Содержание к диссертации
Введение
1 Геоэкологическая специфика дноуглубительных и берегонамывных работ районов исследования 11
1.1 Теоретические основы оценки геоэкологической ситуации 11
1.2 Описание районов исследования ( восточная часть Финского залива) 14
1.2.1 Физико-географическая характеристика района восточной части Финского залива 14
1.2.2 Искусственно образованные территории восточной части Финского залива 19
1.2.3 Основные ресурсы восточной части Финского залива и его побережья 24
1.2.4 Биологические сообщества района исследований 29
1.3 Дноуглубительные и берегонамывные работы 37
1.3.1 Основные виды дноуглубительных и берегонамывных работ 37
1.3.2 Воздействие дноуглубительных и берегонамывных работ на физическую, экологическую и социальную среду 44
1.3.3 Обращение с извлечённым грунтом 55
1.3.4 Первичность (прямые воздействия) и вторичность (косвенные воздействия) воздействий отвала грунта 59
1.3.5 Воздействие отвала грунта на биоту 65 стр
2 Материалы и методы проведённых исследований 71
2.1 Общая характеристика материала 71
2.2 Методы
2.2.1 Измерение абиотических характеристик и остаточной ёмкости подводных отвалов грунта 79
2.2.2 Оценка состояния биологических сообществ 84
2.2.3 Индексация состояния биоты районов подводных отвалов грунта 88
2.2.4 Картирование интегральной экологической уязвимости 90
3 Результаты оценки геоэкологической ситуации в районах подводных отвалов грунта восточной части Финского залива 95
3.1 Абиотические характеристики 95
3.2 Состояние гидробиологических сообществ районов подводного отвала грунта
3.2.1 Отвалы Южная Лахта, Северна Лахта, Толбухин по результатам исследований 2009 года 118
3.2.2 Отвалы Большой Берёзовый, Выборгский залив, Лужская губа по результатам исследований 2010 года 127
3.3 Индексация состояния биоты в районах подводных отвалов грунта восточной части Финского залива 138
3.4 Картирование интегральной экологической уязвимости биологических сообществ восточной части Финского залива к сбросу грунта и увеличению количества взвеси в воде 146
3.5 Зарастание береговой зоны Финского залива вблизи подводных отвалов грунта 150 стр
3.6 Изменение рекреационного потенциала Курортного района Санкт-Петербурга в связи с дноуглубительными и берегонамывными работами в Финском заливе 163
4 Рекомендации по минимилизации негативных воздействий от подводных отвалов грунта 171
4.1 Организация обращения с извлечённым грунтом 171
4.2 Проект паспорта подводного отвала грунта 176
Выводы 182
Список использованных источников
- Физико-географическая характеристика района восточной части Финского залива
- Измерение абиотических характеристик и остаточной ёмкости подводных отвалов грунта
- Отвалы Большой Берёзовый, Выборгский залив, Лужская губа по результатам исследований 2010 года
- Проект паспорта подводного отвала грунта
Введение к работе
Восточная часть Финского залива (ВФЗ) в настоящее время испытывает значительную антропогенную нагрузку, одним из наиболее существенных компонентов которой являются дноуглубительные и берегонамывные работы (ДБР).
Крупные гидротехнические проекты в ВФЗ - строительство Комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений, проект «Морской фасад», развитие портов (Выборгский порт, порт Приморск, Высоцкий порт, порт Усть-Луга, аванпорт в районе Бронки), Парк 300-летия Санкт- Петербурга, а также прокладка газопровода «Норд Стрим» - направлены на осуществление приоритетных направлений развития Санкт-Петербурга, при этом сопровождаются стрессовыми экологическими эффектами, вызванными комплексом ДБР. Отрицательный резонанс со стороны общественности на реализацию перечисленных проектов в значительной степени связан со снижением рекреационной значимости прибрежно-морской зоны для горожан. Однако, уровень стрессового воздействия ДБР на прибрежные экосистемы, степень его обратимости и способность экосистем прибрежно - морской зоны к восстановлению изучены недостаточно. Для сохранения баланса в развитии прибрежно - морской зоны ВФЗ и обеспечения ее экологической безопасности необходимо произвести количественную оценку изменений экосистем, происходящих вследствие осуществления ДБР.
Комплекс ДБР включает в себя следующие последовательные действия: отделение грунтовых масс от дна водоема, их подъем, транспортировка, обработка, размещение (складирование) или использование. В данной работе рассматривается воздействие на экосистемы прибрежно - морской зоны окончательной фазы ДБР - размещения грунтов в подводные отвалы - на примере ВФЗ. В настоящее время в ВФЗ функционирует 6 подводных отвалов грунта (ПОГ): в районе Северной Лахты, Южной Лахты, близ маяка Толбухин, южнее острова Большой Берёзовый (банка Агамемнон), в Выборгском заливе близ острова Грузный и в центральной части Лужской губы. На них как на «объекты, расположенные в пределах внутренних морских вод, территориального моря,
исключительной экономической зоны и континентального шельфа Российской Федерации», распространяется действие постановления Правительства РФ от 29.10.2002 N 777 «О перечне объектов, подлежащих федеральному государственному экологическому контролю». Все ПОГ
проектировались в разное время под различные проекты гидротехнического строительства. Каждый из них имеет различную емкость. К настоящему времени в ВФЗ фактически сформировалась сеть из 6 антропогенно трансформированных донных геоэкосистем ПОГ, которая и является объектом диссертационного исследования.
Предмет исследования - геоэкологическая ситуация в районах ПОГ
ВФЗ.
Актуальность диссертационного исследования обусловлена необходимостью изучения экологических последствий отвала грунта в ПОГ ВФЗ. Проведение ДБР в восточной части Финского залива и в устье реки Невы предусмотрено «Генеральным планом развития правительства Санкт- Петербурга» и направлено на развитие судоходной функции береговой зоны Санкт-Петербурга. Концепция развития Санкт-Петербурга, включающая в себя развитие объектов Большого порта, реконструкцию и развитие морского пассажирского района на Васильевском острове, проведение работ по повышению пропускной способности Волго-Балтийского водного пути в пределах Санкт-Петербурга и др. предполагает большие объёмы извлечения и перемещения грунта, для которого необходимо искать места размещения. Переполнение ПОГ представляет собой опасность для судоходства. Контроль наполняемости отвалов важен для обеспечения безопасного функционирования водного транспорта. При проектировании каждого из ПОГ выполнялись необходимые процедуры оценки воздействия на окружающую среду, но комплексной оценки техногенных воздействий ПОГ на акваторию ВФЗ в целом до сегодняшнего дня не проводилось. Осуществление такой оценки является актуальной геоэкологической задачей.
Цели и задачи диссертационного исследования
Целью настоящей работы явилось формирование и опробование научно-практической базы для оценки геоэкологической ситуации в районах ПОГ в ВФЗ и определения воздействия процесса складирования грунта на водные и околоводные экосистемы прибрежно-морской зоны.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи.
-
Выявить основные факторы воздействия сброса грунта в ПОГ на биологические сообщества прибрежно - морской зоны ВФЗ, описать изменение геоэкосистем в районах ПОГ.
-
Исследовать абиотические характеристики районов ПОГ и оценить степень заполненности отвалов Северной и Южой Лахты.
-
Оценить общее состояние гидробиологических сообществ районов ПОГ, произвести индексацию состояния биоты районов отвалов.
-
Оценить и картировать экологическую уязвимость биологических сообществ прибрежно - морской зоны к воздействию ДБР.
-
Оценить состояние околоводных зарослей высшей водной растительности в ВФЗ, динамику их состояния за период 2001 - 2009 г.
-
Проанализировать выгоды и предпосылки к развитию, а также негативные последствия овала грунта в ВФЗ в социальном секторе.
-
На основе проведенных исследований предложить пути минимизации негативных экологических эффектов отвала грунта в ВФЗ.
В результате выполнения работы предполагается дать наглядный материал для оптимизации принятия управленческих решений по вопросам размещения грунта в акватории ВФЗ.
Положения, выносимые на защиту
-
-
Геоэкологическая ситуация районов ПОГ может быть оценена с помощью показателей остаточной ёмкости отвалов, мутности, индекса состояния биоты, токсичности грунта и придонной воды, изменения рекреационного потенциала прилежащих береговых территорий.
-
Изменения в видовом составе и численности высшей водной растительности могут быть использованы для индикации распространения воздействия ПОГ за пределами районов отвала.
-
Карты интегральной экологической уязвимости, построенные для разных сезонов, могут быть использованы в качестве инструментов визуализации и прогнозирования геоэкологической ситуации в районах ПОГ.
-
Состояние биологических сообществ является более чувствительным индикатором состояния геосистемы ПОГ по сравнению с оценками токсичности грунта и придонной воды; «плохое» и «катастрофическое» состояние биологических сообществ отражает оказываемые негативные (стрессовые) воздействия.
-
Результаты многолетнего мониторинга районов ПОГ могут быть обобщены, структурированы и оптимальным образом представлены лицам, принимающим решения, с помощью Экологического паспорта отвала грунта.
Новизна диссертационного исследования
-
-
-
Районы ПОГ впервые рассмотрены как особые антропогенные геоэкосистемы, отличающиеся по своим характеристикам от естественных экосистем и оказывающие определяющее влияние на формирование геоэкологической ситуации.
-
Впервые рассмотрены последствия отвала грунтов за пределами их границ и научно обосновано представление о «зоне воздействия ПОГ».
-
В качестве интегральной характеристики состояния ПОГ впервые
использована экологическая уязвимость прибрежно-морской зоны к отвалу грунта; обоснована возможность использования сезонных карт экологической уязвимости для оценки геоэкологической ситуации.
-
-
-
Для оценки биотической компоненты геосистемы ПОГ обосновано использование индекса состояния биоты.
-
Для оценки абиотической компоненты геосистемы ПОГ обосновано использование показателей токсичности грунта и придонной воды; впервые для районов ПОГ оценена их токсичность с помощью биотестирования;
-
Обоснован выбор основных экологических составляющих паспорта подводного отвала грунта, характеризующих геоэкологическую ситуацию.
Практическая значимость результатов
Результаты работы могут использоваться для государственного экологического мониторинга в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 31.03.2003 N 177 «Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга Правительства РФ»; для принятия решений при проектировании новых ПОГ, необходимых для развития инфраструктуры Санкт-Петербурга и Ленинградской области; для принятия решений о прекращении функционирования переполненных ПОГ; для выбора путей минимизации последствий отвала грунта. Произведена индексация состояния биоты районов ПОГ, построены карты экологической уязвимости относительно воздействий ДБР, описана динамика зарастания прибрежно-морской зоны в зависимости от воздействия ПОГ, разработан проект Паспорта подводного отвала грунта, предложены пути минимизации негативных воздействий от отвала грунта.
Апробация работы
Основные и промежуточные результаты работы были представлены и обсуждались на международных научно-практических конференциях и семинарах: по экологическим аспектам проекта «Норд Стрим» (СПб, 2007), «Берега восточной части Финского залива. Современное состояние и устойчивое развитие» (СПб, 2008), «Водные сообщества Финского залива» (СПб, 2008), «Динамика прибрежной зоны бесприливных морей» (г. Балтийск, 2008), «Геосистемы: факторы развития, рациональное использование, методы управления» (г. Туапсе, 2008, 2011), «Создание искусственных пляжей, островов и других сооружений в береговой зоне морей, озер и водохранилищ» (г. Новосибирск, 2009, 2011), «Балтийский экватор» (СПб, 2010, 2011), «50 лет развития образования и просвещения для формирования будущего океанов и прибрежных территорий» (СПб, 2010), «Учение о развитии морских берегов: вековые традиции и идеи современности» (г. Зеленогорск, 2010), на Международных Экологических Форумах «День Балтийского Моря» (СПб, 2010, 2011 гг.) и «Экология большого города» (СПб, 2011), на международной Летней школе университета Грайфсвальда «Взаимодействие Экологичеких Политик в Регионах Балтийского Моря» (г. Грайфсвальд / Германия, 2009), в рамках Итоговых Сессий Учёного Совета РГГМУ в 2008, 2011 и 2012 гг.
Публикации и личный вклад автора
По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них 6 - в соавторстве (личный вклад автора составляет от 30 до 70 %), 4 - в журналах из списка рецензируемых журналов ВАК
Структура и объём диссертации
Работа состоит из введения, списка сокращений, 4 глав, выводов, списка источников из 109 цитируемых наименований, в том числе 4 иностранных, 3 приложений. Диссертация изложена на 206 страницах машинописного текста, содержит 28 таблиц и 56 рисунков.
Благодарности
Автор выражает глубокую признательность руководителю экспедиций, в ходе которых был отобран материал для проведения исследований, - директору Морского института РГГМУ, к. физ-мат. наук С.В. Лукьянову.
Физико-географическая характеристика района восточной части Финского залива
Глубины в пределах исследуемого района увеличиваются с востока на запад, и с севера на юг.
Строительство КЗС практически не изменило стоковые течения, однако отмечается некоторое увеличение застойных зон [33]. По южному берегу ВФЗ распределяются заросли макрофитов - тростниково-камышовой растительности Береговой рельеф - бухтовый, представляющий собой чередование выровненных аккумулятивных участков и абразионных поверхностей отмелей [3].
Дно - неровное, покрытое илисто-песчаными, песчано-глинистыми, песчанисто-гравийными и каменистыми грунтами. Илистые грунты, наиболее богатые органикой и питательными веществами, как правило, приурочены к устьевым и отчлененным от моря участкам. Повсеместно встречаются наилки, имеющие различные характеристики[34].
Химический состав грунтов тесно связан с их гранулометрическим составом. Содержание карбонатов во всех типах донных осадков незначительно: в пересчете на карбонат кальция оно на большей части акватории не превышает 1 % [34]. Количество органического углерода также сравнительно невелико и в среднем составляет в верхнем слое осадков от 5 до 10 %. Максимальное количество органических веществ ( до 16 %) содержится в илах. В органическом веществе грунтов преобладает аллохтонный материал. Донные отложения богаты фосфором [11].
Водосборный бассейн ВФЗ включает в себя густонаселенные территории с развитой промышленностью и сельским хозяйством. Через Невскую губу с востока в ВФЗ поступают сточные воды крупнейшего на побережье Балтийского моря города - Санкт-Петербурга. Основными источниками техногенного загрязнения являются коммунальные, ливневые и промышленные стоки, атмосферные выбросы, а также интенсивное судоходство. Основная масса биогенных веществ поступает в результате сброса сточных вод, а также с речным стоком [35].
Распределение мутности по глубине зависит от силы и направления ветра. При ветрах западного направления скоростью от 10 до 12 м/с мутность воды на некоторых участках прибрежья возрастает: на урезе воды - количество взвешенных частиц составляют 2.8 г/л; на глубине 3 м -0.23 г/л; на глубине 6 м у дна - 0.12 г/л, на поверхности - 0.1 г/л; на глубине 8 м, соответственно, 0.1 и 0.04 г/л; на глубине Юм- 0.02 и 0.01 г/л. В период шторма ширина шлейфа мутности от берега может достигать 3 - 4 км и распространяться вдоль всего побережья [36].
Решающую роль в распределении природных и техногенных компонентов в донных оеадках, иловых и придонных водах в ВФЗ играют геохимические барьерные зоны («маргинальные фильтры»), одну из которых образует Шепелевский плес, протягивающийся от мыса Шепелев на западе до о. Котлин на востоке. На меридиане «мыс Шепелевский - мыс Флотский» ширина акватории составляет 28 км. Здесь выносимый в ВФЗ с востока Невой взвешенный материал, пройдя через барьеры внутренней части Невского эстуария и «ворота», соединяющие внутреннюю и внешнюю части Невского эстуария, подвергается коагуляции с образованием органогенно-минеральных агрегатов и накапливается во впадине Шепелевского плеса. По данным сейсмоакустического профилирования в течение голоцена в этом месте накопилась толща илов мощностью более 10 м, при скороети оеадконакопления до 5 - 8 мм/год по данным радиоцезиевого датирования [36]. С положением данного «маргинального фильтра» связано и формирование зоны илов в районе Красногорского рейда - одной из самых интенсивных природно-техногенных аномалий с высоким содержанием нефтепродуктов, тяжелых металлов (максимальные концентрации кадмия и меди значительно превышают предельно допустимые концентрации), а также высоким уровнем макрозагрязнения. Об интенсивности процесса аккумуляции свидетельствуют отдельные концентрации элементов-загрязнителей на некоторых точках Шепелевского плеса, превышающие их значения в Невской губе[36].
Характерной особенностью ВФЗ является наличие больших искусственно сформированных территорий в МПЗ. С начала строительства Санкт-Петербурга проводились ДБР - низкие участки подвергались подсыпке для защиты от наводнений. Уже во времена Петра I было предложено сооружать капитальные строения не ниже 260-280 см над средним урезом р. Нева (позднее - не ниже 300 - 320 см). С этой целью производилась подсыпка, а местами намыв [30]. К 2002 году большая часть города, выходящая к дельте Невы и Невской губе, расположена на насыпном грунте. Толщина подсыпки составляет 2-4 м, достигая иногда 6-8 м. Большая работа по созданию намывных территорий была произведена в конце 1980-х - начале 1990-х годов при активной застройке городских прибрежных территорий [2,30].
Часть намытых земель выделяется под транспортные магистрали и промышленные объекты. Большое значение намывы имеют при формировании системы сооружений по защите Санкт-Петербурга от наводнений. На протяжении всей истории Санкт-Петербурга городу всегда угрожали наводнения. В настоящее время наводнением считается подъём воды выше 150 см Балтийской системы. Со времени основания города было зафиксировано 305 подъёмов воды, из которых 3 считаются катастрофическими [30].
Намывные территории Санкт-Петербурга включают в себя важные рекреационные, градообразующие и берегозащитные объекты.
Парк имени 300-летия Санкт-Петербурга, заложен в 1990-х гг. на северо-западной окраине Санкт-Петербурга в западной части Старой Деревни. Создан на намывной территории между Приморским просп. и берегом Невской губы, где располагается Собакина отмель. Работы велись на площади длинной около 1500 м и шириной до 450 м[14].
Стадион им. СМ. Кирова (Южная дорога, 25) - крупнейшее спортивное сооружение Санкт-Петербурга. Строительство начато в 1933 (проект утвержден в 1937), на данный момент проводится реконструкция стадиона. Летом 2011 г. на Крестовском строится причал длиной 200 м. Он необходим для обеспечения процесса строительства нового стадиона [37].
Измерение абиотических характеристик и остаточной ёмкости подводных отвалов грунта
Ремонтные ДБР включают в себя действия по сохранению необходимой глубины существующих водных путей и портовых акваторий путём выемки и перемещения осадков - как правило, накопившихся за относительно короткий срок (не более нескольких лет).
Ремонтные ДБР постоянно осуществляются на водотоках Санкт-Петербурга и пригородов, список которых насчитывает более 220 рек, каналов, ручьев и иных водотоков различной протяженности, а также водохранилищ.
Ремонтные ДБР заключаются в устранении отложений илистых наносов на дне каналов в фарватере. Основные характеристики ремонтных ДБР [6]: - непостоянные (меняющиеся из года в год) количества дреджингового материала; - грунт слабой и средней плотности; - возможное содержание в грунте загрязняющих веществ; - грунтовые слои от тонких до переменных; - концентрация донных отложений в навигационных каналах и гаванях; - потребность в повторных (и многократных) работах; - осуществление ДБР в динамичной (меняющейся) среде; - продолжение отложения осадков и эрозии в течение проводимых работ.
Начиная с 1981 г. на подходных каналах в Невской губе и на водотоках Санкт-Петербурга ежегодно извлекается около 3 млн. м донных отложений, которые длительное время сбрасывались в открытые НОГ, расположенные севернее о. Котлин и в районе маяка Толбухин в восточной части Финского залива.
Ремонтные ДБР применяются в основном в искусственно углублённых в интересах навигации акваториях, дреджинговые работы как таковые не обязательно наносят ущерб природной среде. Наиболее существенная проблема заключается в необходимости регулярно повторять работы, поскольку отложение наносов - это постоянный процесс.
Материал, подлежащий выемке и перемещению в процессе поддерживающих ДБР, обладает повышенным уровнем загрязнения. Ремонтные ДБР могут спровоцировать вторичное загрязнение - возвращение частиц взвеси со связанными загрязняющими веществами из донных отложений - обратно в водную толщу, и при этом увеличить скорость их распространения. Степень выраженности этого явления зависит от типа используемого оборудования, компетентности и внимательности исполнителей ДБР.
Размещение и захоронение загрязнённого грунта выемки строго регулируется во многих странах как национальными, так и международными законодательными положениями. При этом воздействия на природную среду по каждому из параметров загрязнения контролируются гораздо более жестко (в плане безопасного размещения загрязнённых осадков), чем воздействия, вызванные самой операцией по механическому извлечению грунта выемки [6, 62,63].
Ремонтные ДБР применяются для санации / очистки загрязненного грунта при перемещении загрязнённых осадков из водной среды. Проведение ремонтного дреджинга может быть использовано для сохранения равновесия режима переноса осадков на определённом участке
Поддержание открытости и эффективного функционирования существующих водных путей и гаваней означает, что навигация может успешно конкурировать с наземным транспортным движением.
Очистные ДБР - это операции по санации / очистке водной системы, в ходе которой в целях оздоровления окружающей среды загрязнённые донные отложения удаляются и изолируются. Второе их название - экологический дреджинг, обусловлено его направленностью на улучшение ОС. Обычно выполняется на участках, где источники загрязнения устранены или сокращены до такой степени, что дальнейшее загрязнение донных отложений будет незначительно. Очистные ДБР всегда проводятся на мелкозернистом грунте с высокой или очень высокой степенью загрязнённости.
Цель очистных ДБР - исправление существующей неблагоприятной ситуации. Экологическое воздействие от них должно быть положительное, если они будут осуществлены с должным вниманием и не принесут дополнительный вред ОС. Предпосылка успешного проекта - устранение источника загрязнения перед началом любых работ по очистным ДБР.
Очистные ДБР постоянно проводятся в системе водотоков Санкт-Петербурга за 1997-2004 гг. работы по очистному дреджингу проведены на 13 водотоках (р.Фонтанка, Ждановка, Мойка, Карповка, каналы Кронверкский, Обводный, Крюков, Адмиралтейский, Ново-Адмиралтейский, Грибоедова, Лебяжий, Зимняя канавка. Кронверкский пролив). Всего за этот период на водотоках города изъято, перевезено и перегружено в отвал Южная Лахта около 558.7 тыс. куб. м донных отложений [64]. В стадии очистки находятся следующие водотоки: р. Смоленка, Большая Охта, Красненькая, Большой канал на Каменном острове. С 2008 по 2010 гг. ДБР проведены на следующих водотоках города: р. Пряжка, Красненькая, Черная, Дудергофка, Оккервиль, Таракановка, каналы Дудергофский и Обводный (в Кронштадте [65,66,67].
Отвалы Большой Берёзовый, Выборгский залив, Лужская губа по результатам исследований 2010 года
Измерения вертикальных профилей температуры, солености и мутности воды, направления и скорости течений проводились на каждом подводном отвале и по две точки вблизи побережья западнее каждого отвала.
Температура и соленость воды измерялись комплексным зондом GIDROBIO8 (производство Германии). Данные по вертикальным распределениям температуры и солености дополнительной статистической обработке не подвергались.
Течения измерялись с помощью автономного измерителя течений «Вектор-2». Дискретность измерений 30 с. На горизонте прибор выдерживался от 3 до 5 минут. На каждом горизонте получалось от 6 до 11 циклов измерений. В соответствии с инструкцией использования каждого прибора он определенное время выдерживался на заданном горизонте (Вектор-2). В дальнейшем полученные данные подвергались статистической обработке, в результате которой вычислялись средние характеристики течений по горизонтам. Мутность воды определялась с помощью оптического лазерного датчика, рассеивание света от которого мелкой взвесью является основой измерений. Оптический датчик мутности выдерживался на каждом горизонте по 2 минуты, передавая каждые 3 с измеренные значения на бортовое устройство в режиме онлайн. За значения мутности принималась середина диапазона колебаний измеренных величин. Полученные вертикальные профили фактически уже были осреднены при измерениях и не нуждались в дальнейшей статистической обработке. Датчик имеет высокую чувствительность при малых концентрациях и очень низкую при высоких, поэтому мутность, определяемая оптическими методами, показывает только часть взвешенных веществ, дополнительно осуществлялось определение взвешенных веществ согласно РД 52.24.468-2005 [84], согласно которому взвешенные вещества - это вещества, которые остаются на фильтре при использовании фильтрования. Общепринятым является отнесение к ним частиц минерального и органического происхождения, остающихся на фильтре при фильтровании пробы через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Определение взвешенных частиц проводилось в лабораториях ОАО «ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ» по заказу РГГМУ. На мелководных станциях наблюдения за мутностью проводились на двух горизонтах - поверхность и придонный слой, на глубоководных - через 5 м. Пробы на взвешенные вещества на мелководных брались только с поверхности, а на глубоководных с поверхности и с придонного горизонта.
Для оценки морского волнения приборы ставились в заданных точках на глубинах порядка 3 м на дно (донная станция). Поскольку точки были расположены в Невской губе внутри акватории, отсеченной дамбой, то сильного волнения не ожидалось. Поэтому приборы были запрограммированы с нулевым барьером срабатывания и записи (высота волны от о см). Это существенно ограничило срок их выдержки, т.к. внутренней памяти тогда хватало только на 7 дней). Приборы срабатывали каждый час и в 10 минут проводилась запись волнения.
После считывания данных измерений волнографов проводилась довольно большая их статистическая обработка. В частности, фильтровались участки некорректной работы (на суше, при постановке и снятии приборов), определялся спектр волнения, обеспеченность и строился ход уровня.
Для отбора проб воды использовался батометр Молчанова, для отбора проб донного грунта ковш Океан-малый. Пробы отбирались в стандартную химическую посуду и специальные пакеты Паталаса для фунтов. Пробы на фитопланктон отбирались специальным пробоотборником, на зоопланктон -планктонной сетью Джеди с дночерпателем.
Прозрачность воды измерялась с помощью диска Секки.
Для изучения строения поверхности морского дна в зонах ПОГ, определения динамики заполнения отвалов сбросами грунта и оценки допустимого времени их эксплуатации осуществлялось профилирование (гидролокация бокового обзора). Профилирование выполнялось с помощью цифрового двухканального гидролокатора бокового обзора на рабочих частотах 325 кГц (HF) и 780 кГц (HF), при дальности обзора на каждый борт от 25 до 150 м и от 12 до 25 (EF);
Гидрогеохимические исследования. Анализ компонентного и гранулометрического состава образцов донных отложений выполнялся в лабораторном центре ФГУ ЦЛАТИ по Северо-западному Федеральному округу и включал определение 27 показателей. Оценка гранулометрического состава грунтов осуществлялась в соответствии с таблицами ГОСТ 12536-79 «Определение гранулометрического состава грунтов». Уровни загрязненности донных отложений устанавливались в соответствии с региональным нормативом «Нормы и критерии оценки загрязненности донных отложений в водных объектах Санкт-Петербурга». Для этого был выполнен пересчет измеренных концентраций веществ с целью приведения их к концентрации в стандартных донных отложениях с учетом процентного содержания глинистой фракции и органического вещества. Гидрохимические пробы воды были отобраны на двух станциях (на станциях BBl и SL4) и подразумевали определение в придонном слое 23 показателей. Определение токсичности воды производилось при использовании трех тест-объектов:
Ветвистоусого рачка Daphnia magna. Методика основана на определении смертности дафний при воздействии токсических веществ, присутствующих в исследуемой водной среде, по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ (контроль). Острое токсическое действие исследуемой пробы на дафний определяется по их смертности за определенный период экспозиции. Критерием острой токсичности служит гибель 50 % и более дафний за 48 часов в исследуемой пробе при условии, что в контрольном эксперименте все рачки сохраняют свою жизнеспособность.
Зеленой водоросли Chlorella vulgaris Методика основана на регистрации различий в оптической плотности тест-культуры водоросли хлорелла, выращенной на среде, не содержащей токсических веществ (контроль) и тестируемых проб, в которых эти вещества могут присутствовать. Измерение оптической плотности суспензии водоросли позволяет оперативно контролировать изменение численности клеток в контрольном и опытном вариантах острого токсикологического эксперимента, проводимого в специализированном многокюветном культиваторе. Критерием токсичности водыявляется снижение на 20 % и более (подавление роста) или увеличение на 30 % и более (стимуляция роста) величины оптической плотности культуры водоросли, выращиваемой в течении 22 часов на тестируемой воде по сравнению с ее ростом на контрольной среде, приготовленной на дистиллированной воде.
Проект паспорта подводного отвала грунта
В целом зообентос исследованной акватории Выборгского залива в 2010 г. был крайне беден по качественным и количественным показателям. Значения показателей его обилия и численности определялись развитием полихет.
Качественная и количественная бедность исследованных бентосных сообществ может быть объяснена действием двух стрессовых факторов: - в последние 10-15 лет здесь постоянно происходят заморы[2]; - на данной акватории на протяжении многих лет ведутся интенсивные гидротехнические работы (включающие, в том числе, дноуглубление и сброс грунта в подводные отвалы), что так же пагубно отражается на развитии макрозообентоса.
Фитопланктон претерпевал характерное для конца осени / начала зимы резкое снижение биомассы. В видовом отиощеиии фитопланктон был представлен разнородными по экологии видами - Achnanthes taeniata, Thalassiosira bltica, Actinocyclus octonarius, Chaetoceros subtilis, Skeletonema subsalsum, Aphanizomenon flos-aquae, Woronichinia compacta, Limnothrix planctnica, Pseudanabaena limnetica, Dinophysis acuminata. Биомасса фитопланктона варьировала в пределах 0.15 -0.25 мг/ л1, составляя в среднем 0.20 мг/ л"1. По всей акватории залива структуру видового состава фитопланктона в первую очередь определяли синезеленые водоросли, составлявшие в среднем по районам 40 - 70 % от общего числа таксонов на станции. По числу видов превалировали нитчатые формы синезеленых. По сравнению с предшествующими годами [104], относительно прочих видов возросла роль солоноватоводных диатомовых Actinocyclus octonarius и Chaetoceros subtilis, что может быть объяснено затоком соленых вод в летний период. Индикатором продолжающегося процесса эвтрофирования является присутствие нового для солоноватоводного района вида S. subsalsum [2].
Зоопланктон был типично осенним по своему составу и количественным показателям, причем демонстрировал выраженную тенденцию перехода в зимнее состояние. На всей исследованной акватории доминировали науплиусы и копеподитные стадии веслоногих ракообразных (прежде всего - Eurytemora affinis и Mesocyclops leuckartii) и коловратки. Характерная особенность Выборгского залива - присутствие в числе доминантов коловратки Keratella quadrata и кладоцеры Chydorus sphaericus. Переход зоопланктона в зимнее состояние характеризуется его «старением», выражающимся в отсутствии ранних личиночных стадий и доминировании крупных рачков. Большинство веслоногих ракообразных перешли из науплиальных в более зрелые - копеподитные стадии I- III и I - IV. По сравнению с ранне-осенним периодом, отмечено резкое сокращение количества коловраток и ветвистоусых рачков. Общая численность организмов зоопланктона не превышала нескольких сотен экз/м . Биомасса составляла в среднем ПО мг/м . Относительно высокие значения биомассы при невысокой численности обусловлены крупными размерами рачков и выбыванием из планктона мелких форм. Схожесть структуры сообществ зоопланктона во всех трех районах говорит о равномерности пространственного распределения пелагических гидробионтов в позднее-осенний период, что обусловлено усилившимся перемешиванием поверхностных вод.
В районе ПОГ грунта в Лужской губе (ст. UL1, UL6) зообентос был представлен малощетинковыми кольчатыми червями - олигохетами {Tubifex tubifex), двустворчатыми моллюсками (Масота ЬаШса) и многощетинковыми кольчатыми червями - полихетами (Marenzelleria neglecta, Manayunkia aestuarina).Численность бентосных организмов по станциям варьировала от 0.20 до 10.12 тыс.экз./м2, общая биомасса бентоса от 0.48 до 50.24 г/м2 (таблица 3.9). в составе донного сообщества района ПОГ доминировали полихеты, составлявшие в среднем как по численности, так и по биомассе 99 % всего бентоса. Средняя численность бентоса на акватории подводного отвала составила 1.12 тыс.экз./м2, средняя общая биомасса- 10.28 г/м2.
На прилегающей к району отвала акватории (ст. ULE01, ULE3) бентосные сообщества характеризовались несколько более высоким уровнем видового разнообразия и были представлены олигохетами {Limnodrilus hoffmeisteri, Tubifex tubifex), личинками хирономид {Procladius ferrugineus), ракообразными (Corophium volutator), моллюсками (Macoma bltica) и полихетами (Marenzelleria neglecta, Manayunkia aestuarina) ( таблица 3.9)
Численность бентосных организмов вне зоны отвала составила 5,78 тыс.экз/м2, биомасса бентоса - 59,27 г/м2 (таблица 3.9 ).
Доминирующей группой по биомассе на прилегающей к району отвала акватории были моллюски (90 % общей биомассы, 14 % численности), по численности - полихеты (79 % - общей численности, 8 % - общей биомассы). Распределение групп бентоса по станциям представлено на рисунке 3.25.
Полученные результаты позволяют дать характеристику современного состояния донного сообщества (бентоценоза) в районе ПОГ и прилегающей акватории Лужской губы и оценить воздействие на бентос проведенных в 2010 г. гидротехнических работ.
В составе зообентоса исследованных в 2010 г. станций Лужской губы (подводный отвал и акватория вне зоны отвала) обнаружены 5 таксонов донных животных, относящихся к следующим систематическим группам: олигохеты (2 вида), полихеты (2 вида), ракообразные (1 вид), двустворчатые моллюски (1 вид), личинки хирономид (1 личиночная форма).
Похожие диссертации на Оценка геоэкологической ситуации в районах подводных отвалов грунта восточной части Финского залива
-
-
-
-
-
