tinroИзвестия ТИНРОIzvestiya TINRO1606-99192658-5510ТИНРО10.26428/1606-9919-2021-201-440-457tinro-640Research ArticleУСЛОВИЯ ОБИТАНИЯ ПРОМЫСЛОВЫХ ОБЪЕКТОВENVIRONMENTS OF FISHERIES RESOURCESОсновные тенденции временного хода концентраций приоритетных поллютантов в осадках прибрежных акваторий Владивостока (залив Петра Великого Японского моря)Main tendencies of temporal changes for concentration of priority pollutants in sediments of the coastal areas at Vladivostok (Peter the Great Bay, Japan Sea)МощенкоА. В.MoshchenkoA. V.

Мощенко Александр Владимирович, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

690091, г. Владивосток, ул. Фонтанная, 24

Moshchenko Alexander V., D.Biol., leading researcher

24, Fontannaya St., Vladivostok, 690091

avmoshchenko@mail.ruБеланТ. А.BelanT. A.

Белан Татьяна Алексеевна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

690091, г. Владивосток, ул. Фонтанная, 24

Belan Tatyana A., Ph.D., leading researcher

24, Fontannaya St., Vladivostok, 690091

tbelan@ferhri.ruЛишавскаяТ. С.LishavskayaT. S.

Лишавская Татьяна Семеновна, заведующая отделом

690091, г. Владивосток, ул. Фонтанная, 24

Lishavskaya Tatyana S., head of laboratory

24, Fontannaya St., Vladivostok, 690091

tlishavskaya@ferhri.ruСевастьяновА. В.SevastianovA. V.

Севастьянов Александр Владимирович, старший научный сотрудник

690091, г. Владивосток, ул. Фонтанная, 24

Sevastianov Alexander V., senior researcher

24, Fontannaya St., Vladivostok, 690091

asevastyanov@ferhri.ruБорисовБ. М.BorisovB. M.

Борисов Борис Михайлович, научный сотрудник

690091, г. Владивосток, ул. Фонтанная, 24

Borisov Boris M., researcher

24, Fontannaya St., Vladivostok, 690091

boris-borisov-54@mail.ruДальневосточный региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институтРоссияFar-Eastern Regional Hydrometeorological Research InstituteRussian Federation2021090720212012440457Copyright © Мощенко А.В., Белан Т.А., Лишавская Т.С., Севастьянов А.В., Борисов Б.М., 20212021Мощенко А.В., Белан Т.А., Лишавская Т.С., Севастьянов А.В., Борисов Б.М.Moshchenko A.V., Belan T.A., Lishavskaya T.S., Sevastianov A.V., Borisov B.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya.tinro-center.ru/jour/article/view/640

Исследованы изменения концентраций углеводородов, фенолов, суммы ДДТ и его производных, Cu, Pb, Fe, Ni, соотношений ДДД/ДДЭ и ДДД+ДДЭ/ДДТ, а также общего уровня химического загрязнения (индекс TPF) в 1982−2017 гг. в осадках на станциях Общегосударственной службы наблюдений. На основе применения процедур разведочного, конфирматорного факторного и кросскорреляционного анализа, а также классификационных построений, использующих теорию нечетких множеств, показано, что временной ход концентраций загрязняющих веществ и их производных индексов представлен четырьмя типами балансовых кривых (профилей) — первичного и вторичного загрязнения, экспоненциального роста и полимодальной динамики. Эти профили соответствуют двум основным источникам загрязнения — индустриальному, который объединяет стоки Владивостока и близлежащих поселений, эоловый разнос и приток загрязняющих веществ из-за выпадения осадков, и терригенному — поступлению загрязнителей из водотоков, впадающих в Амурский и Уссурийский заливы. Действие первого источника преобладает в бухтах Золотой Рог, Диомид и прол. Босфор Восточный, второго — в Амурском и Уссурийском заливах; открытое прибрежье Владивостока испытывает влияние обоих источников с доминированием второго. Терригенный источник, в связи с различиями процессов, которые обеспечивают динамику балансовых кривых, следует подразделять на «обычный», включающий профили вторичного загрязнения и экспоненциального роста, и «экстремальный» (профили полимодальной динамики). У профилей вторичного загрязнения относительно таковых первичного наблюдается запаздывание в достижении максимума (6–7 лет). Другое свойство большинства профилей этого типа — их обратная связь с расходом воды р. Раздольной, в результате чего поступление ее вод ведет к снижению концентраций Cu и Pb в осадках (разбавляющий эффект). В группе экспоненциального роста связь временного хода профилей и расхода воды положительна — приток вод р. Раздольной увеличивает содержание Fe, Ni и фенолов, причем рост концентраций последних отражает усиление эвтрофикации. Временные изменения выделенных профилей обусловлены соотношением процессов поступления и «самоочищения» осадков, причем динамика факторов, входящих в данные группы, довольно точно отражает последовательность внешних событий — спад экономической активности и ее некоторое оживление, снижение применения тетраэтилсвинца и полный запрет этой присадки, экстремальные паводковые явления и т.д.

Concentrations of hydrocarbons, phenols, DDT and its metabolites, Cu, Pb, Fe, Ni, DDD/DDE and DDD+DDE/DDT ratios, and total level of chemical contamination (TPF index) in the bottom sediments are traced for 16 stations in the coastal areas at Vladivostok in 1982−2017. Temporal variations of the concentrations and derived indices are classified to 4 types of dynamics, using the methods of exploratory and confirmatory factor analysis, crosscorrelation analysis, and fuzzy set classification procedure. They are: primary contamination; secondary contamination; exponential growth; and polymodal dynamics. These variations are induced by two main sources of pollution, such as the industrial influx including wastes from Vladivostok and nearby settlements, aeolian transfer and polluted precipitations, and the terrigenous influx with polluted freshwater discharge. Impact of the first source prevails in the Golden Horn Bay, Diomid Inlet and Eastern Bosphorus Strait, and the second source is important for the Amur and Ussuri Bays (the coast of Vladivostok in these bays is influenced by both sources with predominance of the second). The terrigenous impact has two modes depended on certain processes of contamination: the permanent pollution inherent in the types of secondary contamination and exponential growth and the extreme pollution that forms the polymodal dynamics. The secondary contamination follows the primary one with a lag of 6–7 years. The secondary contamination of terrigenous usually has inverse correlation with the Razdolnaya/Suifen River discharge; for instance, strengthening of the freshwater inflow causes lower concentrations of Cu and Pb in the bottom sediments due to dilution effect. On the contrary, contamination depends directly on the Razdolnaya/Suifen River discharge for the exponential growth of terrigenous — the stronger the freshwater inflow, the higher the concentrations of Fe, Ni, and phenols (the latter is a sign of eutrophication). The types of dynamics change following the balance between pollution and self-cleaning of the sediments that is determined by external factors, as a drop in economic activity and its subsequent recovery, limitation and finally ban for using of tetraethyl lead additive, extreme floods on rivers, etc.

загрязняющие веществаосадкифакторный анализклассификациянечеткие множествабалансовая криваяcontaminantbottom sedimentsfactor analysisclassificationfuzzy setsbalance curveReferencesБелан Т.А., Мощенко А.В., Лишавская Т.С. Долговременные изменения уровня загрязнения морской среды и состава бентоса в заливе Петра Великого // Динамика морских экосистем и современные проблемы сохранения биологического потенциала морей России. — Владивосток : Дальнаука, 2007. — С. 50–74.Belan, T.A., Moshchenko, A.V., and Lishavskaya, T.S., Long-term variations in the level of pollution of the marine environment and the benthos composition in Peter the Great Bay, in Dinamika morskikh ekosistem i sovremennye problemy sokhraneniya biologicheskogo potentsiala morei Rossii (Dynamics of Marine Ecosystems and the Current Problems of Conservation of the Biological Potential in the Russian Seas), Vladivostok: Dal’nauka, 2007, pp. 50–74.Боровиков В.П., Боровиков И.П. STATISTICA® — Статистический анализ и обработка данных в среде Windows® : моногр. — М. : Инф.-издат. дом «Филинъ», 1998. — 608 с.Borovikov, V.P. and Borovikov, I.P., STATISTICA. Statisticheskii analiz i obrabotka dannykh v srede Windows (STATISTICA. Statistical Analysis and Data Processing in the Windows Environment), Moscow: Filin, 1998.Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. Эколого-геохимическая оценка «отпечатков» стойких хлорорганических пестицидов в системе почва — поверхностная вода // Агрохимия. — 2008. — № 1. — С. 52–56.Galiulin, R.V. and Galiulina, R.A., Ecological and geochemical assessment of “imprints” of persistent organochlorine pesticides in the soil–surface water system, Agrokhimiya, 2008, no. 1, pp. 52–56.Данченков М.А., Глубоков Н.В. Океанография бухты Золотой Рог // Дальневосточные моря и их бассейны: биоразнообразие, ресурсы, экологические проблемы : сб. мат-лов Второй Всерос. конф. с междунар. участием, приуроч. к году экологии в России. — Владивосток : ДВФУ, 2017. — С. 65–66.Danchenkov, M.A. and Glubokov, N.V. Oceanography of the Golden Horn Bay, in Sb. mater. Vtoroy Vseross. konf. mezhdunar. uchastiem, priuroch. k godu ekologii v Rossii “Dal’nevostochnyye morya i ikh basseyny: bioraznoobraziye, resursy, ekologicheskiye problemy” (The far eastern seas and their basins: biodiversity, resources, environmental problems, proceedings of the second All-Russian conference with international participation, dedicated to the ecology year in Russia), Vladivostok: Far Eastern Federal University, 2017, pp. 65–66.Кабаков Р.И. R в действии. Анализ и визуализация данных в программе R : пер. с англ. П.А. Волковой : моногр. — М. : ДМК Пресс, 2014. — 588 с.Kabakov, R.I., R v deistvii. Analiz i vizualizatsiya dannykh v programme R (R in Action: Data Analysis and Visualization in the R Software), Moscow: DMK, 2014. [transl. from English by P.A. Volkova]Ким Дж.-О., Мьюллер Ч.У., Клекка У.Р. и др. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ : пер. с англ. : моногр. — М. : Финансы и статистика, 1989. — 215 с.Kim, J.-O., Mueller, C.W., Klekka, W.R., Oldenderfer, M.S., and Blashfield, R.K., Faktornyy, diskriminantnyy i klasternyy analiz (Factor, discriminant and cluster analysis: trans. from English), Moscow: Finansy i statistika, 1989.Мощенко А.В., Белан Т.А. Метод оценки антропогенного нарушения сообществ макрозообентоса рыхлых грунтов // Биол. моря. — 2008. — Т. 34, № 4. — С. 279–292.Moshchenko, A.V. and Belan, T.A., Method for the appraisal of anthropogenic disturbance of macrozoobenthic communities of soft substrata, Russ. J. Mar. Biol., 2008, vol. 34, no. 4, pp. 235–248.Мощенко А.В., Белан Т.А. Новые методы оценки экологического состояния природной среды Дальневосточных морей России // Динамика морских экосистем и современные проблемы сохранения биологического потенциала морей России. — Владивосток : Дальнаука, 2007. — С. 276–313.Moshchenko, A.V. and Belan, T.A., New methods of assessment of ecological condition of the natural environment in the Far Eastern seas of Russia, in Dinamika morskikh ekosistem i sovremennye problemy sokhraneniya biologicheskogo potentsiala morei Rossii (Dynamics of Marine Ecosystems and the Current Problems of Conservation of the Biological Potential of the Russian Seas), Vladivostok: Dal’nauka, 2007, pp. 276–313.Мощенко А.В., Белан Т.А., Борисов Б.М. и др. Современное загрязнение донных отложений и экологическое состояние макрозообентоса в прибрежной зоне Владивостока (залив Петра Великого Японского моря) // Изв. ТИНРО. — 2019. — Т. 196. — С. 155−181. DOI: 10.26428/1606-9919-2019-196-155-181.Moshchenko, A.V., Belan, T.A., Borisov, B.M., Lishavskaya, T.S. and Sevastianov, A.V., Modern contamination of bottom sediments and ecological state of macrozoobenthos in the coastal zone at Vladivostok (Peter the Great Bay, Japan Sea), Izv. Tikhookean. Nauchno-Issled. Inst. Rybn. Khoz. Okeanogr., 2019, vol. 196, pp. 155–181. doi 10.26428/1606-9919-2019-196-155-181Мощенко А.В., Белан Т.А., Лишавская Т.С. и др. Многолетняя динамика концентраций приоритетных поллютантов и общего уровня химического загрязнения прибрежных акваторий Владивостока (залив Петра Великого Японского моря) // Изв. ТИНРО. — 2020. — Т. 200, вып. 2. — С. 377–400. DOI: 10.26428/1606-9919-2020-200-377-400.Moshchenko, A.V., Belan, T.A., Lishavskaya, T.S., Sevastianov, A.V., and Borisov, B.M., Longterm dynamics of prior pollutants concentration and total level of chemical contamination in the coastal areas at Vladivostok (Peter the Great Bay, Japan Sea), Izv. Tikhookean. Nauchno-Issled. Inst. Rybn. Khoz. Okeanogr., 2020, vol. 200, no. 2, pp. 377–400. doi 10.26428/1606-9919-2020-200-377-400Мощенко А.В., Белан Т.А., Лишавская Т.С., Борисов Б.М. Экологическое состояние морской среды и макрозообентоса у южной оконечности полуострова Муравьева-Амурского // Тр. ДВНИГМИ. — 2017. — Вып. 155. — С. 178–220.Moshchenko, A.V., Belan, T.A., Lishavskaya, T.S., and Borisov, B.M., Ecological condition of the marine environment and macrozoobenthos off the southern tip of the Muravyov-Amursky Peninsula, Tr. Dal’nevost. Nauchno-Issled. Gidrometeorol. Inst., 2017, vol. 155, pp. 178–220.Ростов И.Д., Рудых Н.И., Ростов В.И. Межгодовая динамика уровня загрязненности акваторий залива Петра Великого за последние 40 лет // Вестн. ДВО РАН. — 2015. — № 6. — С. 49–63.Rostov, I.D., Rudykh, N.I., and Rostov, V.I., Interannual dynamics of pollution level of the Peter the Great Bay water areas for the last 40 years, Vestn. Dal’nevost. Otd. Ross. Akad. Nauk, 2015, no. 6, pp. 49–63.Шитиков В.К., Розенберг Г.С. Рандомизация и бутстреп: статистический анализ в биологии и экологии с использованием R : моногр. — Тольятти : Кассандра, 2013. — 314 с.Shitikov, V.K. and Rozenberg, G.S., Randomizatsiya i butstrep: statisticheskii analiz v biologii i ekologii s ispol’zovaniem R (Randomization and Bootstrap: Statistical Analysis in Biology and Ecology Using R), Tolyatti: Kassandra, 2013.Шулькин В.М. Металлы в экосистемах морских мелководий : моногр. — Владивосток : Дальнаука, 2004. — 279 с.Shul’kin, V.M., Metally v ekosistemakh morskikh melkovodii (Metals in Ecosystems of Marine Shallow Waters), Vladivostok: Dal’nauka, 2004.Шулькин В.М., Струков А.Ю. Влияние межгодовой изменчивости речного стока на геохимию эстуарных и прибрежно-морских донных отложений // Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами : мат-лы 3-й Всерос. конф. с междунар. участием. — Улан-Удэ : БНЦ СО РАН, 2018. — С. 210−213. DOI: 10.31554/978-5-7925-0536-0-2018-210-213.Shul’kin, V.M. and Strukov, A.Yu., Influence of inter-annual variability of river runoff on the geochemistry of estuarine and coastal bottom sediments, in Mater. 3 Vseross. konf. mezhdunar. uchastiem “Geologicheskaya evolyutsiya vzaimodeystviya vody s gornymi porodami” (Proc. 3rd All-Russian Sci. Conf. with international participation “The geological evolution of the water-rock interaction”), Ulan-Ude: BNTS SO RAN, 2018, pp. 210−213. doi 10.31554/978-5-7925-0536-0-2018-210-213Belan T.A., Moshchenko A.V. Polychaete taxocenes variability associated with sediment pollution loading in the Peter the Great Bay (the East Sea/Japan Sea) // Ocean Science J. — 2005. — Vol. 40, № 1. — P. 1–10.Belan, T.A. and Moshchenko, A.V., Polychaete taxocenes variability associated with sediment pollution loading in the Peter the Great Bay (the East Sea/Japan Sea), Ocean Sci. J., 2005, vol. 40, no. 1, pp. 1–10.Bollen K.A. Overall fit in covariance structure models: Two types of sample size effects // Psychological Bull. — 1990. — Vol. 107, № 2. — P. 256–259. DOI: 10.1037/0033-2909.107.2.256.Bollen, K.A., Overall fit in covariance structure models: Two types of sample size effects, Psychological Bull., 1990, vol. 107, no. 2, pp. 256–259. doi 10.1037/0033-2909.107.2.256Doong R.A., Sun Y.C., Liao P.L. et al. Distribution and fate of organochlorine pesticide residues in sediments from the selected rivers in Taiwan // Chemosphere. — 2002. — Vol. 48, № 2. — P. 237–246.Doong, R.A., Sun, Y.C., Liao, P.L., Peng, C.K., and Wu, S.C., Distribution and fate of organochlorine pesticide residues in sediments from the selected rivers in Taiwan, Chemosphere, 2002, vol. 48, no. 2, pp. 237–246.Hayton J.C., Allen D.G., Scarpello V. Factor Retention Decisions in Exploratory Factor Analysis: A Tutorial on Parallel Analysis // Organizational Research Methods. — 2004. — Vol. 7. — P. 191–205. DOI: 10.1177/1094428104263675.Hayton, J.C., Allen, D.G., and Scarpello, V., Factor retention decisions in exploratory factor analysis: A tutorial on parallel analysis, Organ. Res. Methods, 2004, vol. 7, pp. 191–205. doi 10.1177/1094428104263675Moshchenko A.V., Belan T.A. Ecological state and long-term changes of macrozoobenthos in the northern part of Amursky Bay (Sea of Japan) // Ecological studies and the state of the ecosystem of Amursky Bay and the estuarine zone of the Razdolnaya River (Sea of Japan). — Vladivostok : Dalnauka, 2008. — Vol. 1. — P. 61–91.Moshchenko, A.V. and Belan, T.A., Ecological state and long-term changes of macrozoobenthos in the northern part of Amursky Bay (Sea of Japan), Ecological Studies and the State of the Ecosystem of Amursky Bay and the Estuarine Zone of the Razdolnaya River (Sea of Japan), Vladivostok: Dal’nauka, 2008, vol. 1, pp. 61–91.Moshchenko A.V., Chernova A.S., Lishavskaya T.S. Some features of long-term changes of the marine environment in the inner part of Amursky Bay (Peter the Great Bay, Sea of Japan) // Pacific Oceanography. — 2008. — Vol. 4, № 1–2. — P. 98−108.Moshchenko, A.V., Chernova, A.S., and Lishavskaya, T.S., Some features of long-term changes of the marine environment in the inner part of Amursky Bay (Peter the Great Bay, Sea of Japan), Pacific Oceanography, 2008, vol. 4, no. 1–2, pp. 98−108.Tan L., He M., Men B., Lin C. Distribution and sources of organochlorine pesticides in water and sediments from Daliao River estuary of Liaodong Bay, Bohai Sea (China) // Estuarine, Coastal and Shelf Science. — 2009. — Vol. 84, № 1. — P. 119–127. DOI: 10.1016/j.ecss.2009.06.013.Tan, L., He, M., Men, B., and Lin, C., Distribution and sources of organochlorine pesticides in water and sediments from Daliao River estuary of Liaodong Bay, Bohai Sea (China), Estuarine, Coastal Shelf Sci., 2009, vol. 84, no. 1, pp. 119–127. doi 10.1016/j.ecss.2009.06.013Opredeleniye zagryaznyayushchikh veshchestv v probakh morskikh donnykh otlozheniy i vzvesi: metodicheskiye ukazaniya. RD 52.10.556-95 (Determination of pollutants in samples of marine bottom sediments and suspended matter: guidelines. RD 52.10.556-95), Moscow: Federal Service of Russia for Hydrometeorology and Environmental Monitoring, 1996.Opredeleniye zagryaznyayushchikh veshchestv v probakh morskikh donnykh otlozheniy i vzvesi: metodicheskiye ukazaniya. RD 52.10.556-95 (Determination of pollutants in samples of marine bottom sediments and suspended matter: guidelines. RD 52.10.556-95), Moscow: Federal Service of Russia for Hydrometeorology and Environmental Monitoring, 1996.Package ‘sem’, 2020. https://cran.r-project.org/web/packages/sem/sem.pdf. Cited January, 27, 2021.Package ‘sem’, 2020. https://cran.r-project.org/web/packages/sem/sem.pdf. Cited January, 27, 2021.Package ‘AID’, 2021. https://cran.r-project.org/web/packages/AID/AID.pdf. Cited January, 27, 2021.Package ‘AID’, 2021. https://cran.r-project.org/web/packages/AID/AID.pdf. Cited January, 27, 2021.Strukturnoye modelirovaniye (Structural modeling). https://docplayer.ru/55003389-Strukturnoemodelirovanie.html. Cited January, 27, 2021.Strukturnoye modelirovaniye (Structural modeling). https://docplayer.ru/55003389-Strukturnoemodelirovanie.html. Cited January, 27, 2021.Package ‘cluster’, 2021. https://cran.r-project.org/eb/packages/cluster/cluster.pdf. Cited January, 27, 2021.Package ‘cluster’, 2021. https://cran.r-project.org/eb/packages/cluster/cluster.pdf. Cited January, 27, 2021.Package ‘vegan’, 2020. https://cran.r-project.org/eb/packages/vegan/vegan.pdf. Cited January, 27, 2021.Package ‘vegan’, 2020. https://cran.r-project.org/eb/packages/vegan/vegan.pdf. Cited January, 27, 2021.Lead crept up unnoticed, Kommersant’’ Den’gi, no. 49 dated December 17, 2002, pp. 36. https://www.kommersant.ru/doc/355772. Cited January, 27, 2021.Lead crept up unnoticed, Kommersant’’ Den’gi, no. 49 dated December 17, 2002, pp. 36. https://www.kommersant.ru/doc/355772. Cited January, 27, 2021.Obshchiye i summarnyye pokazateli kachestva vod (General and summary indicators of water quality). http://www.cawater-info.net/water_quality_in_ca/hydrochem3.htm. Cited January, 27, 2021.Obshchiye i summarnyye pokazateli kachestva vod (General and summary indicators of water quality). http://www.cawater-info.net/water_quality_in_ca/hydrochem3.htm. Cited January, 27, 2021.Likht, F.R., Astakhov, A.S., Botsul, A.I., Derkachev, A.N., Dudarev, O.V., Markov, Yu.D., and Utkin, I.V., Struktura osadkov i fraktsii Yaponskogo morya (Structure of sediments and facies of the Sea of Japan), Vladivostok: Dal’nevos. Nauchn. Tsentr Akad. Nauk SSSR, 1983.Likht, F.R., Astakhov, A.S., Botsul, A.I., Derkachev, A.N., Dudarev, O.V., Markov, Yu.D., and Utkin, I.V., Struktura osadkov i fraktsii Yaponskogo morya (Structure of sediments and facies of the Sea of Japan), Vladivostok: Dal’nevos. Nauchn. Tsentr Akad. Nauk SSSR, 1983.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.