Роль биогеохимических процессов в формировании вод и донных отложений в период снижения антропогенного загрязнения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье рассматриваются антропогенные и биогеохимические процессы, которые влияют на формирование вод и донных отложений субарктического озера Имандра. Приведены данные многолетних наблюдений, показывающие изменения химического состава вод в период максимального загрязнения и после снижения антропогенной нагрузки в последние 30 лет. Установлено, что содержание токсичных металлов в воде снизилось, однако вследствие потепления климата увеличилось поступление органического вещества и биогенных элементов, что стимулировало повышение интенсивности продукционных процессов. Обогащение вод в период интенсивного загрязнения тяжелыми металлами привело к их накоплению в донных отложениях (ДО), при этом наиболее высокие концентрации металлов выявлены в поверхностных слоях, которые относятся к современному периоду осадконакопления. Показано развитие в придонных горизонтах бескислородных условий вследствие осаждения и окисления органического вещества, которые приводят к круговороту металлов, препятствующему их захоронению. Рассматриваются физико-химические и биогеохимические процессы, объясняющие диффузию металлов к поверхности донных отложений и формирование аномально высоких концентраций элементов в поверхностных слоях ДО. Высказана гипотеза о появлении начального этапа диагенеза в донных отложениях.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. И. Моисеенко

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: moiseenko@geokhi.ru
Россия, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991

Е. О. Льюмменс

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: moiseenko@geokhi.ru
Россия, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991

Список литературы

  1. Даувальтер В.А. (2020) Геохимия озер в зоне влияния Арктического железорудного предприятия. Геохимия. 65(8), 797-810.
  2. Dauvalter V.A. (2020) Geochemistry of Lakes in a Zone Impacted by an Arctic Iron-Producing Enterprise. Geochem. Int. 58 (8), 933-946.
  3. Ильяшук Б.П. (2001) Железомарганцевые конкреции в грунтах озера как фактор, ограничивающий развитие сообществ зообентоса. Экология. (6) 478-480.
  4. Кокрятская Н.М., Шевченко В.П., Титова К.В., Вахрамеева Е.А., Алиев Р.А., Григорьев В.А., Савельева Л.А., Максимов Ф.Е., Кузнецов В.Ю. (2020) Ранний диагенез донных осадков пресноводных озер острова Вайгач. Проблемы Арктики и Антарктики 66(4), 534-554.
  5. Леонова Г.А., Мальцев А.Е., Меленевский В.Н., Мирошниченко Л.В., Кондратьева Л.М., Бобров В.А. (2018) Геохимия диагенеза органогенных осадков на примере малых озер Юга Западной Сибири и Прибайкалья. Геохимия. 56(4), 363-382.
  6. Leonova G.A., Mal’tsev A.E., Miroshnichenko L.V., Bobrov V.A., Melenevskii V.N., Kondrat’eva L.M. (2018) Geochemistry of diagenesis of organogenic sediments: an example of small lakes in Southern West Siberia and Western Baikal area Geochem. Int. 56(4), 344-361.
  7. Мальцев А.Е., Леонова Г.А., Бобров В.А., Кривоногов С.К. (2019) Геохимия сапропелей голоценовых разрезов из малых озер юга Западной Сибири и Восточного Прибайкалья. Новосибирск: Академическое издательство “Гео”, 444 с.
  8. Мальцев А.Е., Леонова Г.А., Бобров В.А., Восель Ю.С., Шавекин А.С. (2018) Fе, Mn, N, S. Как геохимические индикаторы диагенеза (на примере донных отложений оз. Котокель, Восточное Прибайкалье). Материалы IX Сибирской конференции молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск: ИПЦ НГУ, 740 с.
  9. Моисеенко Т.И., Даувальтер Т.И., Родюшкин Т.И. (1997) Геохимическая миграция элементов в субарктическом озере (на примере озера Имандра). Апатиты: Изд-во Кольск. науч. центра РАН, 127 с.
  10. Моисеенко Т.И., Даувальтер В.А., Ильяшук Б.П., Каган Л.Я., Ильяшук Е.А. (2000) Палеоэкологическая реконструкция антропогенной нагрузки. ДАН, 370(1), 115-118.
  11. Моисеенко Т.И., Даувальтер В.А., Лукин А.А., Кудрявцева Л.П., Ильящук Б.П., Ильящук Л.И., Сандимиров С.С., Каган Л.Я., Вандыш О.И., Шаров А. Н., Шарова Ю.Н., Королева И.Н. (2002) Антропогенные модификации экосистемы озера Имандра. М.: Наука (СПб.: Тип. Наука), 402 с.
  12. Моисеенко Т.И., Денисов Д.Б. (2019) Возможно ли восстановление озерной арктической экосистемы после длительного загрязнения? Арктика: экология и экономика 4(36), 16-25.
  13. Моисеенко Т.И., Разумовский Л.В., Гашкина Н.А., Шевченко А.В., Разумовский В.Л., Машуков А.С., Хорошавин В.Ю. (2012) Палеоэкологические исследования горных озер. Водные ресурсы. 39(5), 543-557.
  14. Семенович Н.И. (1940) Гидрологические исследования озера Имандра в 1930 г. (1940) Материалы к изучению водоемов Кольского полуострова. Рукопись. Фонды КНЦ АН СССР. Апатиты. 1, 406 с.
  15. Таций Ю.Г., Моисеенко Т.И., Разумовский Л.В., Борисов А.П., Хорошавин В.Ю., Баранов Д.Ю. (2020). Донные отложения арктических озер Западной Сибири как индикаторы изменений окружающей среды. Геохимия. 65(4), 362-378.
  16. Tatsii Y.G., Moiseenko T.I., Borisov A.P., Baranov D.Y., Razumovskii L.V., Khoroshavin V.Y. (2020) Bottom sediments of the West Siberian arctic lakes as indicators of environmental changes. Geochem. Int. 58(4), 408-422.
  17. Чижиков В.В. (1980) Гидрохимия и донные отложения озера Имандра. Экосистема озера Имандра под влиянием техногенного загрязнения. Апатиты, 24-67.
  18. Battarbee R.W., Thompson R., Catalan J., Grytnes J.-A. & Birks H.J.B. (2002) Climate variability and ecosystem dynamics of remote alpine and arctic lakes: the MOLAR project. J. Paleolimnology. 28, 1-6.
  19. Berglund B.E. (2003) Handbook of Holocene: Palaeoecology and Palaeohydrology. The Blackburn Press, 869 pp.
  20. Chen M., Ding S., Wu Y., Fan X., Jin Z., Tsang D. C. W., Wang Y., Zhang C. (2019). Phosphorus mobilization in lake sediments: Experimental evidence of strong control by iron and negligible influences of manganese redox reactions. Environmental Pollution. 246, 472-48.1
  21. Dauvalter V., Moiseenko T., Kagan L. (2001) Global change in respect to tendency to acidification of subarctic mountain lakes. Visconti G. et al. (eds.) Global Change and Protected Areas. Advances in Global Change Research, 9. Springer, Dordrecht. 187-194.
  22. Eaton A., Arnold E., Archie A.E., Rice E.W., Clesceri L.S. (1992) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 17th edn; American Public Health Association (APHA): Washington, DC, USA.
  23. Hongve D. (1997) Cycling of iron, manganese, and phosphate in a meromictic lake. Limnol Ocemogr. 42(4), 635-647.
  24. Li J., Şengör S.S. (2020) Biogeochemical cycling of heavy metals in lake sediments: impact of multispecies diffusion and electrostatic effects. Comput Geosci 24, 1463-1482.
  25. Maltsev A., Safonov A., Leonova G., Krivonogov S. (2022). Role of microorganisms in destruction of organic matter and processes of diagenetic mineral formation in the sediments of Western Siberia lakes. Conference: Water and environmental problems of Siberia and Central Asia: Russia, Barnaul, Institute for water and environmental problems.
  26. Marianne R.P., Douglas S.V., Smol J.P., Leonova G.A., Bobrov V.A. (2012) Long-term Environmental Change in Arctic and Antarctic Lakes Geochemical Role of Plankton from Continental Water Bodies of Siberia in Accumulation and Bio-Sedimentation of Trace Elements. Geo: Novosibirsk, 308 pp.
  27. Matisoff G., Carson M.L. (2014) Sediment resuspension in the Lake Erie nearshore. Journal of Great Lakes Research. 40(3), 532-540.
  28. Matisoff G., Watson S.B., Guo J., Duewiger A., Steely R. (2017). Sediment and nutrient distribution and resuspension in Lake Winnipeg. Science of The Total Environment 575, 173-186.
  29. Moiseenko T.I. (1999). A fate of metals in Arctic surface waters. Method for defining critical levels. Sci. Tot. Environ. 236, 19-39.
  30. Moiseenko T., Sharov A. (2019) Large Russian lakes Ladoga, Onega, and Imandra under strong pollution and in the period of revitalization: a review. Geosciences. 9(12), 492.
  31. Newsome L., Arguedas A., Coker V.S., Boothman C. & Lloyd J.R. (2020). Manganese and cobalt redox cycling in laterites; Biogeochemical and bioprocessing implications. Chemical Geology. 531, 119330.
  32. Osleger D.A., Zierenberg R.A., Suchanek T.H., Stoner J.S., Morgan S., Adam D.P. Clear Lake Sediments: Anthropogenic Changes in Physical Sedimentology and Magnetic Response. Ecological Applications. 18(8), Supplement (Dedicated Special Issue: Mercury Cycling and Bioaccumulation in Clear Lake): A239-A256.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Озеро Имандра. Крупные города и промышленные предприятия на водосборе.

Скачать (606KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Динамика поступления никеля в составе сточных вод и концентрация в воде в зонах отбора проб на озере Имандра (в заливе Монче и у о. Высокий).

Скачать (141KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Содержание никеля (а), меди (б) в колонках донных отложений, отобранных на оз. Имандра.

Скачать (119KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схематическое изображение ключевых биогеохимических процессов в исторически загрязненном озере Имандра.

Скачать (160KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».