Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2020, № 1, стр. 37-41

В ходе разработки предпроектной документации строительства газопровода “Джубга–Лазаревское–Сочи” (ДЛС) (2002–2003 гг.) рассматривались два варианта его размещения – на суше и в море. Сухопутный вариант строительства намечался в приморской зоне в пределах области низкогорных хребтов южного склона Северо-Западного Кавказа. Однако высокая стоимость проектно-изыскательских работ в условиях горного рельефа, наличие многочисленных особо охраняемых природных территорий, которые должна была пересекать намеченная трасса ДЛС не позволили его реализовать. С целью сокращения протяженности трассы, снижения затрат на строительство и эксплуатацию, повышения уровня промышленной безопасности, уменьшения экологического ущерба в 2004 г. было принято решение о строительстве газопровода ДЛС на шельфе Черного моря, и в 2011 г. он был введен в эксплуатацию.

Протяженность ДЛС – 171.6 км, при этом 90% трассы приходится на морской участок. Газопровод проходит вдоль черноморского побережья в средней части шельфа на расстоянии примерно в 4.5 км от берега на глубине от 50 до 75 м (рис. 1).

Рис. 1.

Ситуационный план расположения газопровода Джубга–Лазаревское–Сочи.

Здесь развиты преимущественно глинистые и суглинистые илы. Они являются естественным основанием газопровода практически на всем его протяжении. Способ укладки газопровода (в морской части): на глубинах более 50 м на дно без заглубления; на глубинах менее 50 м – с заглублением. Началом трассы газопровода на суше – точка врезки в магистральный газопровод Россия–Турция (Голубой поток) в районе п. Джубга. Газопровод имеет выходы на сушу также в районе населенных пунктов Новомихайловский, Туапсе и Кудепста.

В составе изыскательских работ для разработки проекта строительства газопровода были выполнены инженерно-экологические изыскания (ИЭИ). Этому виду изысканий в ходе реализации проекта уделялось особое внимание, учитывая близость к трассе газопровода крупнейших рек-реационных зон России. В состав ИЭИ на суше входили экологическое дешифрирование аэрокосмических материалов, эколого-гидрогеологические исследования, геоэкологическое опробование и оценка загрязненности почв, грунтов, поверхностных и подземных вод. Основной целью геоэкологических работ в пределах акватории было определение фоновых гидрологических и гидрохимических характеристик морской воды, донных осадков и современного уровня их химического загрязнения. Работы выполнялись вдоль трассы газопровода ДЛС на станциях по определенной схеме (рис. 2).

Рис. 2.

Схема отбора проб донных осадков и морской воды на трассе газопровода ДЛС.

Изучение фоновых гидрологических и гидрохимических параметров морской воды включало определение: температуры, солености, растворенного кислорода, рН, нитратов, нитритов, аммонийного азота, растворенного неорганического фосфора, растворенного неорганического кремния, растворенного метана. Концентрации загрязняющих веществ (ЗВ) в морской воде определялись для: нефтяных углеводородов (НУ), полиядерных ароматических углеводородов (ПАУ), СПАВ, тяжелых металлов (ТМ). В донных грунтах анализировалось содержание НУ, ПАУ, фенолов, СПАВ, ТМ (Fe, Mn, Cu, Zn, Co, Cd, Pb, As, Hg), метана и его гомологов.

Для работ по исследованию гидрологических, гидрохимических и геохимических характеристик морской среды были задействованы научно-исследовательские суда (НИС) “Акванавт”, “Импульс”, “Янтарь” и др. На НИС выполнялись стандартные гидрофизические измерения зондирующим комплексом “Rosetta” по сети, предусмотренной техническим заданием (ТЗ). В состав комплекса входил гидрофизический зонд “Sea Bird-19” фирмы Sea-Bird Electronics, Inc., США. Пробы морской воды отбирались на каждой станции опробования одновременно со всех предусмотренных ТЗ горизонтов пластиковыми пятилитровыми батометрами Нискина в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05-85¹¹. Для определения содержаний тяжелых металлов на борту судна пробу воды замораживали и доставляли в береговую лабораторию.

Отбор проб для исследования донных осадков с борта судна осуществлялся дночерпателем “Океан-0.25” или прямоточными грунтовыми трубками. В каждой точке отбора донных осадков, как правило, поднимались два керна.

Аналитические работы проводились в два этапа: на борту судна (определение содержаний кислорода, нефтепродуктов, биогенных элементов, СПАВ) и в стационарной лаборатории (определение содержаний ТМ, углеводородных газов (УВГ), фенолов и т.д.). Для оценки состояния донных отложений использовались критерии указанные в РД 51-01-11-85²².

Основными заказчиками лабораторных работ являлись ООО “Питер Газ” и ЗАО “ИЭЦ “Эконефтегаз”, а субподрядчиками – сертифицированные лаборатории ГНЦ ФГУГП “Южморгеология”, НИИ прикладной и экспериментальной экологии Кубанского ГАУ, ЮО ИО РАН (Лаборатория химии) и др.

Содержание Zn, Pb, Cd, Cu определялось согласно РД 52.18.191-89³³. Содержание Hg в осадках определялось атомно-абсорбционным методом по методике, приведенной в [6] на анализаторе ртути “Юлия”. Для оценки эколого-геологического состояния исследуемой акватории и составления схемы оценки эколого-геологической опасности (обстановки) использовались действующие ПДК для воды водоемов рыбохозяйственного назначения, интенсивность и масштаб проявления опасных геологических процессов согласно Методическому руководству⁴⁴ и другие критерии.

В ходе ИЭИ особое внимание уделялось изучению ТМ в морской среде. К таковым Н.Ф. Реймерс [5] относил Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg., Как известно, ТМ обладают повышенным токсическим воздействием на живые организмы и по оценкам стресс-индексов, наряду с пестицидами, занимают приоритетное место среди ЗВ [3].

Не случайно проблеме воздействия ТМ на биоценозы и отдельные группы гидробионтов, в том числе в Черном море, посвящена обширная литература [1, 2, 4, 6, 7]. В настоящей статье приводятся основные результаты оценки уровня загрязнения и особенностей пространственного распределения ТМ в донных отложениях и воде в пределах северо-восточного шельфа Черного моря. Рассматриваются концентрации в средах, в основном, ТМ первого класса опасности (высокоопасные): Pb, Zn, Cd, Hg, а также As. Степень токсичности металлов для основных групп гидробионтов различна. Для ихтиофауны наиболее опасны Pb, Hg и особенно Cd.

Приведены также данные о концентрации ТМ в ландшафтах суши. В приморье, где расположены бассейны рек, стекающих в Черное море, анализировалось содержание ТМ в почвах, грунтах, поверхностных водотоках и подземных водах. На сухопутных участках трассы газопровода (“Джубга”, “Новомихайловский”, “Туапсе” и “Кудепста”) практически во всех пробах выявлены превышения ПДК по Mn (до 26 ПДК) и Fe (до 25 ПДК) (рис. 3), что обусловлено природной особенностью подземных вод Азово-Кубанского артезианского бассейна.

Рис. 3.

Содержание загрязняющих веществ в подземных водах участка Туапсе в долях ПДК.

Содержание химических элементов I класса опасности (Pb, Zn, Hg, Cd) в поверхностных водах района изысканий (р. Джубга, Щель Свистунова и др.) значительно ниже ПДК. Так, например, отношение концентрации Pb к ПДК составляет 0.01–0.07. Степень загрязнения почв ТМ (бурых лесных, аллювиально-луговых и желтоземов) составляет 0–2. Повсеместно наблюдается превышение ПДК (с учетом фона) содержание Cu, Zn и Ni. Высокий фоновый уровень содержания Zn и Ni в почвах, вероятно, обусловлен особенностями химического состава почвообразующих пород. В них на глубине 2–5 м концентрация указанных элементов, как правило, превышает ПДК.

Характеристика качества морской воды приводится на основе ИЭИ 2005–2007 гг. В ряде случаев привлечены материалы ИЭИ 2008 г. Исследования проводились по всей толще морских вод в интервале глубин 10–100 м. Станции отбора проб представлены на рис. 2.

В 2005–2007 гг. As в придонной воде в значениях выше уровня ПДК не был зафиксирован. Максимальное содержание указанного элемента выявлено в устьевых зонах рек Шахе (гл. моря 15 м) и Мзымта (гл. моря 30 м). Согласно данным ИЭИ 2008 г. содержание As в морской воде изменяется в диапазоне от 0.8 до 14.5 мкг/л (ПДК_вр = = 10 мкг/л). Максимальные содержания As отмечены в поверхностном слое водной толщи на пяти станциях на траверзе п. Новомихайловский и р. Нечепсуго (As = 8.3 мкг/л), на траверзе п. Лазаревское и рек Псезуапсе и Шахе (As = 14.38 и 14.50 мкг/л соответственно), а также в прибрежной зоне г. Туапсе (As = 11.8 мкг/л). В распределении As в придонной воде существуют некоторые закономерности: максимальные содержания выявлены в прибрежной части, а минимальные в глубинных слоях.

Содержание Hg в придонной воде на порядок ниже ПДК (ПДК_вр = 0.1мкг/л). Максимальные значения выявлены в интервале глубин 20–50 м. Повышенные концентрации были выявлены на отдельных станциях в глубинных слоях воды в районе п. Джубга (гл. моря 85 м) и в районе г. Сочи на глубине 16 м. Заметные колебания в распределении Hg по акватории не установлены. Содержание Cd значительно ниже уровня ПДК (ПДК_вр Cd – 10 мкг/л) и составляет на глубине 50 м в районе г. Сочи 0.7 мкг/л, а вблизи каньона р. Шахе – 0.45 мкг/л (наибольшие значения). Наблюдается уменьшение содержания элемента в ЮВ направлении. В распределении Cd в придонной воде существует закономерность, аналогичная распределению As: максимальные его содержания выявлены в прибрежной части, а минимальные в глубинных слоях.

Максимальные содержания Pb были отмечены на отдельных станциях створа в устьевой зоне р. Шахе, где уровень его содержания превышает ПДК_вр (гл. моря 15 м и 100 м).

Концентрация Zn во всей водной толще вод находилась значительно ниже ПДК_вр равной 50 мкг/л. Максимальный уровень содержания Zn, близкий к значению ПДК, в придонной воде зафиксирован лишь на одной станции на глубине моря 50 м (район г. Сочи). Диапазон изменчивости этого металла по данным исследований в 2008 г. от 0.0 до 9.72 мкг/л, средняя концентрация составила 1.84 мкг/л.

По данным ООО “Питер Газ”, полученным в 2008 г. в рамках ИЭИ для строительства газопровода ДЛС, можно сделать следующее заключение относительно содержания ТМ и мышьяка в донных отложениях.

Мышьяк. В донных отложениях As находился ниже предела обнаружения <0.10 мг/кг. Величина допустимых концентраций (ДК) согласно используемым в Европе нормативам – “голландским листам” [8] для мышьяка – 29 мг/кг.

Ртуть. Концентрации Hg изменялись по всей акватории от 0 до 0.02 мкг/г и не превышали ДК, установленных “голландскими листами” (Hg = = 0.3 мкг/г).

Кадмий. Концентрация Cd на станциях находилась ниже ДК (Cd = 0.8 мкг/г) и изменялась от аналитического нуля до 0.1 мкг/г, средняя концентрация составила 0.04 мкг/г. Максимальная величина 0.1 мкг/г и общий повышенный фон содержания Cd в осадках, аналогичен распределению этого элемента в воде, т.е. в районе Сочи–Хоста. В целом по району исследований концентрации Cd в осадках значительно ниже ДК.

Свинец. Концентрация Pb в осадках изменялась в диапазоне от 7.3 до 28.8 мкг/г. Величина ДК для Pb – 85 мкг/г, т.е. превышение нормы не обнаружено.

Цинк. Превышение ДК цинка согласно “голландским листам” (140 мкг/г) во всех пробах грунта не обнаружено. Диапазон изменчивости этого металла 53.8–85.0 мкг/г. Распределение по всему дну вдоль трассы газопровода достаточно равномерное.

По совокупности критериев оценки эколого-геологической обстановки изученный участок шельфа может быть отнесен к площадям преимущественно с напряженной (внутренняя подзона шельфа) и удовлетворительной (средняя и внешняя его подзоны) эколого-геологическими ситуациями. По материалам ИЭИ 2000–2008 гг. не прослеживалась тенденция увеличения ТМ в воде и донных осадках вдоль трассы газопровода ДЛС.