Riverine fluxes of organic and inorganic contaminants to the Barents Sea. 

Extending the 2015 work programme

Лаборатория водных экосистем ИППЭС КНЦ РАН участвует совместно с Норвежским институтом водных исследований NIVA (г. Осло) и AkvaplanNIVA (г. Тромсё) в реализации  международного проекта о сотрудничестве в области экологии и охраны окружающей среды «Riverine fluxes of organic and inorganic contaminants to the Barents Sea: Extending the 2015 work programme» («Поступление с речным стоком органических и неорганических загрязняющих веществ в Беренцево море: Продолжение рабочей программы 2015 года»). Целью научно-исследовательских работ является изучение одной из актуальных проблем загрязнения Баренцева моря связанного  с влиянием речного стока. Работы направлены на выявление объемов поступления загрязняющих веществ органической и неорганической природы реками Северной Фенноскандии и определение вклада речного стока в масштабах глобального загрязнения Мирового океана.

 

Оценка риска и управление поступлением загрязняющих веществ в морские воды направлены на измерение объемов поступления загрязняющих веществ, связанных с речным стоком в море. Например, программа Комиссии по защите и сохранению ресурсов Северо-Восточной Атлантики (OSPAR) «Прибрежные и прямые сбросы» (Riverine Inputs and Direct Discharges, RID) предназначена для оценки вклада отдельных загрязняющих веществ в морских районах. Оценка загрязнения и определение нагрузок на морские экосистемы, привносимых с речным стоком также играет важную роль при реализации Рамочной директивы Европейского Союза по водным ресурсам (WFD).

 

Новый подход к измерению концентраций загрязняющих веществ, поступающих с реками был реализован Норвежским институтом водных исследований, NIVA (Осло) в рамках программы речных стоков и прямых сбросов (RID, Elvetilførselsprogrammet). Непрерывный мониторинг гидрофобных загрязнителей был проведен на трех реках Норвегии при помощи пассивных устройств отбора проб (Allan et al., 2006; Vrana et al., 2005). Исследования показали, что применение данного подхода с использованием устройств пассивного отбора (Diffusive Gradient in Thin film devices - DGT, а также Standard Semipermeable Membrane Device - SPMD) имеет высокое значение в качестве инструмента мониторинга состояния водных экосистем. Техника пассивного отбора основана на механизме диффузионного движения загрязняющих веществ из окружающей среды и их поглощении на полимерных устройствах (Allan et al., 2009; Allan et al., 2010; Allan and Ranneklev, 2011).

 

В ходе реализации норвежской программы мониторинга загрязнения прибрежной акватории Баренцева моря было установлено, что данных для оценки влияния опасных веществ, поступающих в Баренцево море явно недостаточно. Серьезным пробелом при этом является отсутствие доступных данных по объемам поступления загрязняющих веществ в Баренцево моря с российской стороны. Этот факт значительно усложняет возможность моделирования потоков загрязняющих веществ в морской среде.

 

Целью настоящего проекта является оценка объемов поступления загрязняющих веществ от отдельных рек приграничного района Норвегии и России в Баренцевом море. Основное внимание в рамках работ уделено рекам Норвегии: Тана, Нейден, Паз, Гренс Якобсэльв, Karpelva. Впервые подобные работы были проведены на реках Северо-западной части  России:  Печенга и Кола в октябре 2014 года. В 2015 г эти исследования были продолжены и проводились уже на пяти водотоках: Печенга, Кола, Титовка, Шуонийоки, Паз (рис. 1). Работы проводились в период снеготаяния (2-недельная экспозиция), а также в период лета (июль-сентябрь).

Известно, что многие загрязняющие вещества поступают в Арктику за счет процессов глобального трансграничного переноса. Так, например, фосфорные антипирены и пластификаторы, используемые в замен запрещенным бромдифениловым эфирам  в настоящее время обнаруживаются в глобальном масштабе, и обладают высоким потенциалом к перемещению в атмосфере (Moller et al., 2011). В рамках данного проекта одной из задач является определение возможного поступления данных веществ в Баренцевом море и оценка уровней их содержания в речных водах.

 

Основной задачей проекта является установление уровня загрязняющих веществ в реках приграничного района, таких как фосфорорганические производные (OPCs), соединения ртути (общее содержание ртути, метилртути) и тяжелых металлов. Институтом NIVA в настоящее время разработаны методы извлечения и анализа этих веществ из природных сред с помощью приборов пассивного отбора. В рамках проекта предполагается расширить сеть мониторинга и отбора проб в отдельных реках Кольского полуострова с тем, чтобы получить больше данных о возможных источниках загрязнения и наличие загрязняющих сбросов или определения локальных очагов загрязнения.

 

Реализация проекта позволит оценить концентрации фосфорорганических антипиренов в воде при помощи развертывания пассивных пробоотборников из силиконовой резины (рис. 2).

Ленты  представляют  собой пленки триолеин   липида,   заключенные   в  полиэтиленовые  мембраны  низкой плотности. Применение стандартного оборудования на реках Мурманской области с использованием барабанных отборников было несколько видоизменено, в связи с высокой вероятностью значительных флуктуаций уровня вод водотоков во время эксперимента. Силиконовые ленты были установлены отдельно без использования кассет. Это также позволило минимизировать вероятность несанкционированного извлечения отборников из реки (рис. 3 и 4).

Оценка уровней содержания тяжелых металлов вводе проводилась с использованием устройств DGT, представляющих собой небольшие контейнеры из полиэтилена с интегрированным в их полости диффузным гелем (рис. 5). Помимо установок  пассивного отбора в период начала и окончания эксперимента был проведен отбор проб воды для определения текущего содержания в ней тяжелых металлов, метилртути и общей ртути.

В ходе проекта с целью гармонизации методов и подходов на всех этапах работ, начиная с проведения полевых исследований и до деталей химического анализа образцов, была проведена серия деловых встреч по обмену опытом. Кроме того, для сравнения результатов химического анализа проб в устройствах DGT в лабораториях Института NIVA и ЦКП ИППЭС КНЦ РАН была проведена международная интеркалибровка.

Allan, I.J., Booij, K., Paschke, A., Vrana, B., Mills, G.A., Greenwood, R., 2009. Field Performance of Seven Passive Sampling Devices for Monitoring of Hydrophobic Substances. Environmental Science & Technology 43, 5383-5390.

Allan, I.J., Harman, C., Kringstad, A., Bratsberg, E., 2010. Effect of sampler material on the uptake of PAHs into passive sampling devices. Chemosphere 79, 470-475.

Allan, I.J., Ranneklev, S.B., 2011. Occurrence of PAHs and PCBs in the Alna River, Oslo (Norway). Journal of Environmental Monitoring 13, 2420-2426.

Allan, I.J., Vrana, B., Greenwood, R., Mills, G.A., Roig, B., Gonzalez, C., 2006. A "toolbox" for biological and chemical monitoring requirements for the European Union's Water Framework Directive. Talanta 69, 302-322.

Möller, Axel, et al., 2011.Organophosphorus flame retardants and plasticizers in the atmosphere of the North Sea." Environmental Pollution 159.12, 3660-3665.

Vrana, B., Mills, G.A., Allan, I.J., Dominiak, E., Svensson, K., Knutsson, J., Morrison, G., Greenwood, R., 2005. Passive sampling techniques for monitoring pollutants in water. Trac-Trends in Analytical Chemistry 24, 845-868.

 

http://www.intechopen.com/books/air-quality-monitoring-assessment-and-management/remote-zones-air-quality-persistent-organic-pollutants-sources-sampling-and-analysis

http://oceanexplorer.noaa.gov/technology/tools/spmds/spmds.html

http://www.est-lab.com/spmd.php

р.Кола, пос.Молочный. 

Рис. 1. Схема точек отбора проб на российской территории.

Рис. 2. Контейнер с серией кассет с установленными силиконовыми лентами для определения содержаний органических загрязняющих веществ в воде.

Рис. 3. Видоизмененная конструкция отборника с прикрепленными силиконовыми лентами (р. Кола – слева, р. Печенга - справа) после 2-х недельной экспозиции.

Рис. 4. Видоизмененная конструкция отборника с прикрепленными силиконовыми лентами (р. Кола) после 3-х месячной экспозиции.

Рис. 5. Устройство пассивного отбора DGT​

Рис. 6. Река Печенга. Овалом отмечено место установки конструкции пассивного отбора.

Describe your image here