Structure and origin of the underwater plume near Sevastopol

In 2015—2016, comprehensive research was conducted on the underwater plume observed from outer space near Sevastopol in the area of the deep-water runoff. In ship expeditions vertical hydrological profiles, current velocity profiles and optical characteristics of water were obtained on the grid of stations, and water samples were taken for chemical and microbiological analysis. In-situ studies were accompanied by surveys from various satellites. It is reliably shown that the plume is a layer of turbid water, stretched along the coast for a distance of several kilometers and localized at the depth of the pycnocline. Plume can be observed from Space in the visible range when the pycnocline rises up to the sea surface. An analysis of the data indicates that the existence of the plume is a consequence of emergency state of the underwater pipe of the wastewater discharge system, which is confirmed by the results of satellite image analysis. An estimate of location of the probable break of pipeline is obtained. In the area of the source of pollution, detachment of the pieces of turbid waters from the main layer and their lifting to the sea surface was revealed. Chemical composition of turbid waters corresponds to the sewage one. The existence of a plume near the coast leads to unfavorable ecological consequences, in particular, the concentration of ammonium ions in the plume region is 2 times higher than the maximum permissible level, and microbiological analyses indicates destabilization of the microbial community and destructive processes in phytoplankton caused by pollution.

1. Тернер Дж. Эффекты плавучести в жидкостях. М.: Мир, 1977. 431 с.

2. Озмидов Р. В. Диффузия примесей в океане. М.: Гидрометеоиздат, 1986. 280 с.

3. Бондур В. Г., Журбас В. М., Гребенюк Ю. В. Математическое моделирование турбулентных струй глубинных стоков в прибрежные акватории // Океанология. 2006. Т. 46, № 6. С. 805—820.

4. Samodurov A. S., Ivanov L. I. Processes of ventilation of the Black Sea related to water exchange through the Bosporus // Ecosystem Modeling as a Management Tool for the Black Sea. NATO / ASI Series. Dordrecht: Klüwer Academic Publishers. 1998. V. 2. P. 221—236.

5. Моделирование процессов самоочищения вод шельфовой зоны моря / Под ред. В. И. Зац и Г. А. Гольдберг. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991. 230 с.

6. Бондур В. Г., Гребенюк Ю. В. Дистанционная индикация антропогенных воздействий на морскую среду, вызванных заглубленными стоками: моделирование, эксперименты // Исследование Земли из космоса. 2001. № 6. С. 49—67.

7. Bondur V. G. Satellite Monitoring and Mathematical Modelling of Deep Runoff Turbulent Jets in Coastal Water Areas / Waste Water - Evaluation and Management, ISBN 978-953-307-233-3, InTech, Croatia, 2011, pp. 155—180.

8. Bondur V. Complex Satellite Monitoring of Coastal Water Areas // 31st International Symposium on Remote Sensing of Environment. ISRSE, 2005. 7 p.

9. Keeler R., Bondur V. and Gibson C. Optical Satellite Imagery Detection of Internal Wave Effects from a Submerged Turbulent Outfall in the Stratified Ocean // Geophys. Res. Lett. 2005. 32, L12610, doi: 10.1029/2005GL022390

10. Лаврова О. Ю., Костяной А. Г., Лебедев С. А., Митягина М. И., Гинзбург А. И., Шеремет Н. А. Комплексный спутниковый мониторинг морей России: М.: ИКИ РАН, 2011. 480 с.

11. Bondur V, Tsidilina M. Features of Formation of Remote Sensing and Sea truth Databases for The Monitoring of Anthropogenic Impact on Ecosystems of Coastal Water Areas. 31st International Symposium on Remote Sensing of Environment. ISRSE, 2005. P. 192—195.

12. Бондур В. Г., Филатов Н. Н., Гребенюк Ю. В., Долотов Ю. С., Здоровеннов Р. Э., Петров М. П., Цидилина М. Н. Исследования гидрофизических процессов при мониторинге антропогенных воздействий на прибрежные акватории (на примере бухты Мамала, о. Оаху, Гавайи) // Океанология. 2007. Т. 47, № 6. С. 827—846.

13. Дулов В. А., Юровская М. В., Козлов И. Е. Прибрежная зона Севастополя на спутниковых снимках высокого разрешения // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 6. С. 43—60.

14. Бондур В. Г., Воробьев В. Е., Замшин В. В., Серебряный А. Н., Латушкин А. А., Ли М. Е., Мартынов О. В., Хурчак А. П., Гринченко Д. В. Мониторинг антропогенных воздействий на прибрежные акватории Черного моря по многоспектральным космическим изображениям // Исследование земли из космоса. 2017. № 6. С. 3—22.

15. Bondur V. G., Zamshin V. V. Comprehensive Ground-Space Monitoring of Anthropogenic Impact on Russian Black Sea Coastal Water Areas // K. V. Anisimov et al. (eds.), Proceedings of the Scientific-Practical Conference “Research and Development — 2016”, 2018. P. 625—637. doi: 10.1007/978-3-319-62870-7.

16. Бондур В. Г., Зубков Е. В. Выделение мелкомасштабных неоднородностей оптических характеристик верхнего слоя океана по многозональным спутниковым изображениям высокого разрешения. Часть 1. Эффекты сброса дренажных каналов в прибрежные акватории // Исследования Земли из космоса. 2005. № 4. С. 54—61.

17. Электронный ресурс DigitalGlobe ImageFinder, URL: https://browse.digitalglobe.com/,2017 (дата обращения: 15.12.2017).

18. Ли М. Е., Латушкин А. А, Мартынов О. В. Использование светодиодных квазимонохроматических источников света в аппаратуре для гидрооптических исследований // Системы контроля окружающей среды / Под. ред. В. А. Гайского. Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2010. C. 19—21.

19. Lee M. E., Latushkin A. A., Martynov O. V. Development of a method and an instrument for the assessing of suspended and dissolved organic matter in seawater by measuring the beam attenuation coefficient from the near UV to the red // Proceedings of VII International Conference “Current Problems in Optics of Natural Waters” (ONW’2013). St.-Peterburg, Russia, Nauka, 2013. P. 244—247.

20. Jerlov N. G. Optical measurements in the eastern North Atlantic // Medd. Oceanogr. Inst. Goteborg. 1961. Ser. B, 8. 40 pp.

21. Keeler R., Bondur V., Vithanage D. Sea truth measurements for remote sensing of littoral water // Sea Technology, April, 2004. P. 53—58.

22. Методы гидрохимических исследований океана / Под ред. Бордовского О. К., Иваненкова В. Н. М.: Наука, 1978. 272 с.

23. Chemical methods for use in marine environmental monitoring. Intergovernmental Oceanographic Commission. Manuals and guides. N 12. Unesco, 1983. 53 p.

24. Совга Е. Е., Кондратьев С. И., Годин Е. А., Слепчук К. А. Сезонная динамика содержания и локальные источники биогенных элементов в водах прибрежной акватории Гераклейского полуострова // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 1. С. 56—67.

25. Gasol J. M., Del Giorgio P. A. Using flow cytometry for counting natural planktonic bacteria and understanding the structure of planktonic bacterial communities // Scientia Marina. 2000. Т. 64, №. 2. С. 197—224.

26. DuRand M. R. et al. Phytoplankton population dynamics at the Bermuda Atlantic Time-series station in the Sargasso Sea // Deep Sea Res. 2001. II 48, 1983—2003.

27. Marie D., Simon N., Vaulot D. Phytoplankton cell counting by flow cytometry // Algal cult. techn. 2005. P. 253—268.

28. Сеничкина Л. Г. Вычисление объёмов клеток диатомовых водорослей с использованием коэффициентов объёмной полноты // Гидробиол. журн. 1986. 22, № 1. С. 56—59.

29. Иванов В. А., Катунина Е. В., Совга Е. Е. Оценки антропогенных воздействий на экосистему акватории Гераклейского полуострова в районе расположения глубинных стоков // Процессы в геосредах. 2016. № 5 (1). С. 62—68.