Вестник МГТУ. 2020, Т. 23, № 1.

УДК 550.422 (470.22) Background concentrations of heavy metals and other chemical elements in the sediments of small lakes in the south of Karelia, Russia Zakhar I. Slukovskii Institute o fNorth Industrial Ecology Problems KSC RAS, Apatity, Murmansk region, Russia; Institute o f Geology KRS RAS, Petrozavodsk, Russia; e-mail: slukovsky87@gmail.com, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2341-361X Abstract The average background concentrations of 42 elements, including heavy metals which are the most dangerous pollutants of the environment, were calculated based on detailed research of sediments of 15 small lakes in the south of the Republic of Karelia. The sediment samples from the lakes were collected from 2016 to 2018. The main items of equipment were a gravity sampler Limnos and hand sampler. The former is capable of producing a 60 cm core and dividing it into 1 cm layers, the latter can enter sediment to a depth of 15 m. All samples were prepared by chemical analysis and measured using uniform methods. The concentrations of chemical elements were taken by the mass-spectral method on a ХSeries-2 ICP-MS. To reveal the layers accumulated in the pre-industrial period, similar research of the area of the Murmansk region and countries of the Scandinavian Peninsula were used. Besides this, the geochemistry and geochronology of lake studies of the author were also used. Eventually, from 73 to 76 samples were taken for an assessment of background concentrations of heavy metals and other elements in the sediments of the lakes from Karelia's south. Given that the data obtained do not obey the normal distribution law, which is often found in geochemistry, the median sample was taken as the averaged background concentration of chemical elements. The results were similar to analog data for neighboring regions, including the Murmansk region and Scandinavian countries. Moreover, the levels of accumulation of chemical elements in lake sediments of Karelia's south are similar to some of the data for stream sediments of the studied region. The exceptions were elements controlled by terrigenous fractions of the stream sediments. This fraction is more rapidly accumulated in the stream and river sediments than in lake sediments. New data can be used for future environmental and geochemistry studies of the sediments of small lakes subject to anthropogenic impact. Slukovskii, Z. I. 2020. Background concentrations of heavy metals and other chemical elements in the sediments of small lakes in the south of Karelia, Russia. Vestnik o f MSTU, 23(1), pp. 80-92. DOI: 10.21443/1560-9278-2020-23-1-80-92 Оценка фоновых концентраций тяжелых металлов и других химических элементов в донных отложениях малых озер юга Карелии З. И. Слуковский Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦРАН, г. Апатиты, Мурманская обл., Россия; Институт геологии КарНЦРАН, г. Петрозаводск, Россия; e-mail: slukovsky87@gmail.com, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2341-361X Реферат На основе детального исследования донных отложений 15 малых озер южной части Республики Карелии были рассчитаны усредненные фоновые значения 42 элементов, в том числе тяжелых металлов как наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Полевые работы, включающие отбор проб донных отложений, проводились в период с 2016 по 2018 гг. Основными инструментами отбора служили пробоотборник Limnos, позволяющий получить колонки донных отложений высотой до 60 см с последующим разделением на слои по 1 см, и ручной бур, способный отбирать пробы до 15-метровой глубины. Все образцы подготовлены и проанализированы по единой методике. Определение химических элементов осуществлялось при помощи масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой ISP-MS. Анализ аналогичных исследований на территории Мурманской области и стран Скандинавского полуострова, имеющих сходные геологические условия с территорией Республики Карелии, а также анализ собственных геохимических и геохронологических данных позволил выделить слои донных отложений малых озер Карелии, образовавшиеся в доиндустриальный период развития общества. Общая выборка составила от 73 до 76 проб в зависимости от элемента. Учитывая, что полученные данные не подчиняются нормальному закону распределения, что нередко встречается в геохимии, за усредненные фоновые концентрации химических элементов принималось значение медианы выборки. Результаты близки к данным, ранее полученным для территорий соседних регионов, включая Мурманскую область и страны Скандинавского полуострова. Кроме того, установлено, что усредненные фоновые концентрации химических элементов в донных отложениях озер юга Карелии близки к усредненным фоновым концентрациям этих же элементов в осадках водотоков южной части республики. Исключения составляют литофильные элементы, которые в большей степени тяготеют к отложениям водотоков, где они контролируются терригенной составляющей речных осадков. Новые сведения можно использовать при дальнейших эколого­ геохимических исследованиях донных отложений малых озер, подверженных антропогенному воздействию. Слуковский З. И. Оценка фоновых концентраций тяжелых металлов и других химических элементов в донных отложениях малых озер юга Карелии. Вестник МГТУ. 2020. Т. 23, № 1. С. 80-92. DOI: 10.21443/1560-9278-2020-23-1-80-92 Информация о статье Поступила в редакцию 09.12.2019 Ключевые слова: донные отложения, малые озера, фоновые концентрации элементов, тяжелые металлы, Республика Карелия Для цитирования Article info Received 09.12.2019 Key words: sediments, small lakes, background concentrations of elements, heavy metals, the Republic of Karelia For citation