Характеристика элементов биогеохимического цикла углерода в Беринговом море и их изменения под влиянием химического загрязнения и климатических факторов

• Автор: Щука, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Современное состояние экосистем
Берингова моря
1.1. Роль Арктики в климатической системе Земли
1.2. Современное состояние знаний о круговороте углерода
в Беринговом море
1.3. Антропогенное воздействие на экосистемы Берингова
моря
Глава 2. Материалы и методы исследований
2.1. Материалы исследований
2.2. Локальная термодинамико-биогеохимичеекая модель деятельного слоя Берингова моря *
2.2.1. Термодинамическая модель
2.2.2. Биогеохимическая модель
2.2.3. Модель углеродного цикла
Глава 3. Воспроизведение сезонной изменчивости
основных термодинамических и биогео
ХИМИЧЕСКИХ характеристик экосистем Берингова моря
3.1. Внешние функции и выбор значений параметров
модели
3.2. Экосистема центральной части Берингова моря
3.2.1. Сезонная изменчивость термодинамических и био-геохимических характеристик
3.2.2. Сезонная изменчивость характеристик углеродного
цикла
3.2.3. Средние годовые концентрации и потоки между компонентами экосистемы ВКС
3.3. Анализ чувствительности решения модели
3.3.1. Чувствительность модели к выбору толщины и температуры ВКС моря
3.3.2. Чувствительность к вариациям внутренних параметров биогеохимической модели
3.3.3. Чувствительность к параметризации коэффициента газообмена между океаном и атмосферой
3.4. Сравнительный анализ элементов биогеохимического
цикла углерода экосистем центральной части Беринго
ва моря и Бассейна Чирикова

Глава 4. Элементы биогеохимического цикла углерода Берингова моря в условиях
УВЕЛИЧЕНИЯ химического загрязнения и изменений климата
4.1. Изменение температурного режима
4.2. Изменение ветрового режима 4.3. Изменение биологических процессов в результате воз
действия загрязняющих веществ и УФ-радиации 4.4. Совместное воздействие климатических факторов и
увеличения химического загрязнения
Выводы
Литература

Введение
Формирование климата Земли и его изменения непосредственным образом связаны с состоянием системы океан-атмосфера. Мировой океан участвует в глобальных циркуляционных процессах и играет ведущую роль в круговороте углекислого газа, а также биогеохимических циклах всех биогенных элементов [IPCC, 1990а; 1990b; 1996; Shneider, 1989 и др.]. Поэтому прогнозируемое к середине следующего столетия глобальное потепление климата может привести к существенным изменениям состояния Мирового океана и отразится практически на всех процессах, сложившихся в ходе длительной эволюции биосферы [Израэль и др., 1993; Будыко и др., 1992]. Так, потепление климата будет сопровождаться изменением тепло-, газо- и влаго-обмена между океаном и атмосферой, подъемом среднего уровня моря, изменением ледового режима в полярных и субполярных регионах, трансформацией глобальной циркуляции водных масс и т.д., что приведет к существенным изменениям экологического состояния морей [IPCC, 1990а; 1990b; 1996; Bemal, 1991; и др.]. Прогнозируется также изменение поглощения С02 океаном, причем, по многим оценкам, значительная доля поглощаемого С02 будет приходиться на высокопродуктивные шельфовые арктические экосистемы [Walsh et al., 1989; IPCC, 1996 и др.].
Ежегодно в Мировой океан поступают десятки тысяч различных химических соединений в количестве более 1 млрд. тонн. Часть этих веществ обладает токсическими, мутагенными и канцерогенными свойствами. Сохраняясь и циркулируя в морской экосистеме десятки лет, эти загрязняющие вещества представляют огромную опасность для морских организмов и, в конечном счете, здоровья человека [Израэль, Цыбань, 1989]. Возрастающая в последние десятилетия антропогенная нагрузка на Мировой океан, несомненно, усугубит возможные негативные последствия изменения климата.
В настоящее время появилась настоятельная необходимость в детальной оценке и прогнозе возможных экологических последствий изменения климата и химического загрязнения в отдельно взятых регионах Мирового океана. При этом, особое внимание необходимо уделить арктическому и субарктическому региону Мирового океана в силу его чрезвычайно важной роли в процессах глобального цикла углерода. Даже минимальное потепление климата и уменьшение площади ледового покрова в океане может привести к

кратно увеличивает риск чрезвычайных экологических ситуаций в морях, вызванных, например, аварийными разливами нефти, залповыми сбросами сточных вод горно-обогатительных комбинатов, авариями судов с атомными энергетическими установками и т.д.
Кроме того, загрязнение арктических морей вызывает серьезное беспокойство также в связи с тем, что биодеградация органических загрязняющих веществ в арктических морях протекает крайне медленно в связи с низкими температурами среды. Нельзя не отметить, что низкие скорости биодеградации, а также медленное обновление вод Северного Ледовитого океана [Аа-gaard, Carmack, 1989] способствуют накоплению устойчивых загрязняющих веществ в морских экосистемах и таким образом усугубляют воздействие антропогенных факторов на арктические моря [Цыбань и др., 1992а].
В силу своего географического положения Берингово море значительно удалено от крупных индустриальных центров, транспортных узлов, районов с развитой хозяйственной деятельностью. Несмотря на это, антропогенный пресс, несомненно, оказывает воздействие на функционирование этой экосистемы. Так, источниками загрязнения Берингова моря являются, в основном, дальние атмосферные переносы загрязняющих веществ и их осаждение на водную поверхность, речной и терригенный сток, нефте- и газопро-мыслы на берегах и на шельфе, а также аварийные сбросы нефти с судов и нефтепроводов, переносы загрязняющих веществ с дрейфующими льдами и др. [Цыбань, Володкович, Щука и др., 1997; Weeks, 1993]
Изучение химического режима в Беринговом море за последние 20 лет показало, что распространение органических загрязняющих веществ в нем год от года становится все более широким. В Беринговом море обнаружено присутствие таких опасных загрязняющих веществ, как полиароматические и хлорированные углеводороды, тяжелые металлы. В последние годы обнаружены новые загрязняющие вещества (эндосульфан, бромоформ, дибромоме-тан и т.д.) [Динамика
Начиная с 1977 г. сотрудниками ИГКЭ проводятся систематические исследования в Беринговом по биогеохимическому циклу бенз(а)пирена -индикатора канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Бенз(а)пирен (БП) был обнаружен во всех компонентах морских экосистем. Концентрации БП в воде на большей части обследованных акваторий на протяжении ряда лет сохранялось на низком, фоновом уровне, составляв-