Характеристика Кольского залива

Кольский залив – это узкий залив-фьорд Баренцева моря на Мурманском берегу Кольского полуострова. Для него характерно наличие одного или нескольких подводных порогов, разделяющих дно фьорда на ряд внутренних бассейнов (Кольский залив, 1997; Ковальчук, 2009). Воды Кольского залива образованы преимущественно баренцевоморскими водными массами из-за его интенсивного водообмена на своей морской границе. Поэтому для акватории Кольского залива характерны такие же гидрофизические процессы, что и для открытой части Баренцева моря – формирование сезонного термоклина, осенне-зимняя конвекция, изменения температуры воды, солености, плотности в приливном цикле. В то же время на гидрологический режим, особенно в южном колене залива, существенно влияют метеорологические условия прилегающей суши и поступление пресных вод (Кольский залив, 1997).

Географическое положение

Кольский залив Баренцева моря - типичный фьорд тектоно-эрозионно-ледникового происхождения (Кольский залив, 1997). В соответствии с особенностями морфометрии акваторию залива подразделяют на три участка: северное, среднее и южное колена. Эти названия не узаконены в географической номенклатуре, но общеприняты в научной и практической деятельности. За границу залива и его северного колена со стороны открытого моря принимается линия, соединяющая северную оконечность о. Торос и мыс Летинский. Границей между северным и средним коленом является линия мыс Лас - мыс Чирковый, а между средним и южным - мыс Мишуков-мыс Пинагорий.

 

 

Рисунок 1 – Схема Кольского залива

 

За южную оконечность залива естественно принять так называемую Кольскую узкость - место впадения р. Туломы, где ее русло сужается примерно до 100 м. Вместе с тем устьевой участок р. Туломы, протяженностью около 11 км, от плотины Нижне-Туломской ГЭС до Кольской узкости, нередко считают продолжением Кольского залива, учитывая ряд особенностей этого бассейна (проникновение морских вод, приливные колебания уровня, наличие осушек).

Максимальная глубина осевой части залива в южном колене не превышает 40 м, характерно сильное течение, создаваемое впадением рек Туломы и Колы, которое не компенсируется даже приливным течением.

На изученных станциях 75-83 постоянно наблюдалось два горизонта: верхний - мощностью от первых миллиметров до 2 см коричневых тонов - окисленный горизонт. По литологии это мелкоалевритовый ил или илистый песок с большим количеством мусора ржавого цвета (от остатков промасленной одежды до тросов, проволоки, канатов и др.). Присутствует гравийно-галечный материал, отдельные обломки пород достигают до 10 см в диаметре. Донные отложения имеют небольшую плотность и влажность. Объемный вес верхнего слоя составляет 1.64 г/см³, изменяясь от 1.50 до 1.83 г/см³ при удельном весе - 2.19 г/см³ (от 2.04 до 2.45 г/см³). Естественная весовая влажность колеблется от 19 до 35.6 %, в среднем - 24 %. Общая пористость составляет 45 %, изменяясь от 35.2 до 49.8 %. Значение объемной усадки не превышает 10 %, в среднем около 4.4 %. Ниже наблюдаются отложения серого, зеленовато-темно-серого цвета, состоящие из разнозернистого материала: от глинистых частиц до грубого песка и гравийно-песчаных включений. Постоянно присутствуют остатки раковин донных организмов.

Максимальная глубина в центральной части Кольского залива достигает 170-180 м, наблюдается постепенное увеличение глубин с запада на восток. Резкое различие имеют северозападный и юго-восточный борта залива. Юго-восточный борт характеризуется более изрезанным очертанием, что обусловлено большим количеством перпендикулярно ориентированных береговой линии разрывных нарушений.

На изученных станциях 61-74, так же, как и в южном колене, постоянно присутствуют два горизонта: верхний, мощностью 1-2 см и нижний (до 40 см). Первый горизонт представлен мелкоалевритовыми илами ржаво-коричневого цвета, сильно обводненный, влажность более 50 %. На станциях 66-69, выполненных у г. Североморска, в дночерпателе подымалось большое количество бытового мусора и крупных валунов (более 30x30 см). Наиболее тонкозернистые осадки верхнего горизонта были получены на ст. 61-63, расположенных севернее г. Североморска.

Для северного района характерны весьма разнообразные факторы. Этот район менее всего подвержен антропогенному воздействию. Однако губы, расположенные на западном борту залива (губа Оленья и Сайда), испытывают максимальное воздействие техногенного гипергенеза. В настоящее время они превращены в мертвую зону.

В самом северном колене Кольского залива на очень небольшом отрезке (максимум 2 км) наблюдается смена мелководных прибрежных осадков (ст. 42, 43, 45) с обстановками и осадками глубоководного шельфа (ст. 50, 51, 55, 56, 57). С одной стороны, это определяет большое различие в современных донных отложениях, а с другой, однозначно указывает на интенсивные неотектонические движения, приводящие к формированию щелеподобных заливов. При этом, по нашему мнению, в современный этап интенсивно продолжается процесс опускания, о чем свидетельствует некомпенсированный тип осадконакопления, и наблюдаемая сейсмическая активность района.

Северный район Кольского залива обладает максимальной глубиной в осевой части - более 300 м (ст. 55 -глубина 317 м), максимальной изрезанностью береговой линии и отсутствием постоянных водотоков, впадающих в залив. Рассмотрим мелководные прибрежные отложения ст. 42, 43, 45, глубина моря на станциях изменяется незначительно (от 30 до 65 м).

Глубина Кольского залива в целом постепенно убывает от входа к вершине. Эта монотонность существенно нарушается только подводным порогом с минимальной глубиной 104 м, расположенным напротив входа в губу Сайда и замыкающим с севера котловину, с глубинами свыше 300 м (максимальная в пределах залива отметка глубины 321 м лежит в координатах 69° 15.2' с.ш., 33°32' в.д.). Подводные пороги характерны и для некоторых других боковых заливов - губ Оленья, Сайда, Средняя. В южном колене есть несколько замкнутых понижений с глубинами 40-50 м.

К числу основных морфометрических характеристик относятся площадь поверхности и объем воды. В приливных морях они подвергаются постоянным изменениям. Изменчивость объема в основном определяется колебаниями уровня, а изменчивость площади - соотношением между колебаниями уровня и уклонами дна в прибрежной полосе. На больших акваториях зависимость «мгновенных» площади и объема от фазы прилива неоднозначна, так как на ней сказывается асинхронность приливных изменений уровня. В пределах Кольского залива фазовые сдвиги между пунктами побережья незначительны, поэтому экстремумы площади и объема однозначно приходятся на моменты полной и малой воды.

Термохалинные показатели водной массы и условия ее эвтрофикации во многом зависят от соотношения объемов морских вод и вод поверхностного стока на акватории залива.

Для водной толщи водоема характерно формирование сезонного термоклина, осенне-зимней конвекции, приливных изменений температуры, солености и плотности. Основной чертой структуры вод является существование верхнего слоя распресненных вод, толщина которого варьирует от 12 до 7 м. Ниже расположен квазиоднородный слой. Максимальная соленость воды в заливе составляет 34,31 ‰ в глубинном слое, минимальная – 16,52 ‰ в поверхностном слое. Наиболее подвержен влиянию речного стока и приливо-отливным изменениям верхний 10-метровый слой (Кольский залив 1997, 2009).

 

Гидрофизические свойства

Кольский залив сохраняет зимой высокую температуру и практически не замерзает даже при сильных морозах за счет водообмена с Баренцевым морем, где по его южной и восточной периферии движутся на восток и север атлантические воды теплого Нордкапского течения – ветви системы Гольфстрима (Танцюра, 1959). Только в холодные зимы южное колено залива, заполненное опресненными водами, может покрываться льдом толщиной 30 – 40 см (Яковлев, 1961). Воды Кольского залива образованы преимущественно баренцевоморскими водными массами из-за его интенсивного водообмена на своей морской границе. Поэтому для акватории Кольского залива характерны такие же гидрофизические процессы, что и для открытой части Баренцева моря – формирование сезонного термоклина, осенне-зимняя конвекция, изменения температуры воды, солености, плотности в приливном цикле. В то же время на гидрологический режим, особенно в южном колене залива, существенно влияют метеорологические условия прилегающей суши и поступление пресных вод (Кольский залив, 1997). Большое значение, особенно у берегов, имеют приливно-отливные течения. Приливы полусуточные, их наибольшая величина 6,1 м у берега Кольского полуострова, в других местах 0,6 – 4,7 м (Танцюра, 1959). На акватории Кольского залива годовой ход температуры воды выражен сильнее, чем в открытом море. Годовой минимум приходится на февраль-март, когда температура поверхностного слоя воды понижается до +0,5°C в южном колене и до +1°C – в северном. От апреля к самому теплому месяцу – июлю, температура поверхностного слоя повышается до +11°C в южном колене и до +10°C – в северном (Кольский залив, 1997, 2009).

Режим солености Кольского залива определяется взаимодействием континентального стока с поступающими на его акваторию баренцевоморскими водными массами. Степень же опреснения баренцевоморских водных масс, занимающих большую часть водной призмы залива, в свою очередь, зависит от устойчивости речного стока, условий весеннего снеготаяния, объема выпадения жидких осадков на поверхность летом и осенью, а также интенсивностью водообмена и перемешивания водных масс различного гензиса на его акватории.

Прибрежная ветвь Нордкапского течения переносит вдоль побережья Кольского полуострова сравнительно мало трансформированные североатлантические водные массы. Их соленость на протяжении всего года, как правило, не выходит за пределы 34.0-34.5 ‰, при весьма незначительных сезонных изменениях. На вертикальных профилях солености, степень опреснения быстро убывает с глубиной. При этом, соленость на всех горизонтах глубже 100 м, в течение года сохраняется в диапазоне 34.0-34.5 ‰, а сколько-нибудь отчетливо выраженного годового хода, здесь не наблюдается, как и примыкающей к заливу части открытого моря. На глубинах до 50 м включительно, незначительное опреснение (до 33.8 ‰, т. е. на величину порядка 1%) возможно только в июле-августе, включая южное и среднее колена залива.

Для зимних и весенних месяцев, в южном колене залива характерны значения солености 20-25 ‰, причем, даже на горизонте 5 м, в течение большей части года, сохраняется сравнительно высокая соленость (28-32 ‰). Только с июня по август, соленость на горизонте 5м может понижаться до средних величин 15-20 ‰. На горизонте 10 м постоянно сохраняется соленость не ниже 25 ‰.

В свою очередь, для вершинной части залива, где глубина не превышает 10 м (первые 8 км от устьев Туломы и Колы), возможна любая степень опреснения от поверхности до дна в зависимости от сочетания стока, приливных и сгонно-нагонных явлений.

В среднем и северном коленах соленость на глубинах 10-25 м, в зимне-весенний период остается близкой к 34 ‰, летом понижается не более, чем до 32 ‰. На глубине 5 м возможно ее летнее понижение до 30 ‰ в северном и до 25 ‰ в среднем колене, для зимы типичны значения 32-33 ‰.

Биогенный состав

В морской воде в течение большей части года преобладают нитратные формы азота, причем их количество обычно колеблется в пределах от 0,2 до 0,4 мг/л. Концентрация аммонийного азота в южном колене залива колеблется в пределах 80 – 130 мкг/л, содержание аммоний-иона в воде убывает в направлении с юга на север и в северной части залива находится на уровне его содержания в море (Кольский залив, 1997). Максимальные значения концентрации аммонийного азота в водах кута залива составляют 321,3 – 640,0 мкг/л (Широкая, 2011; Овчинникова, 2012; Доклады о состоянии и об охране …, 2013).

Концентрация нитратов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям. Весеннее развитие фитопланктона приводит к уменьшению содержания нитратов в поверхностном слое. В течение года наименьшая концентрация нитратного азота в исследованных точках отмечена для весенне-летнего периода, что связано с ассимиляцией макрофитами в прибрежной зоне залива, особенно в районе поселка Белокаменка. Распределение величин показателя по районам исследования в данный период было следующим: Белокаменка – 15,8-24,3 мкг/л; Абрам-Мыс – 51,3-75,1 мкг/л; район нового моста – 59,2-85,3 мкг/л (рис. 1). Для районов Абрам-Мыса и нового моста полученные концентрации нитратов, в сравнении с данными научной литературы (Овчинникова и др., 2010), несколько выше, что можно объяснить влиянием поступающих неочищенных сточных вод. Отмечается повышенные концентрации нитратов (хотя и ниже общепринятых рыбохозяйственных ПДК) в районах Абрам-Мыса и нового моста, что может быть связано с влиянием речного стока, а также антропогенным воздействием неочищенных промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод в этих районах.

Среднее содержание нитритов в северной части Кольского залива составляет менее 1,0 мкг/л, в среднем и южном коленах их концентрация, в основном, изменяется от 1,0 до 4,0 мкг/л. Распределение нитратного азота отличается однородностью, как по вертикали, так и в горизонтальном направлении, диапазон изменчивости его концентрации невелик и составляет, в основном, 60 – 90 мкг/л. Наименьшее содержание нитратов наблюдается летом и осенью и составляет в южном колене 40 – 60 мкг/л, в среднем районе – от 20 до 80 мкг/л, в северном колене – от 20 до 90 мкг/л (Кольский залив, 1997; Широкая, 2011; Овчинникова, 2012). Наиболее высокие концентрации нитритов отмечены для района Абрам-Мыса. Наличие в воде нитритов в значительном количестве свидетельствует об интенсивности окислительных процессов в результате активной деятельности микроорганизмов и может использоваться в качестве косвенного критерия загрязнения. Увеличение концентрации в поверхностном слое связано с поступлением нитритов из донных осадков, придонного слоя, где происходит накопление органических остатков, подвергающихся окислению.

Содержание кислорода в водах залива имеет явно выраженную сезонную изменчивость. Кислородный режим морских вод в южном колене залива был удовлетворительным в течение 2013 года, содержание растворенного кислорода изменялось в пределах 8,35 – 13,36 мгО2/л, насыщение вод составляло 63 – 132% (Доклад о состоянии и об охране …, 2014). Данные значения соответствуют среднемноголетним, так как абсолютное содержание кислорода в поверхностном слое воды в среднем меняется от 10,3 – 10,9 мгО2/л в осенне-зимний период до 10,0 – 13,0 мгО2/л весной и летом, а насыщенность воды кислородом, соответственно, от 87 – 98 до 90 – 117%. Насыщенность воды кислородом в северном колене в весенне-летний период под действием процесса фотосинтеза увеличивается на 15 – 25%, в то время как в южном – лишь на 5 – 10%. Толщина слоя фотосинтеза в северном колене достигает 100 м, а в южной части залива, в связи с меньшей прозрачностью воды, она не превышает 20 м (Кольский залив, 1997).

Для открытых районов Баренцева моря характерен ярко выраженный сезонный ход величин рН, связанный с процессом фотосинтеза, в то время как в Кольском заливе уровень рН в большей степени определяется влиянием речного стока. Характерными величинами рН для южного колена залива являются 7,9 – 8,1, для среднего колена – 8,0 – 8,15, для северного – 8,1 – 8,2, т.е. величины водородного показателя имеют тенденцию к возрастанию в направлении с юга на север (Кольский залив, 1997).

Содержание соединений фосфора подвержено значительным сезонным колебаниям, поскольку оно зависит от соотношения интенсивности процессов фотосинтеза и биохимического окисления органических веществ. Динамика содержания фосфатов в районе Белокаменки, как и в поверхностном слое моря, носит четко выраженный характер, складывающийся под влиянием сезонности вегетативных процессов и гидрологических факторов (конвективное перемешивание, циркуляция водных масс во фронтальных зонах и т.д.). Наиболее высокое содержание фосфатов наблюдается в южном колене залива, в основном, из-за влияния речного стока. В направлении с юга на север содержание фосфатов постепенно уменьшается и в северном колене их концентрация примерно такая же, как и в Баренцевом море. Концентрация фосфатов в южном колене изменяется в широких пределах – от 20 до 80 мкг/л, в среднем колене – от 20 до 25 мкг/л, в северном колене – от 10 до 25 мкг/л (Кольский залив, 1997; Широкая, 2011; Овчинникова, 2012). Значительную роль в увеличении концентрации неорганического фосфора имеет бактериальное разложение отмершего органического вещества.