Экологическое состояние акваторий Финского залива в пределах охраняемых территорий «Плавни». Содержание тяжелых металлов в воде.

Содержание тяжелых металлов в акваториях ООПТ «Плавни Котлина».

Особо охраняемая природная территория «Плавни о. Котлин».

ООПТ расположена в Кронштадтском районе Санкт-Петербурга и охватывает северо-западную часть острова Котлин с прилегающей акваторией. Занимает территорию в 500 га. Цель организации ООПТ состоит в сохранении в естественном состоянии существующие в черте города ценные природные комплексы, включающие разнообразные лесные массивы, приморские растительные сообщества и часть акватории Финского залива с местами стоянок водоплавающих и околоводных птиц во время миграций и местами гнездования. Природные комплексы западного Котлина, по мнению специалистов Комитета по окружающей среде, играют важнейшую роль в поддержании экологического баланса городской территории и имеют важнейшее рекреационное значение. Мелководья вблизи острова с тростниковыми и камышовыми зарослями и пространствами открытой воды являются ценными биотопами (местами обитания) для водоплавающих и околоводных птиц. На весеннем пролете эта территория выполняет важную роль для стоянок водоплавающих, их подкорма и отдыха. На Котлине нашли свою экологически благополучную нишу и условия для комфортного сосуществования 24 вида растений и 43 вида наземных позвоночных животных, включенных в Красные книги редких, исчезающих и особо ценных видов. ООПТ "Плавни Котлина" созданы как комплексный региональный заказник.

Важнейшие объекты охраны в зоне ООПТ «Плавни о. Котлин»:                              1) мелководья вблизи острова Котлин с тростниковыми и камышовыми зарослями и пространствами открытой воды - ценные биотопы для водоплавающих и околоводных птиц, в том числе редких и немногочисленных в Ленинградской области видов;                                                               2) формирующиеся береговые валы, на которых произрастают ивняки и осинники с травяным покровом, - уникальные природные комплексы, нигде не встречающиеся на берегах восточной части Финского залива;                                                                                                            3) хорошо сохранившиеся черноольховые леса и топи, которые служат биотопом для некоторых редких видов птиц (белоспинный дятел);                                                                                                                        4) песчаные берега острова с комплексом приморской псаммофитной растительности;                                                                                                                                          5) большое число редких и особо ценных (нуждающихся в охране и включенных в "Красные книги") видов растений (10) и животных (17).[22, 25, 43]

Рис. 5 [45]

ООПТ «Плавни о. Котлин» находится в пределах мегаполиса, где осуществляется сильный антропогенный пресс на окружающую среду. В ближайшее время о. Котлин воходит в структуру западной составляющей Кольцевой автодороги (КАД), что несомненно ведет к значительному усложнению экологической обстановки на острове. Тем более необходимо путем создания сохранить уникальные природные комплексы территории от исчезновения.                                                                                                                                 В условиях интенсивно развивающегося мегаполиса в последние годы постоянно возникают крупные проекты, предусматривающие углубление некоторых участков Финского залива и намыв новых территорий, прокладку газопроводов по Невской губе и т.д. Все это ставит под угрозу само существование мелководий с благоприятными условиями для массовых миграционных стоянок птиц. Сохранение мелководий вокруг острова Котлин, на которых хорошие кормовые и защитные условия обеспечивают существование регулярных, значимых по численности скоплений, имеет огромное значение для сохранения стратегически важных для всего Беломоро - Балтийского пролетного пути стоянок многих, в том числе и редких водоплавающих и околоводных птиц. Как указано в Материалах комплексного экологического обследования планируемой (в настоящее время уже существующей) к организации особо охраняемой природной территории Санкт-Петербурга "Западный Котлин", "границы на акватории разрабатывались по соображениям необходимости запрета перемещения донных отложений, т.к. подобные работы могут необратимо изменить природные комплексы побережий о. Котлин и прилегающих мелководий".    В состав ООПТ так же включен ряд исторических фортификационных сооружений, часть из которых является объектами культурного наследия федерального значения, в особенности береговых фортов "Шанец" и "Риф", в том числе в связи с тем, что эти сооружения служат биотопами для редких видов растений и животных. [1,25]                                                                                  

Описание точек пробоотбора по данным полевых исследований.

Исследования проходили на территории комплексного регионального заказника «Плавни Котлина» летом 2011 года. (см. таблицу). Во время пробоотбора была ясная, солнечная погода, температура воздуха составляла примерно +23 °С. Координаты точек отбора проб фиксировались с помощью навигатора GPS 76 Garmin.

Рис.6 Карта расположения точек пробоотбора воды на территории ООПТ «Плавни Котлина».

Таблица 6.    

Описание точек пробоотбора.

Лабораторная обработка.

Работы по определению содержания тяжелых металлов в воде проводились в учебно – исследовательской лаборатории геохимии окружающей среды имени А.Е. Ферсмана РГПУ им. А.И. Герцена.                                                          

1. Подготовка проб для исследования.                                                                                                   1.1. Для каждой пробы воды производится измерение общей минерализации с помощью кондуктометра и кислотно – щелочной реакции (pH) при помощи рН – метра. Результаты заносятся в таблицу.                                                                     1.2. Далее происходит фильтрация воды через мембранный фильтр «синяя лента» с диаметром пор 1 мкм, удерживающий нерастворимую фракцию(пыль).                                                                                                               2. Исследования, производимые на спектрометре «СПЕКТРОСКАН МАКС»                        Обработка проб проводилась в рамках методики, направленной на выявление массовой концентрации исследуемых тяжелых металлов: Bi, Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V.                                                                                                        2.1. Происходит нагрев 250 мл воды в термостойкой стеклянной колбе до температуры 60°С.                                                                                                                                        2.2. Подготовка фильтров. Фильтры закрепляются в шприцевых насадках. При использовании сорбционных ДЭТАТА фильтров для концентрирования элементов особенно важна равномерность фильтрации, которая достигается тщательностью заполнения шприцевой насадки. Корпус шприцевой насадки заполняют дистиллированной водой, предварительно закрыв нижнее отверстие отрезком шланга (внутренний диаметр 2 мм) с заглушкой, далее при помощи стеклянной палочки удаляют все пузыри воздуха. Затем в заглушку помещают пластиковую сеточку, входящую в комплект шприцевой носадки (контролируя отсутствие пузырей. Для равномерности сорбции в качестве дополнительной подложки используют обычный бумажный фильтр, после чего вкладывается сорбционный фильтр, резиновое кольцо-прокладка и крышка (поршень), а затем верхняя часть ячейки (резьбовая втулка),которую завинчивают, выдавливая лишнюю часть воды через отверстия в крышке.                                                                                                      2.3. Нагретая  вода прокачивается перистальтическим насосом через шприцевую насадку с сорбционным целлюлозным ДЭТАТА фильтром, на котором происходит образование тонкослойных концентратов тяжелых металлов.                                                                                                                    2.4. Полученный фильтр высушивается для дальнейшей обработки.                  2.5. Высушенный ДЭТАТА фильтр помещается в специальную кювету для анализа на спектрометре «СПЕКТРОСКАН МАКС» рентгенофлюоресцентным методом. Полученные данные заносятся в таблицу.[18]

Анализ полученных результатов.

Анализ содержания тяжелых металлов в воде исследуемой  ООПТ «Плавни Котлина» проводился по 6 пробам.

Таблица 7

Содержание тяжелых металлов в воде в районе ООПТ «Плавни Котлина», мг/л.

Рис. 7 Диаграммы фактического содержания тяжелых металлов в пробах.

При анализе диаграмм видно, что все точки пробоотбора характеризуюся повышенным содержанием железа.                                                                                          В пробе № 2 отмечается содержание марганца выше, чем в остальных пробах. Так же превышение по данному элементу, по сравнению с другими пробами, наблюдается в пробе № 1. Содержанию висмута в пробе №6 выше, чем в остальных 5 пробах. Но данные показатели не превышают ПДК. Содержание меди и ванадия во всех 6 пробах ниже порога определения. Остальные исследуемые химические элементы имеют показатели, не выделяющиеся на общем фоне.

Таблица 8

Коэффициенты концентрации тяжелых металлов                                                                     в воде ООПТ «Плавни Котлина».

Коэффициент концентрации химического элемента (Кс) характеризует уровень концентрирования элемента в среде (в зоне загрязнения) относительно его фонового содержания.                                                                           Кс рассчитывается по формуле:                                                                                             Кс=Сi/Сф,                                                                                                                                       где Сi – средняя концентрация i-го химического элемента, установленная для данной геохимической выборки;                                                                                                                  Сф – фоновое содержание этого элемента. [35]                                                                                                             При анализе расхождений между минимальными и максимальными значениями коэффициента концентрации Кс видно, что они довольно большие от 0, 1758  до 81, 594 для марганца(Mn). Это свидетельствует о наличии точечных аномалий в пределах относительно небольшого участка пробоотбора.  Причиной данных аномалий может быть повышение концентрации металла с развитием бурых  и сине-зеленых водорослей. Значительные количества марганца поступают воду в процессе их разложения, либо благодаря антропогенным источникам загрязнения. Так же можно выделить цинк с расхождением максимума и минимума коэффициентов концентрации (от 0, 478 до 14, 03). Это может быть связано с тем, что сброс бытовых и промышленных вод от котельных, воинских частей и других предприятий осуществляется непосредственно в воды Финского залива, которые посредством течений переносятся к исследуемой территории. Так же причиной могут являться выбросы авто- и морского траспорта.

Таблица 9

Результаты статистической обработки результатов анализа проб воды на территории ООПТ «Плавни Котлина», мг/л.

Среднее содержание для всех исследуемых химических элементов не превышает ПДК, более того для цинка оно ниже ПДК в 32 раза, для никеля в 48 раз, для хрома в 33 раза. Содержание остальных химических элементов так же ниже ПДК в 30-40 раз. Но при анализе максимального и минимального содержания видно, что для некоторых элементов разница довольна велика. Для цинка данные расходятся в 31 раз (max в точке №1), для свинца в 4,5 раза и для висмута в 5 раз (max для двух элементов в точке № 6 ). Это связано с довольно большой антропогенной нагрузкой, оказываемой на воды Финского залива. Многочисленные сбросы и выбросы от военных и промышленных объектов. Так же причиной могло стать строительство дамбы(КЗС), в следствии которого изменилось направление течений в Финском заливе(см. рис 4), и все загрязняющие вещества аккумулируются  в районе рассматриваемой территории.   В непосредственной близости к точке № 6 находятся садоводческие угодья, которые посредством использования различных удобрений так же могут быть причиной повышенных концентраций химических элементов.                                                                   Геохимический фон – среднее содержание геохимического элемента по данным изучения статистических параметров его распределения. Этот показатель является характеристикой для определенного региона или местности. Он рассчитывается как среднее гармоническое для каждого элемента. При сравнении геохимического фона и  среднего содержания по всем элементам видно, что данные характеристики имеют лишь незначительные расхождения в значениях. Исключение составляет только цинк.                                                                                                                                                         В конечном итоге можно сделать вывод, что все полученные данные имеют значения ниже ПДК. Это свидетельствует о том, что состояние воды на данной территории является относительно чистым и опасного загрязнения тяжелыми металлами на ней не выявлено.