Pollutants in Bottom Sediments in the Balaklava Bay (the Black Sea)

Abstract

The purpose of the paper consists in studying the pollution level, and the character of spatial distribution of microelements and trace metals, the chlorophorm-extractable substances and petroleum hydrocarbons and in evaluating the features of their accumulation in the upper layer of bottom sediments in the Balaklava Bay depending on the natural and anthropogenic sources of pollutants. Methods and Results. The samples were taken from the bottom sediments upper layer (0-5 cm) in the Balaklava Bay by the Peterson grabber in February, 2015. Location of the sampling stations was chosen proceeding from the features of the bay morphometry, hydrological and hydrochemical water structure, pollution sources and the character of the sedimentation processes. The samples were selected, preprocessed and analyzed by the standard methods according to the regulatory documents. Some changes in relation between the clay fractions and the gravel material composition were revealed. The correlation dependence between the contents of chlorophorm-extractable substances and petroleum hydrocarbons was calculated. The features of spatial distribution of the metals' content depending on the natural geochemical processes in the bottom sediments are revealed. The regions subjected to the most intensive anthropogenic load within the region under study are distinguished. Conclusions. The content of clay material in all the samples taken in the Balaklava Bay on the average increased from 58.2 to 65.9 % and its maximum values are still concentrated in the western and northwestern parts of the water area under study. During last ten years, growth of the portion of a fine-grained material in the bottom fractions has been noted; at that the places where it accumulats are located in the areas of intense anthropogenic activity. The chlorophorm-extractable substances concentration in the Balaklava Bay bottom sediments varied within a wide range. On the whole, in course of the investigated period their content decreased, whereas the petroleum hydrocarbons concentration remained unchanged. It is found that pollution of the bottom sediments by metals is of a polyelemental nature and is characterized primarily by such metals as Pb, Cr, Zn, Cu and Sr. The increased microelements concentrations are observed in the northeastern and central parts of the water area, whereas the decreased metal concentrationsin its northwestern and eastern parts.

Mathematical Modeling the Dynamics of the Bottom Sediments Granulometric Composition in the Balaklava Bay Affected by the Wind Waves

“…Первые современные сведения касались физико-химических свойств донных отложений, состава и количественных характеристик макрозообентоса [3]. Сейчас большое внимание уделяется загрязнению донных отложений бухты органическими веществами [4,5] и тяжелыми металлами [6,7]. В работах [5,7] отмечено, что фракционный состав в поверхностном слое донных отложений изменился, в первую очередь вследствие увеличения доли мелкозернистого материала.…”

“…Для второй серии численных экспериментов использовалась комбинация из трех фракций, пространственное распределение которых основано на результатах мониторинговых наблюдений Морского гидрофизического института, выполненных в 2005, 2015, 2018 гг. [4][5][6][7]22]. Гранулометрический состав донных осадков задавался в виде смеси из трех компонентов (мелкий гравий и крупнозернистый песок, среднезернистый песок, мелкозернистый песок), распределенных с различным соотношением объемных концентраций на разных участках исследуемой акватории.…”

Influence of Bottom Sediments Physicochemical Characteristics on Distribution of Microelements in the Crimean Shelf Water Areas

“…Средние значения остальных элементов ниже фоновых, однако максимальные концентрации всех микроэлементов, за исключением Ti и Mn, выше. Анализ пространственного распределения микроэлементов в донных отложениях мелководных акваторий показал, что превышение геохимического фона, отмечаемое в Балаклавской бухте, наблюдается и в других акваториях Севастопольского региона с затрудненным водообменом [5][6][7].…”

“…Для таких элементов, как Cu, Zn и Pb, отмечено значительное превышение содержания относительно состава верхней части земной коры (по А. П. Виноградову). Превышение СХК [8] В ранее опубликованных нами работах были установлены закономерности распределения микроэлементов в Балаклавской [5], Севастопольской [6], Казачьей [7] бухтах, а также Феодосийском заливе [14] и Керченском проливе [12,13]. По результатам предыдущих исследований были выделены элементы Zn, Ni, Cr, максимальные концентрации которых во всех исследуемых ранее акваториях были выше фоновых концентраций данных элементов [1,9].…”

“…Последнее исследование гидрохимического состава вод Каламитского залива было проведено в сентябре 1995 г., а его результаты обсуждаются в работе [4]. Поэтому в данной работе залив рассматривается как фоновая акватория с точки зрения особенностей накопления и пространственного распределения микроэлементов и тяжелых металлов в донных отложениях в сравнении с исследованными ранее акваториями Севастопольского региона [5][6][7], которые позиционируются как районы с затрудненным водообменом.…”