Г.Т. Фрумин, Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена
С.В. Ипатова, ФГБУ «Северо-Западное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды»
Невская губа (иное название Маркизова лужа) – восточная часть Финского залива. В вершину Невской губы несколькими рукавами впадает река Нева. В дельте Невы находится город Санкт-Петербург. Ироничное название Невской губы – Маркизова лужа – возникло в первой трети XIX века в среде офицеров Балтийского флота. Происходит от титула тогдашнего морского министра России маркиза И.И. де Траверсе, при котором почти прекратились дальние морские походы, а плавания осуществлялись не дальше Кронштадта.
Физико-географические характеристики Невской губы
Водосборная площадь Невской губы расположена на территории нескольких субъектов Северо-Западного федерального округа Российской Федерации (81,4%): Санкт-Петербург, Ленинградская, Новгородская, Вологодская области, Республика Карелия. Часть водосборной площади находится в Финляндии (18,5%) (рис. 1).
Невская губа принимает сток с 67% площади водосбора всего Финского залива, что приводит к повышенному содержанию биогенных и загрязняющих веществ в ее водах. Основными проблемами как Финского залива, включая Невскую губу, так и водной системы в целом остаются процессы эвтрофирования и загрязнения вредными веществами.
Эвтрофирование Невской губы
Эвтрофирование – повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных и естественных (природных) факторов. Между эвтрофированием и загрязнением имеется существенная разница, заключающаяся прежде всего в том, что загрязнение обусловлено сбросом вредных веществ, подавляющих биологическую продуктивность водоемов, а эвтрофирование повышает эту продуктивность. Основными источниками загрязнения водоемов биогенными веществами, приводящими к эвтрофированию, служат смыв азотных и фосфорных удобрений с полей и сброс сточных вод, в т. ч. и прошедших биологическую очистку.
Среди множества биогенных элементов, влияющих на процесс эвтрофирования (азот, кислород, углерод, сера, кальций, калий, хлор, железо, марганец, кремний и др.), для водоемов умеренной зоны решающую роль играет фосфор. Развитие процесса антропогенного эвтрофирования приводит ко многим неблагоприятным последствиям с точки зрения водопользования и водопотребления (развитие «цветения» и ухудшение качества воды, появление анаэробных зон, нарушение структуры биоценозов и исчезновение многих видов гидробионтов, в т. ч. ценных промысловых рыб).
При эвтрофировании ухудшаются физико-химические свойства воды, она делается мутной, с неприятным запахом и привкусом, повышается рН, вследствие чего выпадает в осадок карбонат кальция, а также гидроксид магния. При эвтрофировании в водных объектах возникают заморы. При использовании воды из таких водоемов возможны вспышки желудочно-кишечных заболеваний, отравление скота и птиц.
Первое научное упоминание токсического цветения в пресноводных водоемах Австралии, вызвавшего гибель овец, лошадей, свиней, собак, сделал в 1878 году Дж. Френсис. С тех пор появилось множество свидетельств таких токсичных цветений в различных водоемах мира.
Сине-зеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины, которые сами не используют, но они, попадая в водную толщу, представляют опасность для живых организмов и человека. Токсины могут вызывать цирроз печени, дерматиты у людей, отравление и гибель животных. Известны два типа токсинов, образуемых сине-зелеными водорослями (цианобактериями), – нейротоксины и гепатотоксины. Нейротоксины представляют собой алкалоиды, действующие на нервную систему. Гепатотоксин, попавший в организм животного, вызывает разрушение печени, и через несколько часов наступает смерть.
В статье использованы данные мониторинга, регулярно проводимого ФГБУ «Северо-Западное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды». На рис. 2 приведена схема отбора проб воды в Невской губе. Акватория Невской губы разделена на следующие районы: морской торговый порт (МТП СПб), северный курортный район (СКР), южный курортный район (ЮКР), центральная часть (ЦЧ).
Содержание общего (растворенного) фосфора для всей акватории Невской губы за период 1999–2023 годов, приведено на рис. 3. Для оценки динамики трофического статуса Невской губы по концентрациям фосфора общего использована следующая классификация: олиготрофный статус (5–17,5 мкг/дм3 ), мезотрофный статус (17,5–37,5 мкг/дм3 ), эвтрофный статус (37,5–67,5 мкг/дм3 ), гипертрофный статус (67,5–97,5 мкг/дм3 ). Следуя приведенной классификации, была проведена оценка динамики трофического статуса Невской губы за период 1999–2023 годов (табл. 2). Средняя концентрация фосфора общего за период 1999– 2023 годов – 19,4 мкг/дм3 , что соответствует мезотрофному трофическому статусу.
Как следует из данных, приведенных в табл. 2, за период 1999–2023 годов трофический статус Невской губы варьировался в разные годы от олиготрофного до эвтрофного. В среднем за этот период трофический статус Невской губы характеризуется как «мезотрофный».
Качество вод Невской губы по гидрохимическим показателям
Для комплексной оценки качества вод Невской губы используется индекс загрязненности вод (ИЗВ). Его расчет проводится для каждого пункта (створа) по формуле ИЗВ = (С1-6/ПДК1-6)/6, где С/ПДК – относительная (нормированная) среднегодовая концентрация; 6 – строго лимитируемое количество показателей (ингредиентов), берущихся для расчета и имеющих наибольшие относительные среднегодовые концентрации (значения), включая в обязательном порядке растворенный кислород и БПК5 (пестициды в расчет ИЗВ не включаются).
Сравнение ИЗВ от года к году, от створа к створу, от пункта к пункту позволяет оценить как временную, так и пространственную динамику (тенденцию) качества вод. Классификация качества вод по ИЗВ и критерии изменения качества (ухудшения или улучшения), используемые при сравнении качества вод и определении его динамики (тенденции), приведены в табл. 3.
В табл. 4 приведена динамика величин ИЗВ в центральной (открытой) части Невской губы.
Как следует из табл. 4, качество воды центральной части Невской губы характеризуется как «умеренно загрязненная». По величинам ИЗВ в 2023 году воды всех районов Невской губы (открытая часть, южный курортный район, северный курортный район и МТП) характеризуются как «загрязненные» – IV класс качества.
Особое внимание следует обратить на то, что воды Невской губы в течение многих лет загрязнены медью. На рис. 4 прямая линия – ПДК меди для рыбохозяйственных водных объектов (1 мкг/дм3 ).
Одним из важнейших показателей уровня загрязненности водного объекта органическими веществами является биохимическое потребление кислорода (БПК). При анализе определяется количество кислорода, ушедшее за установленное время (обычно пять суток – БПК5) без доступа света при 20 °С на окисление загрязняющих веществ, содержащихся в единице объема воды. Как правило, в течение пяти суток при нормальных условиях происходит окисление примерно 70% легкоокисляющихся органических веществ. Высокие уровни загрязненности легкоокисляемыми органическими соединениями (по величинам БПК5) южного курортного района Невской губы прослеживаются на протяжении многих лет, что характерно для прибрежных акваторий (рис. 5).
