1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Водные ресурсы
  4. T. 49, № 3, 2022

Водные ресурсы, 2022, T. 49, № 3, стр. 316-324

Нефтепродукты в озере Байкал и его притоках

И. И. Маринайте a, Л. М. Сороковикова a, В. Н. Синюкович a, *, Н. А. Жученко a, Н. А. Онищук a, И. В. Томберг a

a Лимнологический институт СО РАН
664033 Иркутск, Россия

* E-mail: sin@lin.irk.ru

Поступила в редакцию 13.09.2021
После доработки 09.11.2021
Принята к публикации 18.11.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

Представлены результаты исследований содержания нефтепродуктов в воде оз. Байкал и его притоков в современный период. Наиболее высокие концентрации нефтепродуктов выявлены в Южном Байкале. Установлена сезонная и межгодовая динамика содержания нефтепродуктов в притоках озера. Выполнена оценка степени загрязнения воды углеводородами в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами для водоемов рыбохозяйственного назначения. Рассчитан сток нефтепродуктов из Байкала через р. Ангару и составлен их приближенный баланс в озере.

Ключевые слова: нефтепродукты, Байкал, загрязнение, притоки озера, водный сток, вынос.

ВВЕДЕНИЕ

Нефтепродукты (НП) – наиболее распространенные и опасные для функционирования водных систем экотоксиканты. В гидрохимии пресных вод НП рассматриваются как сложная и разнообразная смесь веществ из неполярных и малополярных алифатических, ароматических и алициклических углеводородов, составляющих основную и наиболее распространенную часть нефти и ее компонентов [1, 3].

Природные источники поступления НП в водные объекты – в основном выходы нефти со дна. На Байкале известны естественные выходы нефти суммарной мощностью ~4 т в год [17, 19, 23].

Антропогенные источники более многочисленны: водный и железнодорожный транспорт, сточные воды, выбросы предприятий, дренажные воды при разработке нефтяных месторождений и пр. Загрязнение нефтепродуктами приводит к изменениям химических, физических и биологических процессов в водных объектах. Токсические загрязняющие вещества, входящие в состав НП (в том числе полициклические ароматические углеводороды (ПАУ)), вызывают рак, сердечно-сосудистые и другие заболевания. Покрывая пленкой водную поверхность, нефть нарушает кислородный и углекислотный обмен, приводит к снижению проникновения света, препятствует фотосинтезу и снижает активность продукционно-деструкционных процессов, пагубно воздействуя на флору и фауну [4, 8, 9, 22, 25].

НП поступают в Байкал в основном с водами притоков. В последние 20–30 лет повышенное загрязнение по НП наблюдается в прибрежной области озера, что может быть обусловлено увеличением потока туристов. Туристические базы на побережье эксплуатируются без очистных сооружений, и сточные воды от них поступают в озеро через грунтовые воды или небольшие водотоки. Значительно поступление нефтесодержащих загрязнений от водного транспорта. По сведениям Государственной инспекции маломерных судов, в настоящее время на Байкале эксплуатируется ~300 крупных и 5.5 тыс. маломерных судов.

Большое количество НП в регионе поступает с атмосферными выпадениями, особенно в районах прохождения Восточно-Сибирской и Байкало-Амурской магистралей, о чем свидетельствует накопление углеводородов в снежном покрове вблизи железных дорог [14].

Цель работы – исследование современного содержания НП в воде оз. Байкал и его притоков, оценить поступление НП в озеро и их сток с водами р. Ангары.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования содержания НП в оз. Байкал проводились в 2017–2020 гг. Пробы воды отбирались на 47 прибрежных и четырех глубоководных станциях. Прибрежные станции располагались по периметру озера на расстоянии ~100 м от береговой линии и на удалении от населенных пунктов (рис. 1). На прибрежных станциях пробы воды на НП отбирали батометрами с двух горизонтов: в 1 м от поверхности и в 2–3 м от дна. На глубоководных станциях, расположенных в северной, средней и южной котловинах озера в ~3 км от берега, отбор проб проводился с поверхности и с глубины 50 м. При этом дополнительная глубоководная станция была назначена в районе естественного выхода нефти у м. Горевой Утес вблизи Баргузинского залива (Средний Байкал).

Рис. 1.

Картосхема отбора проб воды на оз. Байкал и его притоках. Треугольники с арабскими цифрами – прибрежные станции на оз. Байкал; кружки с римскими цифрами – глубоководные станции; звездочки – расположение станций на реках; пунктирные линии – границы между котловинами озера.

В притоках озера пробы воды отбирались в разные гидрологические сезоны (март, май, июль, сентябрь) 2010–2020 гг. Исследованиями были охвачены 13 рек с общей водосборной территорией 496 164 км2, что составляет 92% площади бассейна озера. В первую очередь обследовались наиболее крупные реки (Селенга, Верхняя Ангара, Баргузин), на которых было назначено несколько станций (створов) по длине водотоков (рис. 1). В притоках Южного Байкала, стекающих с северо-западного склона хребта Хамар-Дабан, пробы отбирались в устьях рек вне зоны влияния Байкала.

С учетом высокой туристической нагрузки и загрязненности по НП прибрежных территорий юго-западного побережья Южного Байкала обследованы небольшие водотоки в районе пос. Листвянка (рис. 1). Пробы воды на этих реках отбирались ежемесячно в двух створах: выше поселка (фоновый створ) и в устьевой части. Также каждый месяц отбирались пробы в истоке р. Ангары для оценки выноса НП из Байкала.

Воду для определения НП отбирали в бутыли темного стекла и в термосумке доставляли для анализа в лабораторию Лимнологического института СО РАН – как на научно-исследовательском судне, так и в г. Иркутске. Всего на анализ НП отобрано 450 проб воды из озера и >2 тыс. из рек.

Определение НП выполнено флуориметрическим методом [15] на анализаторе “Флюорат-02”. Диапазон массовой концентрации НП, измеренной по используемой методике, составляет от 5 до 50 000 мкг/дм3. При этом точность результатов измерений снижается вместе со снижением содержания НП. В соответствии с методикой, погрешность определения (неопределенность) для разных диапазонов концентраций составляет: от 5 до 10 (55%), от 10 до 500 (35%), от 500 до 50 000 мкг/дм3 (25%).

Вынос НП реками оценивался по средним концентрациям НП за 2010–2020 гг. и объемам водного стока. Данные о стоке рек принимались по сведениям Росгидромета и Регистра и кадастра. При отсутствии материалов наблюдений сток рассчитывался методом аналогии.

Степень загрязнения вод по НП оценивалась относительно их ПДК для рыбохозяйственных водоемов (ПДКрх), составляющей 50 мкг/дм3 [18].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Основные притоки

Наиболее высокие концентрации НП из исследованных рек регистрируются в воде главного притока, р. Селенги, в бассейне которой расположены многочисленные населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные предприятия Монголии и России. В Селенге концентрации НП менялись от <5 до 78 мкг/дм3, что в 1.5 раза превышает ПДКрх. Для Верхней Ангары вследствие невысокой хозяйственной освоенности ее бассейна соответствующие показатели варьировали от 5 до 18 мкг/дм3, а для р. Баргузин – от <5 до 26 мкг/дм3 (табл. 1). Анализ полученных результатов показывает, что сезонная динамика концентраций НП в реках определяется изменениями водного стока. Во время половодья их содержание в основном возрастает, что связано с выносом загрязняющих веществ с водосборной территории талыми водами. Наиболее низкие концентрации отмечены в зимний период, когда поступление загрязнений с водосбора отсутствует.

Таблица 1.  

НП в воде притоков оз. Байкал в различные сезоны 2010–2020 гг. и их поступление в озеро (прочерк – нет данных)

Реки Пределы колебаний концентраций, мкг/дм3 Водный сток, км3/год Вынос НП, т/год
III–V VI–VIII IX–XI XII–I среднее
Селенга 5–78 9–30 7–10 7–19 9 23.2 209
Верхняя Ангара 7–18 5–11 6–11 – 6 8.48 68
Баргузин 8–26 <5 <5 – 7 3.39 20
Утулик 13–40 <5–130 <5–29 8–46 18 0.47 8
Солзан 6–12 <5–9 <5–16 <5–26 9 0.12 1
Хара-Мурин 11–52 <5–68 <5–16 <5–19 12 0.68 8
Снежная 6–49 <5–9 <5–16 6–23 9 1.42 13
Переемная <5–7 <5–12 <5–14 5–9 7 0.45 3
Мишиха <5–11 <5–16 <5–9 <5–12 7 0.60 4
Большая Черемшанка 5–780 <5–17 5–16 <5–150 54 0.0003        0.016
Малая Черемшанка 6–790 <5–12 5–20 6–59 30 0.0003        0.009
Крестовка <5–32 <5–5 <5–8 <5–100 8 0.006        0.045
Каменушка 11–220 <5–9 <5–10 5–27 18 0.00015        0.003
Итого                                                           10.5 38.2 408

Повышенные концентрации НП по длине рек Селенги и Баргузин, как правило, наблюдаются ниже крупных населенных пунктов (Улан-Удэ, Селенгинск, Кабанск, Усть-Баргузин), на что указывают и ранее выполненные исследования [2, 12, 21]. Так, в 1990-е гг. максимальные концентрации НП в р. Селенге на уровне 200–300 мкг/дм3 отмечены ниже поступления сточных вод г. Улан-Удэ и ниже Селенгинского ЦКК. Годовое поступление НП в Селенгу от предприятий г. Улан-Удэ в этот период составляло от 32 до 35 т, а от Селенгинского ЦКК – от 0.43 до 1.0 т [21]. Высокие концентрации НП в Селенге также наблюдались на границе с Монголией в районе пос. Наушки, где они превышали ПДКрх в 2–5 раз [21]. Загрязнение вод р. Селенги по НП и высокие их концентрации регистрировались по всему российскому участку: в районе пос. Наушки они достигали 230–750, ниже г. Улан-Удэ – 680 мкг/дм3 [2].

В последующем (2001–2010 гг.), как показывают данные государственного мониторинга поверхностных вод, проводимого Гидрохимическим институтом, концентрации НП в воде р. Селенги снизились: у пос. Наушки они колебались в пределах 20–420, ниже г. Улан-Удэ – 10–190, ниже Селенгинского ЦКК – 18–200 мкг/дм3 [24]. Результаты исследований авторов настоящей статьи в 2010–2020 гг. также свидетельствуют о снижении концентраций НП в воде главных притоков оз. Байкал (Селенга, Верхняя Ангара, Баргузин) в сравнении с данными 30-летней давности. Максимальное содержание НП в данных водотоках ≤78 мкг/дм3 (табл. 1).

В притоках на юго-восточном побережье Южного Байкала (Утулик, Солзан, Хара-Мурин, Снежная, Переемная, Мишиха) концентрации НП меняются в среднем от 7 до 18 мкг/дм3 (табл. 1). При небольшом поступлении сточных вод основное загрязнение этих рек происходит через атмосферный канал [20]. Углеводороды накапливаются в снежном покрове [13, 14] и во время снеготаяния поступают в водотоки [11, 13]. Загрязнению снега способствуют Транссибирская железная дорога и автомагистраль, проходящие вдоль берега озера и пересекающие приустьевые участки рек, ТЭЦ и котельные городов Байкальска и Слюдянки, а также расположенные на побережье турбазы [16]. Именно во время весеннего половодья в воде этих рек отмечаются повышенные концентрации НП (табл. 1), превышающие ПДКрх: в р. Утулик в 2.6, в р. Хара-Мурин – в 1.4 раза.

Небольшие водотоки в пос. Листвянка

Исследуемые водотоки юго-западного побережья Южного Байкала (Крестовка, Большая Черемшанка, Малая Черемшанка и Каменушка), протекающие через пос. Листвянка, испытывают наиболее высокую антропогенную нагрузку [10] ввиду большого потока автотранспорта. Содержание НП в этих реках в основном выше, чем в других притоках Байкала (табл. 1). Максимальные концентрации здесь также приурочены ко времени прохождения половодья, что еще раз указывает на то, что снежный покров – аккумулирующая среда для накопления загрязняющих веществ [14].

Превышение норм ПДКрх по НП в этот период отмечено в устьях рек Малая Черемшанка (в 2.2–15.6 раза), Большая Черемшанка (в 14.2–15.8 раза) и Каменушки (в 1.8–4.4 раза). При этом концентрации НП в верхнем течении рек (выше пос. Листвянка) всегда ниже, чем в их устьях (рис. 2). С началом летнего туристического сезона и ростом потока автомобильного транспорта происходит повышение концентраций НП в устьях рек Большая Черемшанка и Малая Черемшанка, бассейны которых в нижнем течении застроены многочисленными туристическими базами, гостиницами со стоянками автомобильного транспорта при отсутствии очистных сооружений. Поступление бытовых сточных вод в русло рек обусловливает загрязнение их как биогенными элементами, сульфатами и патогенной микрофлорой, так и НП [6, 10].

Рис. 2.

Внутригодовые изменения концентраций НП в воде р. Большая Черемшанка. 1 – фоновый створ; 2 – устье.

Озеро Байкал

Концентрации НП в воде оз. Байкал менялись в широких пределах (рис. 3; табл. 2). В пелагиали озера более высокие концентрации НП отмечены в Южном Байкале, минимальные – в Среднем, кроме района м. Горевой Утес с естественным нефтепроявлением. В прибрежной зоне их содержание менялось в основном в пределах <5–56 мкг/дм3. Во всех трех котловинах повышенные концентрации НП отмечены у восточного берега, подверженного более высокому антропогенному влиянию из-за прохождения транссибирской железнодорожной магистрали и автотрассы “Байкал”. С восточного берега впадают также главные притоки озера (Селенга и Баргузин), в бассейнах которых расположено большинство населенных пунктов Бурятии и Монголии.

Рис. 3.

Концентрации НП в поверхностном слое оз. Байкал в разные годы в июне. 1 – 2017 г.; 2 – 2018 г.; 3 – 2019 г.; 4 – 2020 г.

Таблица 2.  

Содержание НП в поверхностной (числитель) и придонной (знаменатель) воде пелагиали оз. Байкал в разные годы, мкг/дм3 (0, 10–15, 50 м – глубины; в скобках – среднее значение)

Станции отбора 2017 г. 2018 г. 2019 г. 2020 г.
Прибрежные станции
Южный Байкал Западный берег: 0 м
                            10–15 м 		$\frac{{15{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 36{\text{ (}}21{\text{)}}}}{{7{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 25{\text{ (}}16{\text{)}}}}$ $\frac{{7{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 27{\text{ (}}13{\text{)}}}}{{5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 20{\text{ (}}10{\text{)}}}}$ $\frac{{7{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 56{\text{ (}}18{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 30{\text{ (}}12{\text{)}}}}$ $\frac{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 18{\text{ (}}8{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 17{\text{ (}}6{\text{)}}}}$
Восточный берег: 0 м
                            10–15 м 		$\frac{{23{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 34{\text{ (}}27{\text{)}}}}{{16{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 27{\text{ (}}23{\text{)}}}}$ $\frac{{5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 15{\text{ (}}10{\text{)}}}}{{5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 11{\text{ }}(7)}}$ $\frac{{10{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 36{\text{ (}}18{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\text{ (}}{\kern 1pt} < {\kern 1pt} 5{\text{)}}}}$ $\frac{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 14{\text{ (}}8{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 7{\text{ (}}5{\text{)}}}}$
Средний Байкал Западный берег: 0 м
                            10–15 м 		$\frac{{12{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 21{\text{ (}}17{\text{)}}}}{{12{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 21{\text{ (}}16{\text{)}}}}$ $\frac{{8{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 14{\text{ (}}10{\text{)}}}}{{6{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 10{\text{ (}}8{\text{)}}}}$ $\frac{{5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 10{\text{ (}}6{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\text{ (}}{\kern 1pt} < {\kern 1pt} 5{\text{)}}}}$ $\frac{{5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 11{\text{ (}}8{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 14{\text{ (}}8{\text{)}}}}$
Восточный берег: 0 м
                            10–15 м 		$\frac{{16{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 28{\text{ (}}22{\text{)}}}}{{15{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 22{\text{ (}}17{\text{)}}}}$ $\frac{{5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 13{\text{ (}}8{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 7{\text{ (}}6{\text{)}}}}$ $\frac{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 10{\text{ (}}7{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 5{\text{ (}}{\kern 1pt} < {\kern 1pt} 5{\text{)}}}}$ $\frac{{6{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 12{\text{ (}}8{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 5{\text{ (}}{\kern 1pt} < {\kern 1pt} 5{\text{)}}}}$
Северный Байкал Западный берег: 0 м
                           10–15 м 		$\frac{{6{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 37{\text{ (}}17{\text{)}}}}{{6{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 21{\text{ (}}15{\text{)}}}}$ $\frac{{7{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 14\,\,(9)}}{{ < {\kern 1pt} 5{\text{ (}}{\kern 1pt} < {\kern 1pt} 5{\text{)}}}}$ $\frac{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 23{\text{ (}}8{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 16{\text{ (}}6{\text{)}}}}$ $\frac{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 12{\text{ (}}7{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 15{\text{ (}}8{\text{)}}}}$
Восточный берег: 0 м
                           10–15 м 		$\frac{{10{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 26{\text{ (}}19{\text{)}}}}{{11{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 21{\text{ (}}16{\text{)}}}}$ $\frac{{8{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 14{\text{ (}}11{\text{)}}}}{{6{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 10{\text{ (}}8{\text{)}}}}$ $\frac{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 15{\text{ (}}11{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 10{\text{ (}}7{\text{)}}}}$ $\frac{{7{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 29{\text{ (}}14{\text{)}}}}{{ < {\kern 1pt} 5{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 15{\text{ (}}8{\text{)}}}}$
Глубоководные станции
Южный Байкал, ст. I 0 м 12 <5 20   7
50 м   9   5   9 <5
Средний Байкал,
ст. II 		0 м 15   7 10 <5
50 м 13 <5    6 <5
Северный Байкал, ст. III 0 м 27 <5    6 <5
50 м 11 <5 <5 <5
Средний Байкал,
ст. IV, 		0 м (в центре и по краям пятна) – 300–1200 – –
м. Горевой Утес 0 м (200 м от пятна) – 30 – –

Анализ полученных результатов показал, что в поверхностном слое озера концентрации НП в основном выше, чем в придонном (табл. 2). В межгодовом аспекте наиболее высокие концентрации НП отмечены в мае 2017 г., когда исследовательское судно продвигалось в северную часть озера вслед за тающими льдами, фиксируя высокое содержание НП, поступающих с накопившимися за зиму во льду и снеге загрязняющими веществами. Локальные источники загрязняющих веществ в зимнее время – ледовые автодороги на озере, которые проходят вдоль берега между населенными пунктами, а также к местам зимней рыбалки. Вблизи автотрасс в поверхностном слое льда отмечено экстремально высокое накопление поллютантов, в сотни раз превышающее их концентрации в подледной воде [13]. В последующие 2018–2020 гг. весенние исследования были выполнены позже, после освобождения озера ото льда, и концентрации НП в озерной воде были заметно ниже, чем в 2017 г.

Анализ результатов многолетних измерений показывает, что повышенные концентрации НП в водной толще озера, как правило, – в прибрежной области и вблизи мест активной хозяйственной деятельности. В Южном Байкале в районе поступления хозяйственно-бытовых стоков городов Слюдянки и Байкальскa, порта Байкал и пос. Листвянка содержание НП регистрировалось в основном в диапазоне 8–36 мкг/дм3. Превышение ПДКрх в 1.1 раза отмечено в районе пос. Култук в поверхностном слое у пирса в мае 2019 г. Диапазон колебаний концентраций НП в Среднем Байкале несколько меньше (5–21 мкг/дм3), чем в Южном (табл. 2). В Северном Байкале они менялись от 7 до 37 мкг/дм3 с повышением у г. Северобайкальска вблизи устья р. Тыи, в которую сбрасываются сточные воды города. Здесь периодически наблюдается превышение ПДКрх.

Исследования в районе естественного нефтепроявления у м. Горевой Утес показали, что в местах выхода нефти содержание НП в поверхностном слое достигает экстремально высоких значений – 300–1200 мкг/дм3. Зафиксированный максимум в этом районе составляет 13 000 мкг/дм3 [5]. При удалении от границ нефтяных пятен на водной поверхности содержание НП резко снижается (табл. 2), но превышает средние значения для акватории озера. Площадь нефтяных пятен ≤1 км2 и остается достаточно стабильной с 2005 г. В пелагиали озера вне зоны влияния нефтепроявления содержание НП в поверхностном слое ≤10 мкг/дм3 в водной толще и 5–7 мкг/дм3 в придонном слое [5]. Легкие фракции нефти мигрируют к поверхности, где подвергаются биоразложению, тяжелые – остаются на дне озера и образуют асфальтовые башни [23]. Установлено, что в зоне нефтяных пятен наблюдается интенсивное развитие микроорганизмов, использующих нефтяные углеводороды в качестве единственного источника питания, способствуя тем самым очищению воды от загрязнения [17].

Река Ангара

Концентрации НП в истоке р. Ангары определяются в основном их содержанием в Южном Байкале. Дополнительному загрязнению вод способствует поступление НП со сточными водами от пос. Листвянка (с правого берега), порта Байкал (с левого берега) и от работы паромной переправы между этими пунктами. Зимой загрязнение от переправы возрастает из-за работы вспомогательного судна, обкалывающего намерзающую по трассе переправы кромку льда. Содержание НП в р. Ангаре в период наблюдений менялось в пределах <5–28 мкг/дм3. Наименьшее их содержание регистрируется с июля по сентябрь (рис. 4а), что, может быть, связано с более высоким водным стоком реки и летней активизацией нефтеразрушающих бактерий в Байкале. Повышение концентраций в мае связано, очевидно, с поступлением загрязняющих веществ, накопившихся за зиму во льду и снеге. Но наиболее высокие концентрации НП наблюдаются в основном с ноября по март, когда замедляются процессы их биодеградации.

Рис. 4.

Сезонные изменения концентраций НП в воде р. Ангары (а) и межгодовые колебания (б) их выноса из озера. 1 – сток НП; 2 – водный сток.

Вынос НП р. Ангарой во многом определяется динамикой ее водного стока и, как отмечалось выше, содержанием нефти в Южной котловине озера. В 2016–2018 гг. сток из Байкала был низким, а последующие два года характеризовались средней водностью, что отразилось и на межгодовых изменениях стока НП из озера, который варьировал от 450 до 970 т/год (рис. 4б). При этом видно, что вынос НП в 2020 г. был заметно ниже, скорее всего, вследствие снижения туристического потока на Байкале и меньшей интенсивности движения водного транспорта из-за ограничений в связи с эпидемией СOVID-19. Средний сток НП из озера за 2016–2020 гг. составляет 643 т/год.

Баланс нефтепродуктов

Полученные результаты позволяют в первом приближении оценить суммарное поступление НП в оз. Байкал и их вынос через р. Ангару. Как показано выше, с водами исследованных рек в озеро приносится в среднем ~408 т/год НП. Поступление их по остальным рекам при доле их стока 17.1 км3/год и в расчете на среднюю концентрацию НП в исследованных водотоках составляет 179 т/год. Таким образом, суммарное поступление нефти в озеро с притоком поверхностных вод составляет 587 т/год. Учитывая приведенные в [7, 19] другие значимые источники поступления НП в Байкал (табл. 3): выпадения из атмосферы (с осадками и сухое осаждение), загрязнение от водного транспорта и выход со дна, – можно приближенно оценить общее поступление НП в озеро, которое составляет ~1040 т/год в современный период. Это почти на треть меньше, чем величина по оценкам [7] десятилетней давности, что может свидетельствовать как об общем улучшении экологической ситуации в регионе (закрытие БЦБК, снижение атмосферных выбросов), так и о сложности исследуемых вопросов вследствие погрешности определения содержания НП, высокой пространственно-временной изменчивости их концентраций в речных водах и атмосфере, обусловливающих приближенность подобных расчетов.

Таблица 3.  

Баланс НП в оз. Байкал

Статьи прихода/расхода т/год %
Приход
Исследуемые реки 408     39.3
Остальные водотоки 179     17.2
Судоходство [7] 250     24.1
Атмосферные выпадения [7] 198     19.0
Со дна [19] 4        0.4
Итого 1039 100
Расход
Вынос через р. Ангару 643     61.9
Утилизируется в озере 396      38.1
Итого 1039 100

Из общего количества поступивших в озеро НП бóльшая часть (61.9%) выносится с водами р. Ангары, а оставшиеся в водоеме 396 т (табл. 3) утилизируются нефтеокисляющими бактериями. Относительная стабильность содержания НП в Байкале свидетельствует о достаточно высоком нефтеочищающем потенциале байкальского микробного сообщества, что подтверждается высокой концентрацией нефтеразрушающих микроорганизмов в районе естественных нефтепроявлений на озере [19].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненных исследований можно констатировать, что более половины (56%) НП поступает в оз. Байкал с водами впадающих рек. Содержание НП в воде главных притоков меняется от 18 до 78 мкг/дм3, достигая максимума в р. Селенге, в которой отмечено превышение до 2.6 ПДКрх. Наиболее высокую нагрузку испытывают небольшие водотоки в границах пос. Листвянка на Южном Байкале, в которых содержание НП увеличивается до 15.8 ПДКрх. Наименее загрязнены нефтью реки юго-восточного побережья озера, хотя в р. Утулик в отдельные годы отмечено превышение до 2.6 ПДКрх. В сезонном аспекте максимальные концентрации НП приходятся на период весеннего схода снежного покрова.

В Байкале повышенные концентрации НП определены в поверхностной воде прибрежной зоны южной котловины. У пос. Култук в июне 2019 г. отмечено превышение НП в поверхностном слое до 1.1 ПДКрх. Периодически регистрируются повышенные концентрации в придонной воде у г. Северобайкальска вблизи устья р. Тыи (Северный Байкал). Содержание НП в пелагиали озера значительно ниже. В поверхностном слое оно ≤10, а в придонном – 6 мкг/дм3, что сопоставимо с полученными ранее данными. Исключение составляет район выхода природной нефти у м. Горевой Утес, где содержание НП в поверхностном слое достигает экстремально высоких значений – 300–1200 мкг/дм3. При удалении от нефтяного пятна содержание НП снижается в 10–40 раз.

Общее поступление НП в озеро в современный период с учетом атмосферных выпадений, естественных выходов нефти и загрязнения водным транспортом в среднем составляет ~1040 т/год, из которых 640 т выносится через р. Ангару, а ~400 т остается в озере и трансформируется в результате биодеградации.

Список литературы

  1. Аналитические, кинетические и расчетные методы в гидрохимической практике / Под ред. П.А. Лозовека, Н.А. Ефременко. СПб.: Нестор-История, 2017. 272 с.

  2. Афонина Т.Е. Оценка экологического-геохимического состояния р. Селенги и Селенгинского мелководья // Вестн. ИрГТУ. Науки о земле. 2012. Т. 8 (67). С. 37–42.

  3. Бродский Е.С., Савчук С.А. Определение нефтепродуктов в объектах окружающей среды // Журн. аналит. химии. 1998. № 12. С. 1238–1251.

  4. Воробьев Д.С. Влияние нефти и нефтепродуктов на макрозообентос // Изв. Тюменского ун-та. 2006. Т. 309. № 3. С. 42–45.

  5. Горшков А.Г., Маринайте И.И., Земская Т.И., Ходжер Т.В. Современный уровень нефтепродуктов в воде озера Байкал и его притоков // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. № 18. С. 711–718.

  6. Домышева В.М., Сороковикова Л.М., Синюкович В.Н., Онищук Н.А., Сакирко М.В., Томберг И.В., Жученко Н.А., Голобокова Л.П., Ходжер Т.В. Ионный состав воды озера Байкал, его притоков и истока реки Ангара в современный период // Метеорология и гидрология. 2019. № 10. С. 77–86.

  7. Зилов Е.В. Современное состояние антропогенного воздействия на озеро Байкал // Журн. Сиб. федерального ун-та. Биология. 2013. Вып. 4 (6). С. 388–404.

  8. Иванов В.И., Фадин И.М. Инженерная экология и экологический менеджмент. М.: Логос, 2003. 527 с.

  9. Коршунова Т.Ю., Логинов О.Н. Нефтяное загрязнение водной среды: особенности влияния на различные объекты гидросферы, основные методы очистки // Экобиотех. 2019. Т. 2. № 2. С. 157–174.

  10. Мальник В.В., Тимошкин О.А., Сутурин А.Н., Онищук Н.А., Сакирко М.В., Томберг И.В., Горшкова А.С., Забанова Н.С. Антропогенные изменения гидрохимических и санитарно-микробиологических показателей качества воды в притоках южного Байкала (зал. Лиственничный) // Вод. ресурсы. 2019. Т. 46. № 5. С. 533–543.

  11. Маринайте И.И. Полициклические ароматические углеводороды в воде притоков Южного Байкала // Оптика атмосферы и океана. 2006. Т. 19. № 6. С. 499–503.

  12. Маринайте И.И. Полициклические ароматические углеводороды в снежном покрове и воде р. Селенги // Материалы совещания “Дельты Евразии: происхождение, эволюция, экология и хозяйственное освоение”. Улан-Удэ, 2010. С. 140–144.

  13. Маринайте И.И., Горшков А.Г., Тараненко Е.Н., Чипанина Е.В., Ходжер Т.В. Распределение полициклических ароматических углеводородов в природных объектах на территории рассеивания выбросов Иркутского алюминиевого завода (г. Шелехов, Иркутская область) // Химия в интересах устойчивого развития. 2013. № 21. С.143–154.

  14. Маринайте И.И., Нецветаева О.Г., Носова В.В., Моложникова Е.В. Накопление ПАУ и нефтепродуктов в снежном покрове байкальского природного биосферного заповедника в зимний период 2017–2019 гг. // Материалы XXVII конф. “Аэрозоли Сибири”. Томск: ИОА СО РАН, 2020. Т. 27. С. 32.

  15. Методика измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости “Флюорат-02” (М-01-05-2012). ПНД Ф 14.1:2:4.128-98. М., 2012. 25 с.

  16. Нецветаева О. Г., Ходжер Т.В., Голобокова Л.П., Кобелева Н.А., Погодаева Т.В. Химический состав снежного покрова в заповедниках Прибайкалья // География и природ. ресурсы. 2004. № 1. С. 66–72.

  17. Павлова О.Н., Изосимова О.Н., Горшков А.Г., Новикова А.С., Букин С.В., Иванов В.Г., Хлыстов О.М., Земская Т.И. Современное состояние глубоководного выхода нефти у мыса Горевой утес (Средний Байкал) // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 9. С. 1231–1240.

  18. Приказ Минсельхоз России от 13.12.2016 № 552 “Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения”. М.: Минюст России, 2017. № 45203.

  19. Хлыстов О.М., Горшков А.Г., Егоров А.В., Земская Т.И., Гранин Н.Г., Калмычков Г.В., Воробьева С.С., Павлова О.Н., Якуп М.А., Макаров М.М., Москвин В.И., Грачев М.А. Нефть в озере мирового наследия // Докл. РАН. 2007. Т. 414. № 5. С. 656–659.

  20. Ходжер Т.В. Химический состав атмосферных осадков // Экология Южного Байкала. Иркутск, 1983. С. 44–50.

  21. Шандибаева Э.Ф., Однопалый В.В., Татарников В.К. Динамика загрязненности воды р. Селенги (в пределах СССР) по гидрохимическим и гидробиологическим показателям // Мониторинг и оценка состояния Байкала и Прибайкалья. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. С. 212–219.

  22. Bertrand K., Hare L. Evaluating benthic recovery decades after a major oil spill in the Laurentian Great lakes // Environ. Sci. Technol. 2017. V. 51. № 17. P. 9561–9568.

  23. Gorshkov A., Pavlova O., Khlystov O., Zemskaya T. Fractioning of petroleum hydrocarbons from seeped oil as a factor of purity preservation of water in Lake Baikal (Russia) // J. Great Lakes Res. 2020. V. 46. № 1. P. 115–122.

  24. http://bic.iwlearn.org/ru/dokumenty-1/report-201charmonized-water-quality-monitoring-program-for-the-selenga-river-basin (дата обращения 12.07.2021)

  25. Quddus Khan M.A., Al-Ghais S.M., Catalin B., Khan Y.H. Effects of petroleum hydrocarbons on aquatic animals // Developments Earth Environ. Sci. 2005. V. 3. P. 159–185.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Водные ресурсы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал