Июн 26 2002

Микроэлементный состав прибрежных морских и поверхностных вод Крыма

Микроэлементный состав прибрежных морских и поверхностных вод Крыма

Ю.А. Мальченко, А.И. Рябинин, С.А. Боброва, Л.В. Салтыкова

Морское отделение Украинского научно-исследовательского

гидрометеорологического институт, г. Севастополь, Украина

Смешение морских и солоноватых вод, произошедшее сравнительно недавно, привело к формированию современного состава вод Черного моря, сохраняющему уникальные свойства обеих праматерий. Эта уникальность проявляется не только (и не столько) в макроэлементном составе вод Черного моря, но и в его микроэлементном составе, который продолжает формироваться под воздействием внешних факторов. К этим факторам относятся, прежде всего, природные процессы в верхних слоях литосферы (выщелачивание горных пород, поступление сильноминерализованных термальных вод и т.д.). Кроме того, в современный период существенное влияние оказывает и техногенное воздействие, проявляющееся как непосредственно (поступление сточных вод), так и опосредованно, через выпадение аэрозолей и загрязненных атмосферных осадков [1-5]. Совершенно очевидно, что эта же группа факторов оказывает влияние и на формирование микроэлементного состава прибрежных поверхностных вод суши.

Исследование микроэлементного состава прибрежных морских и пресных вод, в 1991 – 2000 гг. было проведено Морским отделением Украинского научно-исследовательского гидрометеорологического института совместно с соответствующими региональными производственными управлениями водопроводно-канализационного хозяйства (ПУВКХ) Крыма. Систематические наблюдения в указанный период проводились в водохранилищах Загорское, Счастливое, Чернореченское, расположенных в горах и предгорьях западной и центральной части Ай-Петринской яйлы, и в Ялтинском заливе.

Применение нейтронно-активационного метода анализа при проведении указанного мониторинга позволило провести определение в пробы воды объемом 1 л. содержание следующих элементов: Sc, Cr, Mn, Fe, Ni,

Co, Cu, Zn, As, Se, Mo, Ag, Cd, Sn, Sb, Ba, La, Ce, Hf, Au, Hg, Pb, Th, U, с пределом количественного определения на уровне 10-7 – 10-9 г/л. Завершающие стадии анализа (облучение проб, снятие γ-спектров и их расшифровка) производилось в институте ядерной физики АН Узбекистана [6].

Обобщенные результаты мониторинга в виде средних значений концентраций изученных элементов приведены в табл.1. Как видно из представленных данных, воды всех трех изученных поверхностных источников имеют весьма близкий микроэлементный состав, несмотря на то, что они расположены, хотя и на одинаковом удалении от моря, но в разных ярусах: водохранилища Загорское и Счастливое на изогипсе ~800 м, а Чернореченское – на изогипсе ~100 м. Значительные различия среднего микроэлементного состава вод водохранилищ, расположенных в различных ярусах, наблюдается только для Mn, As, Sb, Ce, Au, Th и U (в 3 и более раз). Примечательно, что техногенное происхождение можно предположить только для первых трех элементов из приведенного перечня. Технофильность трех последующих элементов сравнительно невелика и для них следует предположить геохимическое происхождение. Подобное объяснение, очевидно, имеет и повышенное содержание U в водах горных водохранилищ.

Сравнение микроэлементного состава вод крымских водохранилищ со средним составом поверхностных вод [1,4] также показывает их различие. Например, в сравнении с кларковым значением, водохранилища Крыма "обеднены" такими элементами, как Sc, Mn, Fe, Sb, Ba, La, Ce, Th, U и, наоборот, содержат повышенные концентрации Mo и Sn, причем их концентрации могут различаться в 5 – 50 раз! Кроме того, в изученных нами литературных источниках отсутствуют данные о содержании Hf в пресных водах и приведенное в табл.1 значение вполне может быть использовано для составления обобщенной характеристики пресных вод по этому элементу.

Существенное различие макрокомпонентного состава столь разных объектов окружающей среды (пресные и морские воды) делает предположение о близости их микроэлементного состава, на первый взгляд, лишенным реальных оснований. И это утверждение вполне обосновано, когда речь идет о кларковых значениях концентраций [1,4]. Тем не менее, воды Черного моря относятся к совершенно обособленному типу, в силу исторических особенностей своего формирования, и поэтому их микроэлементный состав не может быть описан простой трансформацией формулы океанической воды. Последнее утверждение, в частности, подтверждается сравнением микроэлементного состава прибрежных морских вод Ялтинского залива, состава пресных поверхностных вод крымских водохранилищ и кларков поверхностных вод суши и морских вод.

Таблица1.Средние концентрации микроэлементов в водохранилищах Горного Крыма, в морских водах и значения их кларков (нМ)

Элемент

Водохранилище

Морские воды (Ялтинский залив)

Кларк для поверхностные вод [1,4]

Кларк для морских вод [1,4]

Загорское

Счастливое

Чернореченское

Sc

0,011

0,01

0,008

0,054

0,22

0,9

Cr

1,9

2

2,1

22

3,5

1,0

Mn

16,2

5,8

47,8

42

219

36,4

Fe

298

302

619

251

7000

180

Ni

63

65

46

52

170

4,6

Co

1,2

1,6

2,6

9,8

15,3

91,7

Cu

21,9

21,5

26,8

102

157

47,2

Zn

93

240

161

1850

153

153

As

0,9

1,8

5,1

40

5,3

40

Se

0,38

0,2

0,22

15,5

2,5

1,14

Mo

1,4

2,4

1,8

46

0,36

105

Ag

0,6

0,78

1,5

1,5

1,2

2,8

Cd

1,46

0,83

0,88

3,4

1,8

1,0

Sn

16,8

16,8

10,5

0,39

0,34

25,3

Sb

0,2

0,19

0,55

28

8,2

2,7

Ba

6,4

7,6

6,5

47

146

220

La

0,026

0,054

0,026

0,02

1,4

0,086

Ce

0,007

0,007

0,085

0,14

0,43

2,9

Hf

0,0094

0,0082

0,0056

0,028

-

0,045

Au

0,002

0,004

0,01

0,008

0,01

0,056

Hg

0,14

0,18

0,19

0,13

0,4

0,15

Pb

3,2

4,6

9,2

5,2

4,8

0,14

Th

0,004

0,004

0,013

0,017

0,43

0,22

U

0,26

0,11

0,06

20

2,1

12,6

Проведение вышеупомянутого сравнения по имеющимся материалам дает основание утверждать о более высоком сходстве микроэлементного состава прибрежных пресных вод и вод Черного моря по содержанию в них Sc, Mn, Fe, Ni, Co, Ba, La, Ce, Au, Hg и Th, относящихся, за исключением Mn, Fe и Ni, к группе элементов, имеющих преимущественно литосферное происхождение [1]. О том, что в данном случае речь идет о родственности условий формирования морских и пресных вод, а не о взаимном их влиянии путем переноса микроэлементов с аэрозолями свидетельствует то, что для вод пресноводных водоемов не характерны высокие концентрации таких элементов как, например, U и Sb, повышенным содержанием которых характеризуются воды Черного моря.

Воды Черного моря существенно отличаются от среднего состава морских вод по содержанию в них Sc, Cr, Ni, Co, Zn, Sn, Se, Ba, La, Ce, Hf, Au, Pb, Th. Концентрации этих элементов в черноморских водах ближе к пресным прибрежным водам, чем к кларковым значениям этого типа вод. Наличие в приведенном перечне большинства элементов, приведенных ранее в характеристике общности составов морских и пресных прибрежных вод, также может рассматриваться как доказательство наличия общих черт этих объектов.

Выводы

Сравнение микроэлементного состава прибрежных морских и поверхностных пресных вод позволило сделать вывод о наличии общих черт по содержанию 11 из 24 изученных элементов, большинство из которых, согласно литературным данным, имеют литосферную природу: Sc, Mn, Fe, Ni, Co, Ba, La, Ce, Au, Hg и Th.

Близость микроэлементного состава вод такого сравнительного молодого геологического образования как Черное море и современных прибрежных водохранилищ горного Крыма, позволяет сделать вывод о стабильности микроэлементного состава, что, в свою очередь, позволяет дать прогноз о его неизменности и в ближайшем геологическом будущем.

Значительные отличия состава пресных поверхностных вод горного Крыма от кларкового значения, позволяет сделать вывод об их уникальности, обусловленной как специфичностью геологической структуры и состава пород водосборного бассейна, так и об отсутствии значимого техногенного воздействия.

Различие микроэлементного состава вод Черного моря и кларкового значения для морских вод позволяет сделать вывод о неприменимости рассмотрения черноморских вод как трансформированных морских или океанических вод, по целому ряду показателей: Sc, Cr, Ni, Co, Zn, Sn, Se, Ba, La, Ce, Hf, Au, Pb и Th. Концентрации этих микроэлементов, в большей степени, контролируются внутренними процессами в бассейне Черного моря, а не поступлением соленых вод Средиземного моря.

Литература

1. Перельман А.И. Геохимия. – М.: Высшая школа, 1979. – 423 с.

2. Скопинцев Б.А. Формирование современного химического состава вод Черного моря. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975 – 336 с.

3. Мединец В.И., Колосов А.А., Колосов В.А. Токсичные металлы в морской среде. // В сб.: Исследование экосистемы Черного моря. Одесса: ИРЭН-ПОЛИГРАФ, 1994. с.47-53.

4. Кист А.А. Феноменология биогеохимии и бионеорганической химии. – Ташкент: Фан, 1987 – 236 с.

5. Рябинин А.И., Клименко Н.П., Жук Л.И. и др. Микрокомпонент­ный состав атмосферных осадков в районе г.Севастополя. /В сб.: Научные труды УкрНИГМИ. – 2001. Вып. 248 – с.172-181.

6. Самонов А.М., Сильнов А.Ф., Ряховский А.В. Нейтронно-активационный анализ морской воды. В кн.: Ядерно-физические методы и установки. М.: – Наука, 1986, с.78-83.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.