает на то, что основным источником загрязнения вод являлись сбросы с судов.

Рисунок 14 – Распределение концентрации нефтепродуктов (мг/дм³) на поверхностном (а) и придонном (б) горизонтах в июле 2021 г.

В северо-западной части шельфа Севастополя концентрация АПАВ, по данным полученным в аккредитованной лаборатории ЦЛАТИ, были ниже предела количественного определения и ПДК (100 мкг/дм³). В южной части полигона превышения норматива наблюдались у КОС Ласпи (125-162 мкг/дм³), у м. Айя (138 мкг/дм³) и на придонном горизонте, у выпуска КОС Балаклавы (172 мкг/дм³). Также высокое загрязнение отмечалось на придонном горизонте в районе м. Херсонес (185 мкг/дм³). Вероятными источниками загрязнения придонного горизонта в районе м. Айя и Херсонес являются выпуски сточных вод КОС Балаклавы и «Южные» соответственно.