Гидрохимическая структура вод Геленджикской бухты

В программу работ зимней экспедиции НСО кафедры океанологии входила съемка Геленджикской бухты. Среди прочего в бухте были отобраны пробы морской воды для изучения распределения гидрохимических параметров на всей акватории бухты в поверхностном и придонном слоях. В результате было отобрано и проанализировано 45 проб, среди них 17 придонных и 28 поверхностных. По итогам лабораторной обработки были получены данные по концентрации растворенного кислорода, различных соединений фосфора, кремния и азота, а также щелочности и водородного показателя рН.

Рис. … Батиметрическая карта Геленджикской бухты

На рисунке … представлена карта глубин Геленджикской бухты. Поверхностные пробы отбирались на станциях, равномерно расположенных по всей акватории. Придонные пробы были отобраны на станциях с глубиной более 8 метров, таким образом, на картах придонных концентраций в центральной части изображение основано на натурных данных, а на мелководье является результатом компьютерной экстраполяции.

А)	Б)
Рис. А)Температура воды на поверхности (ºС),	Б) Температура воды у дна (ºС)

Температура воды является одной из важнейших гидрохимических характеристик, определяющей интенсивность многих процессов. В данном случае распределение температуры воды на поверхности (рис. … А) является результатом поступления более теплых вод из открытого моря и их интенсивного охлаждения в непосредственной близи от берега.

На карте придонной температуры (рис. … Б) отчетливо просматривается район опускания и выхода в открытое море охлажденных поверхностных вод – западная часть бухты и центральная часть пролива. В восточной части пролива, напротив, хорошо видны более теплые воды открытого моря, поступающие в бухту. Воды, заполняющие центральную часть поверхностного горизонта, вероятнее всего, приходят в бухту по поверхности.

А)	Б)
Рис. … А) Соленость на поверхности (‰),	Б) Соленость у дна (‰)

На карте поверхностного распределения солености (рис. … А) наблюдается район конвергенции опресненных поверхностных вод, что подтверждает предположение о том, что опускание холодных вод происходит именно в западной части бухты в районе порта. На карте придонной солености (рис. … Б) район опускания вод практически не выделяется. Это связано с тем, что различия солености быстро нивелируются за счет контакта с более солеными водами, в то время как температурные различия становятся основной причиной опускания.

А)	Б)
Рис. … Концентрация растворенного кислорода А) на поверхности (мл/л ),Б) у дна (мл/л)

Концентрация растворенного кислорода и относительное насыщение кислородом морских вод являются показателями продуктивности водоема, поэтому по распределению этих характеристик можно выделить районы наиболее активного развития фотосинтезирующих организмов, равно как и районы угнетения фитопланктона. На рисунке … А отчетливо выделяется зона повышенной продуктивности в восточной части пролива. Вероятнее всего она связана с рельефом дна и активностью этого участка: динамичный водообмен в проливе способствует развитию фотосинтезирующих организмов на отмели.

Максимум содержания кислорода в придонном слое приурочен к зоне опускания вод в районе порта (западная часть бухты). Это связано с пониженной температурой вод, так как растворимость газов в воде обратно пропорциональна ее температуре. Аналогичный максимум на карте относительного насыщения придонных вод (рис…. Б) также связан с динамикой: более насыщенные воды оказываются «запертыми» в придонном горизонте, и газ не может выделиться в атмосферу, таким образом, воды, пришедшие с поверхности, выделяются на фоне придонных.

А)	Б)
Рис. … Относительное насыщение кислородом А) на поверхности (%), Б) у дна (%)

Пониженная продуктивность вод на северо-западе и востоке бухты вероятнее всего связана с потреблением кислорода на окисление мертвого органического вещества. Такое предположение подтверждается повышенной концентрацией неорганических форм фосфора в этих точках. Кроме того, в придонном слое наблюдается минимум этих соединений, что, вероятно, вызвано предшествующим активным потреблением. Запасы биогенных веществ на мелководье были истощены, что и вызвало наблюдаемое отмирание органики.

В целом, для придонных вод характерно равномерное насыщение кислородом, что говорит о равномерности распределения фотосинтезирующих организмов по акватории бухты в этот период. Тот факт, что насыщение у дна не превышает 95,5 %, может быть связан с вышеупомянутым процессом деструкции органики: его влияние на содержание кислорода в воде, как правило, возрастает с глубиной. Карта (рис. … Б) подтверждает это, но закономерность в центре бухты нарушается – повышенное насыщение вызвано погружением холодных поверхностных вод.

А)	Б)
Рис. … Концентрация неорганических соединений фосфора А) на поверхности (мкг-ат/л), Б) у дна (мкг-ат/л)

Рис. … Концентрация соединений фосфора на поверхности (мкг-ат/л)

Рис. … Концентрация органических соединений фосфора на поверхности (мкг-ат/л)

На рисунке … отчетливо прослеживается повышение концентрации неорганических соединений фосфора в западной части бухты. Они привносятся в придонный горизонт благодаря опусканию вод в этой части бухты.

На рисунке … видно, что максимум органических форм фосфора совпадает с минимумом насыщения кислородом поверхностных вод – это служит еще одним подтверждением предположения о преобладании процессов деструкции органического вещества в районе реки Су-Аран, самого крупного естественного водотока, впадающего в Геленджикскую бухту.

Максимальное содержание соединений кремния в поверхностном слое (рис. …) приурочено к устью реки Су-Аран. В придонном слое (рис. …) наблюдается картина, противоположная распределению неорганических соединений фосфора. В целом, большая часть пресных водотоков сконцентрирована именно в восточной половине бухты, следовательно, максимальные концентрации логично приурочены к источникам. Учитывая тот факт, что силикаты, как и другие биогенные вещества, накапливаются у дна, подобное распределение ожидаемо.

А)	Б)
Рис. … Концентрация соединений кремния А) на поверхности (мкг-ат/л), Б) у дна (мкг-ат/л)

Распределение щелочности, представленное на рисунке …, подтверждает предположение о вкладе материкового стока в гидрохимическую структуру в восточной части бухты – повышенная щелочность маркирует сточные воды.

Рис. … Распределение щелочности на поверхности (мг-экв/л)	Рис. … Распределение водородного показателя рН (усл. ед.)

Распределение рН (рис. …) практически зеркально распределению щелочности: сброс подкисленных вод в восточной части бухты отражен как минимум ионов водорода. В остальном же поле рН почти однородно, за исключением небольшого максимума на северо-западе бухты. В этой же точке наблюдалось пониженное содержание кислорода, что тоже может быть связано с техногенными сбросами – в этой точке есть выход городских сточных вод.

В результате изучения гидрохимической структуры Геленджикской бухты были использованы маркирующие свойства химических соединений, что позволило выявить районы техногенных сбросов (восточная и северо-западная части бухты) и проследить распространение естественного материкового стока реки Су-Аран. Также был обнаружен район опускания поверхностных вод (вероятнее всего, под действием ветра) около грузового порта, благодаря этому процессу ожидаемое повышение концентрации загрязняющих веществ у порта 4 февраля 2012 года не наблюдалось.