КОМПЛЕКСНЫЕ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОХРАНИЛИЩА СЕСТРОРЕЦКИЙ РАЗЛИВ

Заказчик: Санкт-Петербургское государственное геологическое унитарное предприятие «Специализированная фирма «Минерал»
Научный руководитель: Рябчук Д.В., зав.отделом, к.г.-м.н.
Ответственный исполнитель: Сергеев А.Ю., ст.н.с., к.г.-м.н.
Исполнители: Буданов Л.М., инж.; Григорьев А.Г., вед. н.с., к.г.-м. н.; Дерюгина Н.О., техн.; Дронь О.В., инж.; Евдокименко А.В., инж. 2 к.; Жамойда В.А., вед. н.с., к.г.-м.н.; Ковалева О.А., инж.; Кропачев Ю.П., вед. инж.; Мануйлов С.Ф., зам.зав.отд.; Малышева Н.Б., вед. инж.; Меньшенина И.В. вед.инж.; Неевин И.А., инж.; Нестерова Е.Н., ст.н.с.; Рябчук Д.В., зав.отделом, к.г.-м.н.; Спиридонов М.А. глав. н.с., д.г.-м.н. (ФГУП «ВСЕГЕИ им.А.П.Карпинского»);

Цель работ: систематизация, обобщение и анализ архивных, фондовых и опубликованных материалов и получение массива актуальной геолого-геофизической информации о состоянии Сестрорецкого Разлива.

Основание для проведения работ: Государственный контракт № 403-16 от 10.10.2016 г. на оказание услуг по дополнительному обследованию водохранилища Сестрорецкий Разлив для разработки мероприятий по улучшению его экологического состояния

Основные результаты
В ходе работ 2015–2016 г. был выполнен пробоотбор донных отложений на 138 станциях, отобрано 134 образцов на гранулометрический и 78 образцов на геохимический анализ. Пробоотбор проводился по регулярной сети точек с шагом 300–400 м, полностью покрывающей акваторию Сестрорецкого разлива. В пределах всей площади дна акватории осуществлена непрерывная съемка методом гидролокации бокового обзора, чтоб позволило получить непрерывное покрытие. Вдоль берегов водохранилища выполнены геоморфологические маршруты.
Типизация и динамика берегов. Побережье ООПТ «Сестрорецкое болото» в центральной части представляет собой сплавинный берег, на севере переходящий в низменный торфяной зарастающий тип берега (рис. 1 А). На всем протяжении сплавинного участка наблюдается размыв корней деревьев, их обрушение в воду. Сам берег находится в приурезовой части на плаву, глубина у самого берега достигает двух метров. Оценка динамики берегов производилось за практически 50-летний период по данным спутника KH-4 «Corona» от 16 мая 1966 г., покрывающего всю территорию Курортного района с пространственным разрешением около 2-3 м, и актуальных космоснимков, доступных через Google Earth и Yandex maps, за 19 апреля 2014 г. Здесь отмечена устойчивое отступание береговой линии на всем протяжении берега, за исключением локального подветренного участка, где береговая линия образует небольшую бухту. Скорость размыва берегов заказника, составляет от 0.3 до 0.7 м/год, местами достигает практически 1 м в год.
На юго-восточном берегу разлива наблюдаются процессы размыва, вызывающие образование абразионных уступов в супесчаных и суглинистых отложениях высотой до трех метров. На участках абразионного моренного берега наблюдается обрушение деревьев и формирование валунно-галечного бенча. В южной части разлива наблюдается разрушение асфальтовой дорожки под воздействием абразии (рис. 1 Б).
Западный берег Сестрорецкого разлива в южной части относится к абразионному песчаному низменному зарастающему типу. Отсутствие динамики отмечено для северной части западного берега Сестрорецкого разлива. Сильно изрезанный низменный берег не подвержен каким-либо негативным экзогенным процессам. Вблизи берега, где к акватории подходит участок Приморского шоссе, береговая линия была выдвинута и укреплена бетонной стенкой, что полностью заблокировало деформацию берегового контура на этом участке.
Литологические исследования донных осадков. Проведенное опробование донных осадков, сопоставленное с геофизической съемкой поверхности дна, позволило построить карту-схему распространения вещественного состава и структурных особенностей поверхностных донных образований. Выполненные исследования показали, что на поверхности дна Сестрорецкого разлива развиты различные по гранулометрическому составу осадки от грубообломочных до песчаных алевритов.
На поверхности дна в восточной части акватории, широко развиты поля валунов, где они прослеживаются широкой полосой вдоль берега, непосредственно примыкая к нему. Локально валунное поле закартировано в северной части дна разлива. Валуны маркируют участки донного размыва моренных отложений, образующих в восточной и центральной части разлива подводные гряды. В пределах гряд наблюдаются наибольшие скопления валунов (рис. 2). На остальной части дна акватории, крупные валуны расположены рассеяно на удалении друг от друга на первые метры – десятки метров. Валуны являются продуктом дифференциации обломочного материала в ходе геологического развития района в постледниковое время за счет переработки берегов водами палеоводоемов. После искусственного запруживания водоема сформировались новые условия седиментации и моренные отложения были перекрыты современными озерными осадками, в результате чего на поверхности дна видны лишь наиболее крупные валуны, достигающие 1.5 м в диаметре, и представлены фрагментами кристаллических пород.
Среди песков на дне преобладают средне-крупнозернистые и крупно-среднезернистые разности, развитые преимущественно в восточной части дна Сестрорецкого разлива (рис. 3). Они прослеживаются узкой полосой вдоль юго-восточного берега разлива и приурочены к моренно-грядовому рельефу. Мелкозернистые и средне-мелкозернистые пески распространены на поверхности дна вдоль всего западного берега Сестрорецкого разлива. Генетически эти отложения связаны как с аллювиальными образованиями реки Сестры, так и с эоловым выносом песка из дюнного массива на западном берегу разлива. В восточной части дна акватории также закаритрованы площади развития мелкозернистых песков, генетически связанных с продолжением на прибрежном дне дистальных оконечностей песчаных палеокос, расположенных в пределах Сестрорецкого болота.
Песчаный алеврит является преобладающим гранулометрическим классом донных осадков в пределах дна изучаемой акватории. Песчаные алевриты представлены однородными осадками зеленовато-серого до черного цвета, имеют преимущественно текучую консистенцию. В некоторых пробах в осадке наблюдалось присутствие органического растительного детрита. Местами на поверхности осадка отмечался наилок бурого цвета. Песчаные алевриты распространены в интервале глубин от 1.5 до 4 м, выравнивая поверхность дна водоема и заполняя впадины и неровности подстилающего рельефа.
К органогенным осадкам были отнесены участки поверхности дна, где проба состояла из сплошного растительного детрита, представленного фрагментами слаборазложившегося тростника, листьев, торфяные волокна, торфяной наилок и т.п. Как правило мощность органогенных осадков не превышает первых десятков сантиметров.
Геохимическое исследование донных осадков. Материал на геохимические исследования был отобран из поверхностных донных отложений, представленных в основном тонкими осадками: песчаными алевритами, которые, как было указано в предыдущем разделе, на 90% покрывают дно водохранилища и из скважин, пробуренных для определения мощности донных отложений водоёма.
По результатам аналитических определений в поверхностных донных осадках водоема рассчитаны статистические параметры распределения элементов, проведен корреляционный и факторный анализ, выделены и закартированы по площади полиэлементные ассоциации по двум ведущим факторам. Из статистической характеристики распределения компонентов в донных осадках видно, что фоновые содержания железа, марганца, меди, никеля не превышают кларковых значений, средние содержания фосфора, ртути и хрома – близки к кларкам. Средние содержания кадмия, мышьяка, цинка выше кларков, а бенз(а)пирена в несколько раз больше, чем ПДК в почвах и превышает нормы. Установлено, что в поверхностных донных отложениях накапливаются токсичные компоненты в содержаниях, превышающих допустимые нормы концентрации по существующим критериям оценки – это бенз(а)пирен, ртуть, мышьяк, кадмий. По этим элементам построены моноэлементные карты распределения по площади акватории Сестрорецкого разлива.
Особенно высокие содержания отмечаются в донных отложениях разлива опасного канцерогена бенз(а)пирена, среднее содержание которого в поверхностных осадках равно 50 мкг/кг, что в 2,5 раза больше его ПДК в почвах (20 мкг/кг), а максимальное содержание-310 мкг/кг выявлено в западной части водоема в кутовой части заводи между Приморским шоссе и Красноармейской улицей. На моноэлементной карте (рис. 4) выделены области, где концентрации бенз(а)пирена меньше ПДК (20 мкг/кг), в основном это районы, примыкающие к устьям рек Сестры и Чёрной, отмечены светло-голубой закраской.

Рекомендации по внедрению и использованию, включая инновационные предложения
В целом состояние берегов водохранилища Сестрорецкий разлив не требует экстренных мер по бергозащите, в связи с низкой интенсивностью развития ЭГП. Однако на восточном берегу есть локальные участки, требующие мер по благоустройству побережья с закреплением обрушающегося берега. Берега территории ООПТ «Сестрорецкое болото» находятся в аварийном состоянии из-за малой устойчивости торфяного типа берега к размыву. В связи с отсутствием у сплавинных «берегов» подводного берегового склона в его традиционном понимании (глубины вблизи берегов достигают 2 м), сплавинные берега даже при незначительном волнении подвергаются повышенной волновой нагрузке, способствующей их разрушению.
По результатам геохимических исследований, поле повышенной токсичности располагается в центральной части водохранилища, притягиваясь к западному и юго-восточному берегу. Зона загрязнения включает в себя поля распространения повышенных концентраций тяжелых и токсичных металлов, а также бенз(а)пирена. Загрязнение приурочено преимущественно к верхней части разреза донных осадков. Для улучшения экологического состояния водного объекта можно рекомендовать проведение очистки водохранилища от слоя загрязненных донных осадков, однако необходимым условием организации таких работ является применение технологий, полностью исключающих вторичное загрязнение водной толщи взвешенным осадочным материалом, что в условиях Сестрорецкого разлива является, очевидно, трудно осуществимым. Складирование выбранных донных осадков следует осуществлять без нанесения ущерба окружающей среде. Основной рекомендацией по снижению уровня загрязнения донных отложения является устранение источников их поступления в акваторию водохранилища. При условии прекращения поступления загрязняющих веществ можно прогнозировать постепенное снижение концентраций поллютантов вследствие естественных седиментационных процессов.

Рис. 1. Тип берега Сестрорецкого разлива: А – сплавинный берег; Б – абразионный моренный берег


Рис. 2. Примеры записи ГЛБО с грядами, сложенными грубообломочными отложениями.


Рис. 3. Схематическая карта донных осадков (литологическая карта поверхности дна) Сестрорецкого Разлива: 1 – Валуны; 2 – Пески разнозернистые, гравий (Пр, Гр); 3 – Пески крупно-среднезернистые (Пкс), средне-крупнозернистые (Пск); 4 – Пески среднезернистые (Пс); 5 – Пески мелко-среднезернистые (Пмс), средне-мелкозернистые (Псм); 6 – Пески мелкозернистые (Пм); 7 – Алевритовые пески (АП); 8 – Песчаные алевриты (ПА); 9 – Пелитовые алевриты (ПлА); 10 – Органические осадки (Орг); 11 – Изобата 1 м; 12 – Изобата 2 м


Рис. 4. Схема распределения бенз(а)пирена в донных отложениях Сестрорецкого разлива