Сандимиров С.С. Оценка баланса тяжелых металлов (Ni и Cu) на водосборе субарктического озера (на примере Чунозера). Вестник МГТУ. 2009, Т. 12, №3, с. 507-515.

Вестник МГТУ, том 12, №3, 2009 г. стр.507-515 УДК 624.131.41 Оценка баланса тяжелых металлов (Ni и Cu) на водосборе субарктического озера (на примере Чунозера) 1 2 1 1 2 В.А. Даувальтер ’ , Н.А. Кашулин , С.С. Сандимиров , Н.Е. Раткин 1 Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН Апатитский филиал МГТУ, кафедра геоэкологии Аннотация. Рассматривается один из методологических подходов к оценке баланса и накопления тяжелых металлов в озере в условиях многолетнего аэротехногенного загрязнения. На примере Чунозера проведена оценка накопления тяжелых металлов в донных отложениях за более чем 70-летний период деятельности предприятия горно-металлургического комплекса (ГМК "Североникель") и Лапландского государственного биосферного заповедника. Установлено, что мощность загрязненных донных отложений на большей части акватории озера в среднем составляет 2 см, а средняя скорость осадконакопления за последние 20 лет - 1 мм/год. Накопленные в донных отложениях металлы могут представлять опасность загрязнения воды в будущем, особенно при развитии процессов эвтрофирования озера. Abstract. A methodological approach to estimation of balance and accumulation of heavy metals in a lake in conditions of long-term air pollution has been considered. On the example of the Chunozero Lake the estimation of heavy metals accumulation in sediments for more than 70-year period of activity of the mining enterprise ("Severonickel") and the Lapland State Biospheric Reserve has been carried out. It has been found out that thickness of the polluted sediments on a greater part of the lake water area averages 2 cm, and average sedimentation rate for last 20 years equals to 1 mm/year. The metals accumulated in lake sediments can represent danger of pollution of water column in future, especially during processes of lake eutrophication. Ключевые слова: баланс, накопление, тяжелые металлы, озеро, донные отложения Key words: balance, accumulation, heavy metals, lake, sediments 1. Введение Водоемы служат коллекторами всех видов загрязнения, а донными отложениями (ДО) аккумулируются загрязняющие вещества (ЗВ). Таким образом, ДО накапливают информацию о потоках ЗВ в водоемы в историческом срезе (Forstner, Wittmann, 1981; Melnikov, 1991). Накопленные тяжелые металлы (ТМ) в ДО при изменении физико-химических условий на водосборной площади и в самом водоеме (например, pH, Eh, содержание растворенного кислорода, бактериальная активность), а также при снижении интенсивности антропогенной нагрузки могут снова поступать в водную толщу и в пищевую цепь экосистемы и значительно влиять на водные ресурсы. Некоторые относительно инертные или безвредные для окружающей среды неорганические вещества могут разрушаться или реагировать с другими, образуя растворимые и потенциально токсичные формы (например, процесс метилирования Hg и Pb) (Линник, Набиванец, 1986; Мур, Рамамурти, 1987). При изменении гидрологических условий (сильный шторм или весеннее половодье), ТМ могут также перейти из ДО в водную толщу, и проблема загрязнения поверхностных вод может внезапно стать широкораспространенной и серьезно повлиять на водные экосистемы. Как показано в (Моисеенко и др., 1997; 1998; Даувальтер и др., 1999), для ряда металлов, в том числе Ni, Cu, Cd, Pb, Zn, Co, характерно резкое повышение концентраций в придонных слоях и поровых водах во взвешенной и растворенной их фазах, что связано с их круговоротом в системе вода - дно. При дефиците O2 создается барьер в придонном слое воды и поверхностных слоях ДО для захоронения этих металлов. Изменение окислительно-восстановительных условий у дна приводит к появлению редокс- циклов, механизм которых хорошо известен для Mn и Fe. В бескислородных условиях у дна происходят их восстановление и подъем в растворенной форме до слоев, обогащенных O2, где они опять окисляются и переходят в нерастворенную форму. В этот процесс вовлекаются также ТМ. В придонном слое в условиях аноксии будут наблюдаться восстановление и десорбция элементов. Высокая степень положительной корреляции (r > 0.8) названных выше элементов с Мп и Fe во взвешенной и растворенной фракциях свидетельствует об их совместном круговороте в придонных горизонтах. С этим могут быть связаны области высоких концентраций ионных форм ТМ в придонных слоях. При развитии эвтрофирования в озере процесс десорбции металлов из ДО в водную толщу может усилиться. Следовательно, ТМ, накопленные в ДО, могут быть источником вторичного загрязнения поверхностных вод. 507