Еколого-геохімічна характеристика стану сучасного осадконакопичення в районі придунайського шельфу Чорного моря - Автореферат

Дисертаційна робота виконувалась відповідно до планів основних наукових досліджень відділу сучасного морського седиментогенезу Інституту геологічних наук НАН України в межах програм “Комплексне дослідження стану та взаємодії гідросфери, літосфери та атмосфери в зоні стику суша-море Азово-Чорноморського басейну”, № ДР 0199U002200; “Дослідження процесів сучасного седиментогенезу природних систем “річка - море” (еколого-геофізичний аспект)” № ДР 019U042354; “Вивчення геологічної будови та особливостей літогенезу в окремих районах Світового океану” № ДР 0193U030892; “Геологічна будова, вулканізм та літологічні особливості осадових товщ Азовського та Чорного морів” № ДР 0193U030897. визначено якісний та кількісний склад домінуючого органічного та органомінерального забруднення компонентів басейну осадконакопичення - води, осадків, бентосних фільтраторів; Наукова новизна одержаних результатів: вперше комплексно оцінено стан сучасного осадконакопичення придунайського шельфу з еколого-геохімічних позицій: визначено рівні концентрацій важких металів, пестицидів, поліхлорбіфенілів, радіонуклідів, детергентів, фенолів, нафтових вуглеводнів одночасно в найбільш важливих компонентах екосистеми, що характеризують стан сучасного осадконакопичення - водній товщі, донних осадках та бентосних фільтраторах (мідіях); дістало подальший розвиток вчення про аквальні геохімічні барєри, зокрема барєр ріка - море: досліджено та встановлено границі змін гідрологічних, гідрохімічних, геохімічних, біогеохімічних умов в барєрній зоні авандельти Дунаю; Враховуючи складність та високу динамічність природних процесів на барєрі ріка-море при взаємозалежності біотичних і абіотичних чинників седиментогенезу, показана необхідність володіння повноцінною інформацією про стан та тенденції розвитку геоекологічної ситуації в найбільш напруженій ділянці Чорного моря для підтримки управлінських рішень в області охорони довкілля, наукового обґрунтування системи геоекологічного моніторингу, розвитку фундаментальних досліджень і підвищення рівня знань в галузі екологічної геохімії моря.В дисертації вирішена актуальна наукова задача, що полягає у визначенні еколого-геохімічного стану сучасних осадків та умов седиментації найбільш забрудненої акваторії Чорного моря - придунайського шельфу з метою наукового обґрунтування моніторингу геологічного середовища цієї частини моря згідно державної Програми моніторингу довкілля. Основні блоки досліджень заключались у визначенні ландшафтно-геохімічних умов території (природних чинників седиментації та їх динаміки), еколого-геохімічній оцінці седиментаційного середовища (вміст полютантів у природних тілах і закономірності їх просторово-часового розподілу) та розробленні на цій основі науково обґрунтованих рекомендацій щодо екологічного моніторингу геологічного середовища дослідженої акваторії. Головними природними чинниками формування еколого-геохімічних умов седиментації в районі придунайського шельфу є: трансгресивний режим басейну осадконакопичення, взаємодія річкових дунайських, дніпровсько-дністровських та морських водних мас; надходження на акваторію значних обємів твердих та розчинених мінеральних і органічних речовин; активна гідродинаміка в умовах мілководдя з переважанням адвективних процесів; стійка сезонна стратифікація вод; наявність гідрофронтальних зон та щільнісна нерівномірність вод; своєрідні гідробіологічні умови. Аналіз вмісту і закономірностей просторового розподілу полютантів у природних тілах седиментаційного середовища в різні сезони та відношення рівнів їх концентрацій до діючих вимог (СПК, ГДК) вказує на несприятливу геоекологічну ситуацію, що склалась на придунайському шельфі. Вміст Hg в мулах авандельти перевищує ГДК країн ЄС в 30-113 разів, в осадках шельфу - в 8-47 разів, на окремих ділянках відповідно Cd-в 2,3, Cu-в 1,5, Cr-в 1,5, Ni і As-в 1,6 рази.

В дисертації вирішена актуальна наукова задача, що полягає у визначенні еколого-геохімічного стану сучасних осадків та умов седиментації найбільш забрудненої акваторії Чорного моря - придунайського шельфу з метою наукового обґрунтування моніторингу геологічного середовища цієї частини моря згідно державної Програми моніторингу довкілля. Основні блоки досліджень заключались у визначенні ландшафтно-геохімічних умов території (природних чинників седиментації та їх динаміки), еколого-геохімічній оцінці седиментаційного середовища (вміст полютантів у природних тілах і закономірності їх просторово-часового розподілу) та розробленні на цій основі науково обґрунтованих рекомендацій щодо екологічного моніторингу геологічного середовища дослідженої акваторії. Підсумки кожного блоку досліджень можна сформулювати наступним чином.

1. Головними природними чинниками формування еколого-геохімічних умов седиментації в районі придунайського шельфу є: трансгресивний режим басейну осадконакопичення, взаємодія річкових дунайських, дніпровсько-дністровських та морських водних мас; надходження на акваторію значних обємів твердих та розчинених мінеральних і органічних речовин; активна гідродинаміка в умовах мілководдя з переважанням адвективних процесів; стійка сезонна стратифікація вод; наявність гідрофронтальних зон та щільнісна нерівномірність вод; своєрідні гідробіологічні умови. Основним техногенним чинником є якісна та кількісна деформація геохімічних потоків речовин: надходження з річковим стоком забруднюючих сполук - ксенобіотиків, ізотопів, детергентів, що відсутні в природніх умовах; забруднення моря речовинами природного походження - нафтовими вуглеводнями, важкими та токсичними металами, фенолами; евтрофікація моря надмірним стоком біогенних елементів.

2. Аналіз вмісту і закономірностей просторового розподілу полютантів у природних тілах седиментаційного середовища в різні сезони та відношення рівнів їх концентрацій до діючих вимог (СПК, ГДК) вказує на несприятливу геоекологічну ситуацію, що склалась на придунайському шельфі. Асимілюючи значні обєми забруднюючих речовин, котрі приносяться водами Дунаю, компоненти басейну осадконакопичення зазнають надмірного забруднення сполуками техногенного та природно-техногенного походження. Зокрема, сумарний показник концентрації важких металів та токсичних елементів в осадках авандельти Дунаю складає 347, Жебриянської бухти -381, прилеглого шельфу 19-45, району о. Зміїний -13. Вміст Hg в мулах авандельти перевищує ГДК країн ЄС в 30-113 разів, в осадках шельфу - в 8-47 разів, на окремих ділянках відповідно Cd- в 2,3, Cu- в 1,5, Cr- в 1,5, Ni і As- в 1,6 рази. Перевищення ГДК металів у водах моря складає для Hg- 12, Zn- 4, Cr- 3, Cu- 2 рази. Вміст в тканинах мідій Cd, Pb, Hg та Cu вище на три порядки відносно концентрації їх в навколишніх водах та донних осадках. Забруднення ізотопами цезію-137 підводної дельти Дунаю найбільш високе на всій акваторії Чорного моря. Вміст в донних осадках радіоцезію 90-190 Бк/кг, при техногенному фонові (за ізобатою 40 м) 1,7-3,2 Бк/кг. Забруднення вод придунайського шельфу нафтопродуктами досягає 80 ГДК, фенолами -100 ГДК, СПАР-1,5 ГДК. Сумарний вміст хлорорганічних пестицидів і поліхлорбіфенілів у водній товщі перевищує в 1,3 рази критичні для планктону концентрації, їх виявляємість -100%. Перелічені органічні сполуки депонуються в донних осадках та бентосних організмах, де їх вміст зростає на 2-4 порядки. Токсичність середовища посилюється регулярними гіпоксійними явищами.

3. Наукове обгрунтування принципів, методики та технології екомоніторингу геологічного середовища придунайського шельфу є наслідком комплексного експериментального вивчення геохімічної та міграційної структури його ландшафтів. Виходячи із задач моніторингу пропонується перелік спостережних параметрів, розташування та специфікація пунктів спостережної мережі. При залученні методів математичного моделювання та ГІС-технологій результати моніторингу дозволять одержати прогнозні оцінки функціонування природних екосистем верхньої зони геологічного середовища.

Степаняк Ю.Д., Горбатюк В.М. Анализ особенностей техногенного загрязнения северо-западного шельфа Черного моря//Проблемы формирования экологического мировоззрения -Тр. междун. науч. конфер.-Симферополь: изд-во Таврического экологич. инстит., 1998. -с. 36-37 (здобувачем окреслені основні напрями досліджень техногенного забруднення шельфу).

Степаняк Ю.Д., Деренюк Д.Н. Техногенные радионуклиды в донных осадках северо-западного шельфа Черного моря//Вісник Укр. Буд. економ. та наук.-тех. знань, 1998, № 2. -с 13-14 (здобувачем охарактеризований площинний та радіальний розподіл нуклідів в межах шельфу).

Степаняк Ю.Д., Деренюк Д.Н. Особенности развития гипоксийного процесса на придунайском шельфе Черного моря//Вісник Укр. Буд. економ. та наук.-тех. знань, 1998, № 2. -с 14-16 (здобувачем охарактеризовані причинно-наслідкові звязки гіпоксійних явищ ).

Степаняк Ю.Д., Пасынков А.А. Техногенное влияние на экологию придунайского шельфа Черного моря//Вісник Укр. Буд. економ. та наук.-тех. знань, 1998, № 2. -с 11-12 (здобувачем наведені чинники техногенного впливу на морське довкілля з їх кількісною характеристикою).

Степаняк Ю.Д. Некоторые особенности дифференциации хлорорганических соединений в экосистеме северо-западного шельфа//Диагноз состояния среды прибрежных и шельфовых зон Черного моря.-Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 1999. -с. 260-268.

Степаняк Ю.Д. Нефтепродукты в экосистеме моря: природа и локализация загрязнения в экологических аспектах//Диагноз состояния среды прибрежных и шельфовых зон Черного моря.-Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 1999. -с. 274-283.

Степаняк Ю.Д. Геохимическая зональность осадков Дунайского взморья//Материалы II международного совещания “Геохимия биосферы”, Новороссийск, 1999.-с.289.

Степаняк Ю.Д. Современное состояние геологической среды северо-западного шельфа Черного моря в районе о. Змеиный//Геология и полезные ископаемые Черного моря.-К.: “Карбон-Лтд”. -1999. -с. 226-232.

Степаняк Ю.Д., Пасынков А.А., Тихоненков Э.П. Проблема эндогенного вещества в геоэкологии Азово-Черноморского региона//Геология и полезные ископаемые Черного моря.-К.: “Карбон-Лтд”. -1999. -с. 239-243 (здобувачем обгрунтована наявність ендогенних джерел забруднення Чорного моря важкими металами та нафтовими вуглеводнями, дана кількісна оцінка еменацій).

Степаняк Ю.Д., Тихоненков Э.П., Пасынков А.А., Деренюк Д.М., Грицаева Т.Н. Тихоненкова Е.Г. Особенности сейсмогеологического и экологического состояния акватории Черного и Азовского морей//Інформаційний бюлетень про стан геологічного середовища України в 1998 році, вип. 17.- К: изд-во Геоинформ, 2000. -с. 91-102 (здобувачем охарактеризовано еколого-геохімічний стан акваторій Чорного та Азовського морів та тенденції його розвитку).

Степаняк Ю.Д., Пасынков А.А., Деренюк Д.Н., Кондратьев С.И., Ляшенко С.В. Гидрологические и гидрохимические параметры вод Азовского моря в районах буровых платформ в зимне-осенние сезоны 1999-2000 годов//Диагноз состояния среды прибрежных и шельфовых зон Черного моря.-Севастоп.: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2001.-с. 237-241 (здобувачем описані гідрохімічні параметри басейну та встановлені основні закономірності їх розподілу).

Степаняк Ю.Д., Барг И.М. Биостратиграфия олигоцен-миоценовых отложений северо-западного Крыма (Красноперекопский промузел)//Науковий вісник національної гірничої академії України, № 4. Дніпропетровськ, 2001. -с. 75 - 77 (здобувачем наведені палеоекологічні характеристики древнього басейну седиментації).

Степаняк Ю.Д., Киселева Г.О., Пасынков А.А. Макрозообентос акватории острова Змеиный и придунайского взморья//Вестник Таврического национального университета, № 1.-Симферополь, 2002. -с. 27-31 (здобувачем представлені результати морських експедиційних досліджень).

В статтях, що надруковані в співавторстві, розділи та висновки за фахом автора дисертації написані ним самостійно, що узгоджено і підтверджено співавторами.