img-417193806

12.1. Балтийское море

231!

концентрации СН4 до 8-10_40/oo по объему в поверхностном слое О— 15- м. Суммарное содержание других углеводородов колеблется от 0,1 • 10-4 до 0,35-10~4 °/оо по объему.

Рис. 12.6. Изменение..содержания кислорода в придонном слое Финского залива, по В. А. Будановой (1974).

1 — глубина	40	м	(Нарвский залив); 2 — глубина
70—80 м (у	о.	Гогланд);		3 — глубина 70— 100 м
(центральная			часть	Ф инского зал ива).

0Z %о пообъему

в1

1900 1920 1940 I960

Распределение и режим биогенных веществ в Балтийском море тесно связаны с особенностями его гидрометеорологического ре­ жима и структуры водной толщи. Поверхностный слой сравни­ тельно беден фосфатами и нитратами, поскольку синтезируемое' в фотической зоне органическое вещество быстро выводится из деятельного слоя. Речные воды несут малые концентрации биогенов, так как водосборы впадающих рек сложены хорошо про-

Рис. 12.7. Вертикальное' распределение фосфатов (1), температуры (2) и солености (3) в Балтий­ ском море в летний пе­ риод, по Е. Н. .■Чернов-

ской и др. (1965).

мытыми кристаллическими пЬродами и покрыты болотистыми и подзолистыми почвами. Североморские воды также беднее фос­ фатами и нитратами, чем глубинные воды Балтики. По заключе­ нию К. Буха, режим биогенных веществ Балтийского моря почти не зависит от сообщения с океаном и годовой циклбиогенных веществ в море протекает за счет его собственных ресурсов.

Максимальные концентрации фосфатов в поверхностном слое наблюдаются зимой (10— 14 мкг Р/л), минимум приурочен к концу лета (1—3 мкг Р/л). В глубинном слое, ниже скачка плотности, содержание фосфатов в процессе регенерации органического ве^' щества резко увеличивается до максимума у дна (рис. 12,7). Наибольшие концентрации неорганического фосфора связаны с периодами стагнации придонных вод (рис. 12.8).

232	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР

Для нитратов также наиболее типичным распределением яв­ ляется увеличение концентраций с глубиной. В продуктивном слое количество нитратов весной и летом при фотосинтезе часто падает до аналитического нуля, зимой повышается до 10 мкг N/л. На глубинах нитраты имеют максимум (до 80—90 мкг N/л) при

мкг ?/л ------

S %«

Рис. 12.8. Изменение содержания фосфа­				Рис. 12.9. Вертикальное рас­
тов, кислорода и солености в придонном				пределение нитратов в Балтий­
слое	центральной части Готландской			ском море в 1958	г., по
впадины в		различные периоды	водооб­	Е. Н. Черновской и др.	(1965).
мена,	по Н.	Б. Александровской	(1970).

условии, если нет дефицита растворенного кислорода. После ис­ черпания кислорода и появления сероводорода содержание нит­ ратов в восстановительной среде резко уменьшается благодаря их восстановлению до свободного азота (рис. 12.9).

Нитриты обычно наблюдаются в очень малых и изменчивых концентрациях. Характерной особенностью режима нитритов в Бал­ тийском море является их почти постоянное присутствие в дея­ тельном слое (рис. 12.10): зимой во всем верхнем слое за счет выноса снизу аммонийных солей и их окисления, с весны до осени наблюдается только промежуточный максимум нитритов под зоной фотосинтеза.

Содержание аммонийного азота в Балтике несколько выше, чем в океане. По определениям Буха (1920), в Ботническом заливе оно составляло 13—34 мкг N/л, в районе Готландской впадины 8— 52 мкг N/л.

Благодаря мощному речному стоку воды Балтийского моря имеют высокие концентрации растворенного кремния: в речных

12.1. Балтийское море

233

водах до 6000 мкг Si/л, в поверхностном слое Финского залива и открытого моря 300— 1100 мкг Si/л, в глубинном слое 1200— 2500 мкг Si/л. При фотосинтезе диатомовых содержание кремния никогда не опускается до аналитического нуля.

Первичная продуктивность Балтийского моря зависит от мно­ гих факторов, из которых главными являются условия подачи

Рис. 12.10. Вертикальное распределе­ ние нитритов (мкг N/л) в Балтийском

море, по	Е. Н. Черновской		и др.
	(1965).
I — м арт;	2 — май;	3 — август;	4 — ок ­
	тябрь	— ноябрь.

питательных веществ в фотическую зону при высокой устойчи­ вости водных масс, четко выраженный ход температуры и осве­ щенности, длительный ледовый сезон и др. Действие этих факторов приводит к значительным различиям продуктивности по сезонам и акватории (табл. 12.6). Массовое развитие фитопланктона в раз­ ных районах моря начинается не одновременно: в Арконской впадине — в марте, в Борнхольмской — в апреле, в Финском и Ботническом заливах — в мае. Ограничивающим фактором для цветения фитопланктона служит полное потребление нитратов, хотя фосфаты еще остаются.

Суммарная первичная продукция Балтийского моря, по оценке М. П. Максимовой (1982), составляет 40 млн. т С/год.

Данные табл. 12.6 свидетельствуют о малом продуктивном по­ тенциале Балтийского моря по сравнению с плодородными райо­ нами Мирового океана. Однако нейтральная окисляемость, харак­ теризующая растворенное органическое вещество в балтийских водах, примерно в 5 раз превышает окисляемость воды океана. Это является следствием большого содержания растворенных веществ, представленных в основном гумусом речного стока. Нейтральная окисляемость воды Балтийского моря лежит

	234	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР
				Таблица 12.6
	Годовая первичная продукция [г С/(м2-год)] в отдельных районах
	Балтийского моря, по П. Хупферу		(1982)
	Район	П родукция		Отклонения от
				средней
	Арконская впадина	65,0		10-15
	Борнхольмская впадина	63,2		10— 15
	Готландская впадина	37,9		10— 15
	Финский залив	45,0		10—15

в пределах 0,93—4,87 мг Ог/л и проявляет тенденцию к уменьше­ нию с глубиной.

Соотношение С : N : Р в растворенном органическом веществе примерно 225:25:1 (по массе), что говорит о несомненном при­ сутствии в Балтике терригенных субстанций (А. К. Юрковский, 1981); из модели Ф. Ричардса для органического вещества океана

С : N : Р = 41 : 7,2 : 1.
Современный баланс биогенных веществ и органического									ве­
щества	Балтийского	моря,		рассчитанный		М.	П. Максимовой
(1982) по уточненным данным,				представлен в табл. 12.7.
								Таблица	12.7
Баланс	биогенных элементов и органического				вещества в Балтийском море
			(тыс. т)
			, Азот		Ф о сф о р
Составляющ ие баланса								С орг
	^вал		Nмин	Nopr	р вал	р мин	р орг
Приход
Речной сток		508	242	266	45,4	15,6	29,8	4500
Из Северного моря		133	9	124	10			1600
Разгрузка	подземных вод	21	19,6	1,5	0,8	0,74	0,05	18—25
Атмосферные осадки		88	88		0,4			220
Сточные воды (сброс		66	33	33,	14			1300
в море)								40 000 .
Первичная продукция
Всего		816	392	424	70,6			47 642
Расход
Вынос в Северное		230	27	203	И			3500
море
В атмосферу		3	3					135
Изъятие с промыслом		27		27	4,5
Остается в море		556	362	194	55,1			44 007
Всего		816	392	424	70,6			47 642

12.1. Балтийское море

235

От суммы поступающего и продуцируемого органического ве­ щества 44 млн. т С0рг остается в море. По заключению А. К- Юр­ ковского (1981), около 90 % органического вещества минерали-

1950

1900 Р

10 50

1950

1900

1850

1800

200 млн"1(по массе)

Рис. 12.11. Вертикальное распределение органического углерода, цинка, свинца, кадмия и ртути в разных кернах донных осадков северной части Балтийского моря и Финского залива, по А. Войпио (1981).

зуется в водных массах, остальная часть оседает на дно, где подвергается дальнейшей переработке.

Современная проблема Балтийского моря состоит в его антро­ погенном эвтрофировании, которое началось в 1920-х годах и резко усилилось в 1960— 1970-х годах. Постоянно нарастает приток в море хозяйственно-бытовых, промышленных и сельскохозяйствен­ ных сточных вод.. Большие объемы разнообразных органических

236 Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР

веществ, окисляясь в глубинном слое, способствуют постепенному снижению содержания кислорода и расширению сероводородных зон, которые в последние 17—20 лет занимают около 4% всей площади дна и постоянно существуют даже в западной части Финского залива. Происходят значительные изменения и в со­ ставе донных осадков. Так, содержание органического углерода и тяжелых металлов в кернах современных осадков выросло в не­ сколько раз по сравнению с тем, что наблюдалось в начале века (рис. 12.11). Многие токсичные металлы и синтезированные угле­ водороды внедряются в пищевые сети моря, нанося ущерб здоровью гидробионтов.

В предстоящие годы ожидается усиление зональности атмо­ сферной циркуляции в северном полушарии. По заключениям не­

которых		авторов	(А. Е. Антонов, 1978), можно ожидать, что
в	ближайшие 2—3 десятилетия будет происходить постепенное
опреснение моря с			увеличением объема собственно балтийских
вод	со	значительным заглублением изогалины 10 %о и ростом
ее	уклона с запада		на восток. Должно произойти существенное

уменьшение вертикальных градиентов плотности воды, что будет способствовать лучшей вентиляции глубинных вод Центральной Балтики.

12.2. Азовское море

Азовское море представляет собой мелководный полузамкнутый бассейн, площадь которого 37 тыс. км2, объем 320 км3, средняя глубина около 9 м (максимальная до 14 м). Азовское море со­ общается с Черным морем через Керченский пролив (минимальная ширина 5 км, средняя глубина 4 м); объем речного стока со­ ставляет примерно Vs объема моря. Мелководье облегчает ветро­ вому перемешиванию проникновение до дна, в результате между водной массой и мощными толщами иловых отложений проис­ ходит постоянный обмен органическими и биогенными веществами.

В формировании водного и солевого баланса Азовского моря важную роль играет водообмен через Керченский пролив, где, как и в Босфоре, существуют два противоположно направленных те­ чения: опресненное (в среднем 11,6°/оо) из Азовского моря и осолоненное (в среднем до 17,6%0) из Черного моря. Уменьшение речного стока усиливает приток черноморских вод и повышает среднюю соленость моря. Составные элементы солевого баланса Азовского моря за период 1956— 1961 гг. приведены в табл. 12.8.

До зарегулирования стока Дона и Кубани средняя соленость воды Азовского моря была 10,91 %о, после изъятия части стока, по данным А. П. Цуриковой и Е. Ф. Шульгиной (1964), она по­ высилась за период 1953— 1955 гг. до 12,49 °/оо. Соленость воды не­ однородна по акватории моря. Наиболее опреснена северо-восточ­ ная часть, особенно устье р. Дона и Таганрогский залив (до 6—

12.2. Азовское море	237
Таблица	12.8

Водный и солевой баланс Азовского моря после зарегулирования речного стока,

	по А. П. Цуриковой и Е.					Ф. Шульгиной (1964)
		Объем в о ­	Сумма	ионов,	j		Объем	в о ­	Сумма
	П ри х од					Расход			ионов,
		ды, км3	тыс.	т.			ды,	км3
									тыс. т.
	Принос реками	38,8	15 273			Сток в Черное	47,4		554580
	Принос атмосфер­	13,8		765		море			15 834
	ными осадками					Сток в Сиваш	1 >4
	Приток из Сива­	0,3	6099			Испарение	35,3		—
	ша	31,2	556 296
	Приток из Черного
	моря
	Всего	84,1	578 433				84,1		570 414
	7 %о). Максимальные		солености наблюдаются				в прикерченском

районе моря (до 13 %0). Особые условия существуют в Сивашских лиманах, где из-за полупустынного засушливого климата испаре­ ние настолько велико, что соленость превышает 100°/оо и проис­ ходит садка солей.

Под воздействием речного стока соотношения между главными солеобразующими ионами в азовской воде значительно откло­ няются от наблюдаемых в океане. По А. А. Мусиной и Н. И. Ми-

кей (1955):

S°/00 = 0,21 + 1,794С1 °/00 для открытого моря;

S °/00 = 0,20 + 1,797С1 °/00 для опресненной части моря.

В дальнейшем А. П. Цуриковой (1964) на основе обширного экспериментального материала была найдена связь

S °/00 = 0,23 + 1,792С1 °/00 для хлорности выше 4 °/00;

S °/00 = 0,263 + 1,664С1 + 0.0294С12°/00.

Последняя формула дает хорошо совпадающие результаты вы­ численных и найденных значений солености в диапазоне 2,0— 7,4 %0.

Представляет интерес установленное Л. Б. Друмевой (1983) на основе анализа 82 проб соотношение между хлорностью (%о) и относительной электропроводностью (R ) воды:

С1= —0,3344 +- 16,29417? + 5,2418,

имеющее линейных характер в диапазоне хлорности 1,5—7,0 %о при среднем квадратическом отклонении 0,03 и корреляционном отношении 0,998.

Последующее водопотребление на орошение в бассейне Азовского моря снизило объем речного стока к концу 1970-х годов

238	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР
до 28 км3/год. Это	привело к изменению характера водообмена

в Керченском проливе. Отношение притока соленых черноморских вод к стоку азовской воды увеличилось с 0,67 в период малотран-

сформированного	стока рек до 0,73 в современный	период.
С 1952 г. в море	происходит постепенное накопление	массы

солей со средней скоростью 2,5 млн. т/год, что послужило причи­ ной увеличения солености моря с 11,6 %о в 1956 г. до 13,6 °/оо в 1976 г. Изменилось распределение солености в самом море. Если

ранее Таганрогский залив интенсивно промывался в период по­ ловодий и соленость плавно нарастала к Керченскому проливу, то

.теперь повышенная соленость сохраняется в заливе практически постоянно. Практически полностью исчезла зона опреснения у берегов Кубани, где в прошлом держалась молодь судака и та­ рани. Отмечается массовое развитие черноморских вселенцев (медузы, моллюски и пр.). Они потребляют необходимые для рыб питательные вещества и уничтожают икру, личинки и молодь рыб.

Щелочность воды Азовского моря превышает океанскую. В за­ висимости от сезона она колеблется в открытом море от 1,9 до 3,9 (средняя 2,7) и отражает влияние речного стока (в воде р. Дона щелочность 2—5). Соответствующее распределение имеет щелочно­ хлорный коэффициент (рис. 12.12), среднее значение которого для моря 0,4100.

Значение pH азовской воды в открытом море имеет ясно вы­ раженный сезонный и нередко суточный ход. В течение года pH меняется от 8,1 до 8,75, летом — от 8,2 до 8,5. После продолжи­ тельной штилевой погоды в придонных горизонтах pH заметно понижается.

Кислородный режим Азовского моря обусловлен хорошей аэра­ цией, создаваемой ветровым перемешиванием. Интенсивно проте­ кающий фотосинтез также способствует обогащению воды кисло­

12.2. Азовское море

239

родом. Благодаря этому большую часть года в поверхностном слое наблюдается перенасыщение кислородом, в вегетационный период нередко достигающее 200 % (рис. 12.13). Под влиянием фотосин-

Рис.	12.13.		Процент на­
сыщения		поверхностной
воды	Азовского			моря
кислородом			в	июле
1954	г.,	по	В. Г. Дацко
		(1959).

теза содержание кислорода имеет суточный ход с амплитудои до 2 °/оо по объему (рис. 12.14).

Высокая первичная продуктивность и мелководность Азовского моря определяют обильныйперенос органического вещества сестона от пелагиали ко дну. В теплую часть года, период наиболее ак-

0 2 % о по объему

			J_I I I		t L—I—l I		111 I		I
			12	2k	12	2k	12	2k часы
Wvm	п т	18юн		J______i_____ i
			13IX		Ik IX		15IX
Рис. 12.14. Суточные колебания содержания растворенного кислорода										в поверх­
ностной воде Азовского моря, по В.					Г. Дацко (1959).
тивной седиментации,		содержание		хлорофилла				«а»	в	осадках
достигает 20,7	мг/100	г сухого	грунта,		численность				бактерий—•

4,0 млрд. кл/г сырого грунта, БПКсут грунтовых растворов увели­

чивается	до 4,85 г О/м2,	в отдельных	халистатических зонах
до 8,58	г О/м2. Процессы	разложения	органического вещества

создают благоприятные посылки, для формирования анаэробных условий в придонных слоях воды. Изменчивость содержания кисло­ рода в нижних слоях моря в зависимости от состояния погоды иллюстрируют рис. 12.15 и 12.16. Столь резкая стратификация

240	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР
кислорода	в море, ■как	следствие погодных условий, — явление
совершенно	своеобразное,	наблюдаемое только в Азовском море.

Рис. 12.15. Процент насыщения кислородом придонных слоев воды Азовского моря в июле 1954 г., по В. Г. Дацко (1959).

Рис. 12.16. Процент насыщения придонных слоев воды Азовского моря кислоро­ дом в июле 1937 г. при длительной жаркой и тихой погоде, по В. Г. Дацко (1959).

В связи с ослаблением ветровой активности в период 1957 г.— начало 1970-х годов и усилением солевой стратификации за счет подтока черноморских вод ежегодно летом формируются обширные обедненные кислородом (менее 60 % насыщения) придонные зоны,