Экспедиционные исследования СО ФГБУ «ГОИН» в районе залива Сиваш (2022 год)

29 апреля, 27 мая, 05 июля и 30-31 августа 2022 г. с использованием легкомоторных средств был выполнен цикл экспедиционных гидролого-гидрологических исследований залива Восточный Сиваш.

Состав экспедиций:

Дьяков Н.Н. – 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»
Дьяков В.Н. – техник ЛГМ СО ФГБУ «ГОИН»
Жиляев П.А. – водитель

В результате экспедиционных исследований были проведены:

— гидролого-гидрохимические съемки;

— исследования устьевой зоны реки Салгир и распространения пресных вод (плюма) в примыкающих к устью районах Сиваша;

— литодинамические исследования (съемки с БПЛА, промерные работы на пересыпи Арабатская стрелка).

Краткие результаты:

Гидрологические условия.

29 апреля 2022 г. Сотрудниками СО ФГБУ «ГОИН» выполнена гидрологическая съемка в прибрежной зоне зал. Сиваш в районе устья р. Салгир. В задачи экспедиции входило определение границ распространения пресных вод реки в зал. Сиваш, получение термохалинной структуры вод в районе взаимодействия речных вод с гиперсолеными водами залива. Перед выполнением съемки был осуществлен запуск БПЛА с целью визуального определения границ распространения плюма пресных вод и корректировки схемы гидрологических станций. Всего выполнено 24 гидрологические станции, схема расположения которых представлена на рисунке 1

Измерения гидрологических параметров (температуры, солености и плотности) на станциях 3 – 24 выполнялись от поверхности до дна с помощью зонда CTD – 48. Одновременно проводились замеры расходов р. Салгир на двух створах (станции 1 – 2) – непосредственно в рукаве, в районе выхода речных вод в залив (ст. 2) и выше по течению р. Салгир с моста (ст. 1), см. рисунок 1.

Для измерения течений на створах применялась гидрометрическая вертушка ИСТ-1. Расход р. Салгир во время съемки (4,99 м³/с) был существенно выше среднемноголетнего расхода реки для апреля, составляющего за период 1933 – 2020 гг. величину 3,71 м³/с.

Устьевая зона р. Салгир вблизи Шакалинского сужения зал. Сиваш многорукавная, подтопленная в результате повышенного стока реки и периодических нагонов уровня сивашских вод под действием ветров восточных направлений.

Рисунок 1 – Схема выполненных гидрологических станций во время съемок СО ФГБУ «ГОИН». Рисунок слева – 29 апреля 2022 г. (желтым цветом выделены станции измерения расходов воды (1 – у моста вблизи устья реки, 2 – на основном рукаве р. Салгир на устьевом участке)). Рисунок справа – 05 июля 2022 г.

Температура воды в заливе Сиваш находилась в пределах 19,8 – 20,0 °С. В районе устьевого участка отмечался вынос относительно холодных вод р. Салгир, и температура воды уменьшалась в поверхностном слое до 19,3 – 19,6 °С. По вертикали распределение температуры воды на большинстве станций было однородным. На всех станциях, вблизи устьевого участка, наблюдалась устойчивая температурная стратификация, температура воды в придонном слое была на 1,0 – 1,5 °С холодней, чем на поверхности (рисунки 2 – 3).

Соленость в Шакалинском сужении (район р. Салгир) зал. Сиваш по данным съемки 29.04.2022 г. в среднем составляла ~ 70 ‰ и была на 15 – 50 ‰ ниже величин, характерных для ранее свойственного условно-естественного халинного режима залива в этом районе (1934 – 1963 гг.). Вблизи устьевого участка р. Салгир соленость Сиваша за счет плюма пресных вод реки уменьшалась до 42 – 46 ‰. При этом область распресненных вод прижималась к берегу и распространялась в северо-западном направлении. Это указывает на существенное влияние на плюм ветров восточного направления.

В вертикальном распределении солености в слое 0,4 – 0,8 м отмечались значительные градиенты, достигающие 6 – 15 ‰ на 0,1 м. Ближе к берегам Арабатской стрелки распределение солености по вертикали выравнивалось и становилось однородным.

Рисунок 2 – Вертикальные профили распределения температуры (красная линия), солености (синяя линия) и условной плотности (коричневая линия) на 21 станции в районе устья р. Салгир по данным съемки СО ФГБУ «ГОИН» 29 апреля 2022 г.

Рисунок 3 – Пространственное распределение температуры (°С) воды в районе устья р. Салгир по данным съемки СО ФГБУ «ГОИН» 29 апреля 2022 г.

05 июля 2022 г. была выполнена еще одна гидрологическая съемка зал. Сиваш в районе устья р. Салгир на учащенной сети станций. Сотрудники СО ФГБУ «ГОИН» использовали то же самое оборудование и методику, что и при работах в апреле. Во время гидрологических исследований 05 июля 2022 г. наблюдались следующие погодные условия: умеренный ветер северо-восточного направления со скоростью 2 – 3 м/с, температура воздуха находилась в пределах 26,8 – 33,1 °С. Волнение северо-восточного направления на превышало 0,2 м. Накануне съемки 28 июня 2022 г. на водосборах в верховьях р. Салгир прошли интенсивные ливни, что привело к переполнению Симферопольского водохранилища (СВ), аварийному сбросу вод из СВ, затоплению расположенных ниже водохранилища нескольких населенных пунктов, в частности пгт Гвардейское. Устьевая зона р. Салгир оказалась полностью затоплена, что сделало невозможным определение стока реки. По расчетным оценочным данным, расход р. Салгир 05 июля 2022 г. был не менее 10 – 15 м³/с. Во время экстремального паводка р. Салгир 28.06.2022 – 05.07.2022 г. влияние стока р. Салгир на термохалинную структуру вод зал. Сиваш в районе Шакалинского сужения было заметней, чем в предыдущую съемку в апреле.

Температура поверхностного слоя зал. Сиваш в центральном и южном плесах находилась в пределах 27,9 – 28,2 °С, что характерно для этого времени года. Более прохладные воды р. Салгир в поверхностном слое с температурой воды 26,5 – 26,9 °С под действием ветра и волнения восточного направления узкой полосой распространялись в северо-западном направлении.

Повышенный сток р. Салгир привел к уменьшению солености в плесе III по сравнению с апрелем, которая снизилась до 66 ‰. Область опресненных вод в поверхностном слое с соленостью 30 – 48 ‰ достаточно равномерно располагалась от места впадения в залив основного рукава реки (рисунок 4).

Рисунок 4 – Пространственное распределение солености воды (‰) в поверхностном слое в районе устья р. Салгир по данным съемки СО ФГБУ «ГОИН» 05.07.2022 г.

Гидрохимические условия.

В 2022 г. было выполнено 3 гидрохимических съемки южной части зал. Восточный Сиваш (май, июль и август), также были выполнены рекогносцировочные работы по оценке выноса загрязнения р. Салгир на 3 станциях (в нижнем течении, у устья и в районе Арабатской крепости). Всего было выполнено 847 элемент-определений показателей гидрохимического режима и загрязнения вод АПАВ, нефтепродуктами и тяжелыми металлами. Схема расположение районов проведения работ представлена на рисунке 5, статистические характеристики показателей гидролого-гидрохимического режима и загрязнения вод приведены в таблицах 1 – 2.

Рисунок 5 – Схема выполненных гидрологических станций во время съемок СО ФГБУ «ГОИН».

Таблица 1 – Термохалинные условия зал. Сиваш в 2022 г.

Таблица 2 – Гидрохимические характеристики зал. Сиваш в 2022 г.

Растворенный кислород. Весной насыщение вод кислородом было максимальным в Шакалинском сужении зал. Сиваш (устьевой участок р. Салгир), где его концентрация на 20 – 30 % превышала величину теоретической растворимости газа, см. рисунок 6. В Южном Сиваше концентрация растворенного кислорода изменялась в пределах 47 – 110 % нас., причем в большинстве проб наблюдалось недосыщение вод кислородом. В июле и августе 2022 г., как следует из рисунка 7, абсолютные значения концентрации растворенного кислорода остались примерно на том же уровне, однако из-за отрицательной связи зависимости растворимости кислорода с температурой, насыщение вод газом существенно возросло и достигало 200 % нас.

Рисунок 6 – Насыщение растворенным кислородом вод зал. Сиваш (% нас.) в мае 2022 г. по данным съемки СО ФГБУ «ГОИН»

Рисунок 7 – Насыщение растворенным кислородом вод южной и центральной частей зал. Восточный Сиваш (% нас.) в июле (а) и августе (б) 2022 г. по данным съемки СО ФГБУ «ГОИН»

Биохимическое потребление кислорода за 5 суток (БПК₅). В июле и августе 2022 г. величина показателя на всей акватории зал. Сиваш в 2 – 4 раза превышала ПДК, установленную для вод рыбохозяйственного назначения (см. рисунок 8). Как и для растворенного кислорода, наиболее высокие значения БПК₅ наблюдались вблизи устья р. Салгир.

Рисунок 8 – Распределение величин БПК₅ (мгО₂/дм³) в южной и центральной частях зал. Восточный Сиваш в июле (а) и августе (б) 2022 г. по данным съемки СО ФГБУ «ГОИН»

Биогенные элементы.

Фосфаты и общий фосфор. В мае 2022 г. наблюдалось повышение концентрации минеральных форм фосфора в западной части залива. Распределение величин концентрации форм фосфора представлено на рисунке 9. Пространственные градиенты концентрации элемента были направлены в район устьев рек Салгир и Восточный Булганак. Эти же районы характеризовались наиболее высокими значениями концентраций растворенного кислорода и БПК₅. Очевидно, что именно повышенная продуктивность вод определяется стоком биогенных веществ, подтверждающаяся данными о распределении величин концентрации общего фосфора.

Июльский паводок 2022 г. на р. Салгир привел к существенному поступлению фосфора в акваторию зал. Восточный Сиваш. Из рисунка 10 заметно, что на большей части акватории залива поле концентраций элемента было практически безградиентным. Небольшое увеличение концентрации фосфатов наблюдалось только вблизи устьев впадающих в него рек. Вместе с тем, ассимиляция минерального фосфора также происходила медленно, о чем свидетельствуют сравнительно невысокие концентрации общего фосфора, высокие значения которой были зафиксированы только вблизи устья р. Салгир.

В августе 2022 г. концентрация фосфора фосфатного в заливе сильно понизилась, и только в приустьевых районах наблюдалось повышение концентраций до уровней, наблюдавшихся в мае и июле 2022 г. (см. рисунок 11). Кроме устьев рек, высокие значения концентрации общего фосфора отмечались в южной части залива. В целом, 2022 г. был нетипичным. Большое количество осадков, выпавших в начале лета, привело к увеличению продуктивности вод, что стало причиной ухудшения экологической обстановки в зал. Восточный Сиваш.

Рисунок 9 – Распределение величин концентрации фосфора фосфатного и общего (мкг/дм³) в южной и центральной частях зал. Восточный Сиваш в мае 2022 г. (по данным съемки СО ФГБУ «ГОИН»)

Рисунок 10 – Распределение величин концентрации фосфора фосфатного и общего (мкг/дм³) в южной и центральной частях зал. Восточный Сиваш в июле 2022 г. (по данным съемки СО ФГБУ «ГОИН»)

Рисунок 11 – Распределение величин концентрации фосфора фосфатного и общего (мкг/дм³) в южной и центральной частях зал. Восточный Сиваш в августе 2022 г. (по данным съемки СО ФГБУ «ГОИН»)

Формы азота. Схема распределения величин концентрации нитратов и неустойчивой промежуточной формы их восстановления – нитритов в мае 2022 г. представлена на рисунке 12. Для обеих форм было характерно образование областей локальных повышений концентрации вблизи устьев рек Салгир и Восточный Булганак, что является типичным для элемента, основная часть которого попадает с речным стоком, загрязненным смывами с полей. В 2022 г. превышение установленного норматива ПДК для нитритного азота (20 мкг/дм³) в водах зал. Сиваш было отмечено только в трех пробах, отобранных в августе 2022 г. в центральной части залива. По остальным показателям превышение ПДК не выявлено.

Рисунок 12 – Распределение величин концентрации нитритного и нитратного азота (мкг/дм³) в южной и центральной частях зал. Восточный Сиваш в мае 2022 г. (по данным съемки СО ФГБУ «ГОИН»)

Загрязнение вод. Нефтепродукты (НП). В мае 2022 г. высокое загрязнение наблюдалось в Южном Сиваше, а максимальная концентрация НП достигала 8 ПДК. Область наиболее высокого загрязнения вод локализовалась в районе Арабатской крепости и может быть связана с интенсивным использованием этого участка залива личным автотранспортом.

Анионные поверхностно-активные вещества (АПАВ). В мае 2022 г. во всех отобранных пробах отмечалось наличие повышенных концентраций АПАВ – 4 – 8 ПДК. Максимальные значения концентрации АПАВ наблюдались в южной части зал. Сиваш, в районе Арабатской крепости, что, возможно, связано со сбросом хозяйственно-бытовых стоков с. Соляное. Состояние загрязнения вод зал. Сиваш, по данным съемок, проведенных в июле и августе 2022 г., представлено на рисунках 13 – 14. Сравнение результатов двух летних съемок показывает, что общий характер распределения повышенных концентраций токсикантов практически не изменился. Это свидетельствует о стационарном характере источников загрязнения, к которым следует отнести, прежде всего, воды р. Салгир, а также смыв загрязняющих веществ со стороны Арабатской стрелки. Вместе с тем, следует отметить увеличение уровня загрязнения вод в августе.

Рисунок 13 – Распределение величин концентрации АПАВ (мкг/дм³) и НП (мг/дм³) в южной и центральной частях зал. Восточный Сиваш в июле 2022 г.

Рисунок 14 – Распределение величин концентрации АПАВ (мкг/дм³) и НП (мг/дм³) в южной и центральной частях зал. Восточный Сиваш в августе 2022 г.

ФОТООТЧЕТ ЭКСПЕДИЦИИ:

Дельта р. Салгир. Снимки с БПЛА 29.04.2022 г.

Шакалинское сужение зал. Сиваш. Снимки с БПЛА 29.04.2022 г.

Залив Сиваш. Множество небольших водоемов, отсеченных косами. 27 мая 2022 г.

Арабатская стрелка. Дорога очень опасная и трудная, ракушечник как «наждачная» бумага. Расшатываются автомобили и позвоночники сотрудников экспедиции. 27 мая 2022 г.