Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоэкология и седиментология больших озер

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкология и седиментология больших озер"

Санкт-Петербургский государственный университет

На правах рукописи

УСЕНКОВ Святослав Михайлович

ГЕОЭКОЛОГИЯ И СЕДИМЕНТОЛОГИЯ БОЛЬШИХ ОЗЕР (на примере Ладожского озера и других озер Северной Европы и Северной

Америки)

Специальность 25.00.36—геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 2007

003061797

Работа выполнена на геологическом факультете Санкт-Петербургского государственного университета

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Куршенко Виталий Владимирович (СПбГУ, Санкт-Петербург)

доктор геолого-минералогических наук, профессор Рудник Вячеслав Александрович (ИГГД РАН, Санкт-Петербург)

доктор геолого-минералогических наук, профессор Рыбалко Александр Ев-меньевич (ФГУНПП «СЕВМОРГЕО», Санкт-Петербург)

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана им. И С, Грамберга (ФГУП ВНИИОкеангеология), Санкт-Петербург

Защита состоится 4 октября 2007 г. в 15.00 в ауд 52 на заседании диссертационного совета Д 212 232.47 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб. 7/9

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан_2007 г.

Отзыв в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять в диссертационный совет по адресу. 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб 7/9, геологический факультет, диссертационный совет Д 212.232 47, ученому секретарю.

Ученый секретарь диссертационного совета к. г.-м. н., доцент

Н А Калмыкова

Актуальность темы. Все более усиливающееся влияние потоков антропогенного вещества на процессы природного осадконакопления и экологическое состояние аквальных систем ставит вопрос о поисках наиболее приемлемых индикаторов техногенного прессинга В этой связи донные отложения рассматриваются как носители информации об изменениях, имеющих место в бассейнах седиментации, как своеобразный архив данных состояния окружающей среды, т к они отражают интегрированную во времени сумму антропогенного воздействия на аквальные системы

В связи с проблемой дефицита чистой пресной воды в последнее время особое внимание привлечено к большим озерам мира - естественным хранилищам пресных вод Повышенный интерес вызывают озера, которые издавна осваивались человеком и сейчас оказались составной частью развитых в хозяйственном отношении регионов Это, в первую очередь, две известные озерные системы озера Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри, Онтарио - в Северной Америке, а также Ладожское, Онежское и оз. Венерн - в Европе Европейские озера, хоть и уступают в размерах американским, тем не менее, являются крупнейшими на континенте, намного превосходя практически все остальные по площади и объему Их по праву можно назвать Великими озерами Европы

Интенсивное антропогенное воздействия на природу экосистем больших озер в последние десятилетия привело к серьезным нарушениям естественного хода развития и функционирования природной среды, флоры, фауны и даже к их частичной деградации Это, несомненно, ставит как одну из важнейших задачу охраны природы озерных бассейнов, максимально возможного сохранения экологического равновесия и, в конечном счете, восстановления окружающей природной среды Постановка такой задачи и ее решение обусловливает необходимость разработки и осуществления комплексной программы эколого-седименологических исследований крупных озер

Цель исследования состоит в выявлении основных закономерностей современного озерного седиментогенеза с участием техногенной составляющей, а также в сравнительном анализе геоэкологического состояния геосистем больших озер Северной Европы и Северной Америки В ходе исследования были поставлены и решены следующие основные задачи

• на системной картографической основе с использованием ГИС-технологий создана концептуальная эколого-седиментологическая информационная база данных по большим озерам Европы и Северной Америки,

• выполнен всесторонний анализ литогенной основы озерных геосистем, включая геолого-геоморфологическое строение, историю геологического развития, гидродинамические и гидрографические особенности, седиментологиче-ские и литолого-геохимические параметры,

• выявлены основные источники антропогенного воздействия, а также пути поступления загрязняющих веществ и особенности их распределения в озерах, разработаны представления о динамике потоков природного и техногенного осадочного материала в озерных бассейнах;

• дана оценка роли донных отложений как индикаторов загрязнения аквальных систем, выявлены связи между динамическими условиями на дне и пове-

дением седиментационного материала (в том числе токсичного) в различных обстановках,

• выявлены зоны устойчивого проявления процессов техногенного седимен-тогенеза, где признаки, характеризующие тип и уровень техногенной седиментации, становятся заметными и доминирующими,

» разработаны подходы и выполнена сравнительная оценка интенсивности и общей степени загрязнения донных отложений больших озер Северной Европы и Северной Америки.

Подход и методы исследования. Основной подход к решению поставленных задач заключается в следующем. Физические и химические параметры донных отложений достаточно точно отражают как природные процессы и антропогенную нагрузку в пределах областей питания, так и изменения, имеющие место в пределах бассейна С помощью информации о донных осадках можно выявить направленность и интенсивность техногенного воздействия

Исследования сочетали как традиционный комплекс седиментологических методов, так специальные геоэкологически ориентированные приемы и методы Для отдельных видов исследований были разработаны свои собственные подходы и методики Материалы наблюдений в виде формализованных параметров и другая фактографическая информация были сведены в базы данных Анализ, обработка, представление данных в значительной степени осуществлялись с использованием ГИС-технологий, которые позволяют эффективно работать с пространственно — распределенной информацией Они являются закономерным расширением концепции баз данных, дополняя их наглядностью представления и возможностью решать задачи пространственного анализа

Фактический материал. В основу работы легли данные, полученные в ходе эколого-геохимических исследований, проведенных при участии и под руководством автора в 1981-2004 гг в Ладожском озере, Невской губе, Финском заливе и на других акваториях Материал непосредственно по Ладожскому озеру основан, в том числе, на результатах наблюдений по более чем 400 станциям опробования, расположенным в пределах озерной акватории Полевые материалы были получены в период проведения собственных экспедиций и совместных с научными организациями С -Петербурга - ВНИИ Океангеология, Института Озероведения РАН, ГНПП «Севморгео» и Всероссийского геологического института (ВСЕГЕИ) Автор собрал и проанализировал комплексную базу данных по седиментологии и геоэкологии больших озер Европы и Северной Америки, что позволило создать платформу для всестороннего сравнительного исследования, ориентированного, прежде всего, на процесс

Научная новизна и теоретическая значимость заключается в следующем

• впервые выполнено теоретическое обобщение по седиментологии и геоэкологии больших озер Европы и Северной Америки и на этой основе выявлена принципиально новая информация о закономерностях и механизмах трансформации и взаимодействия потоков природного и аяггропогенного осадочного вещества в аквальных геосистемах,

• установлено, что геосистемы Великих озер Европы и Северной Америки характеризуются близкими по своим значениям морфометрическими, гидроло-

гическими и гидрохимическими параметрами, т е обладают одинаковым лимнологическим статусом,

• обоснована роль донных отложений как важнейших индикаторов загрязнения водных систем Выявлена ведущая роль седиментологических факторов в формировании геоэкологического состояния аквальных бассейнов и показано, что осадки являются носителями информации о состоянии окружающей среды,

• разработаны принципы выделения динамических типов дна, качественно описаны и охарактеризованы связи между динамическими условиями осадко-накопления и загрязняющими компонентами, установлены параметры, наиболее адекватно отражающие техногенную нагрузку,

• предложен метод дисперсного районирования, позволяющий выявить нагрузку отдельных токсичных компонентов в конкретных точках с учетом природных процессов, что дает возможность непосредственно проследить пути перемещения загрязнителей от места поступления в бассейн до области окончательного захоронения,

• разработан подход к оценке качества донных отложений и на этой основе рассчитаны степень и интенсивность загрязнения донных отложений больших озерных систем Мира и проведен сравнительный анализ их геоэкологического состояния

Практическая значимость и реализация работы. Разработанный комплекс исследований аквальных геосистем, основанный на изучении седиментологических процессов, апробирован

• при оценке состояния водных объектов и выработке природоохранных рекомендаций (Ладожское озеро),

• при оценке исходного состояния среды и выполнении процедуры ОВОС на участках добычи Бе-Мп конкреций (Финский залив) и создания намывных территорий (Лужская губа),

• при подготовке Природоохранного атласа Российской части Финского залива

Результаты исследований внедрены в качестве научных отчетов, и авторских публикаций В администрациях Санкт-Петербурга и Ленинградской области материалы были использованы для улучшения экологической ситуации

Созданная в ходе исследований база данных по различным аспектам седи-ментологии и геоэкологии крупнейших озерных систем мира, а также комплект построенных геоэкологических карт служат основой для разработки экологических сценариев, оценки качества вод и проведения системного мониторинга состояния аквасистем Предложенный подход к расчету степени и интенсивности загрязнения донных отложений послужит вкладом в разработку национальных критериев оценки качества аквальных систем с использованием седиментологических индикаторов Разработанные принципы динамического районирования дна дают возможность более обосновано выявить точки для мониторинга, места для разработки подводных карьеров и организации подводных свалок грунта Теоретические положения работы и представленный фактический материал используются в учебном процессе в ВУЗах при подготовке специалистов

по седиментологии и геоэкологии

Личный вклад автора. Основные результаты были получены при осуществлении плановых НИР в НИИ Земной Коры СПбГУ, где автор являлся ответственным исполнителем или входил в авторский коллектив Автор руководил се-диментологическими исследованиями и лично участвовал в работах всех этапов, начиная с постановки задачи, планирования работ, выбора точек пробоот-бора, собственно опробования и анализа материалов Обоснование главных выводов работы выполнено лично автором

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международной конференции «Экологическая геология и природопользование (СПб, 2000), «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2001), «Экологическая геология и рациональное недропользование» (СПб, 2003), «Биокостные соединения» (СПб, 2004), 8-я международная специализированная выставка и конференция AQUATERRA-2005 (СПб, 2005), Международный экологический форум «День Балтийского моря» (СПб, 2005, 2006,2007), World Water Week in Stockholm (Stockholm, 2006) и многих других (более 20). Результаты исследований неоднократно обсуждались на литологических семинарах кафедры литологии и морской геологии СПбГУ и отделения седиментологии университета Уп-салы (Швеция)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 45 работ, в том числе 4 монографий (в соавторстве), атлас и более 20 статей в сборниках трудов и реферируемых журналах Основные результаты работ изложены в 12 научных и производственных отчетах

Структура и объем работы. Работа состоит из пяти глав, введения и заключения общим объемом 290 страниц, включая 87 рисунка, 49 таблиц и список литературы из 293 наименований

В первой главе описываются главные принципы изучения геоэкологии ак-вальных систем на основе седиментологического подхода Приводится типизация озер и дается характеристика больших озер Северной Европы и Северной Америки как природных геосистем

Во второй главе на примере Ладожского озера и других больших озер рассмотрены геолого-геоморфологические, гидрографические, гидродинамические и литодинамические особенности озерных геосистем Делается вывод о схожем характере лимнологического статуса описанных озерных бассейнов

В третьей главе дается детальная характеристика литологических и физико-химических особенностей донных отложений больших озер Показано, что структурная и минералого-петрографическая трансформация осадков происходит главным образом под действием волновых и связанных с термобаром циркуляционных течений

В главе четвертой приводится подробная характеристика основных источников воздействия, рассматриваются пути поступления загрязняющих веществ, и дается оценка антропогенной нагрузки на геосистемы больших озер

Пятая глава содержит сведения о распределении загрязняющих вещества в поверхностных и придонных водах, взвеси, донных отложениях и биотическом комплексе больших озер.

Глава шестая посвящена сравнительной оценке донных отложений как индикаторов загрязнения водных объектов Сформулированы принципы выделения динамических обстановок осадконакопления Охарактеризованы связи между динамическими условиями на дне, физическими и химическими особенностями осадков и их загрязнением в больших озерах.

В седьмой главе даются представления о техногенном седиментогенезе Описываются зоны, где на ход природного процесса активно влияет антропогенный прессинг

Восьмая глава посвящена сравнительному анализу загрязнения донных отложений больших озер Европы и Северной Америки Охарактеризованы эмпирические соотношения между седиментологическими параметрами и загрязняющими веществам Описан принципиально новый подход к определению уровня загрязнения донных осадков Рассчитаны интенсивность и степень загрязнения донных отложений ряда больших озер и на этой основе дана оценка их геоэкологического состояния В заключении приведены выводы, вытекающие из результатов исследования Благодарности. Настоящая работа не могла быть выполнена без помощи и поддержки Прежде всего, автор считает своим долгом вспомнить своих учителей, проф д г -м н. ¡НВ Логвиненко! и проф д г -м н (В Н Шванова|, в общении с которыми формировалось его научное мировоззрение Автор искренне благодарен А Г Свешникову, В А Щербакову, Т А Ситникову, В Н Беликову, А Д Краснюку за оказание неоценимой помощи в проведении полевых работ

Автор признателен за постоянную поддержку и внимание к работе проф д г -м н О И Супруненко, проф д г -м н ¡Г Б Свешникову!, ¡В И Гуревичу) При написании работы автор пользовался консультациями и советами д б н В Б Погребова, д г -м н Г И Иванова, О А Кийко, А А Намятова, за что им очень благодарен Автор считает своим долгом выразить благодарность и признательность своим зарубежным друзьям и коллегам- Л Хокансену и М. Линдст-рему (Университет Упсалы), Т Флодену и С Хагенфельду (Стокгольмский университет) за совместные научные исследования, предоставление данных, обсуждение материалов и плодотворные дискуссии, а также дружескую поддержку и финансовую помощь Большую роль в изучении проблемы сыграли лабораторные исследования и эксперименты, за что соискатель признателен проф д г -м н Э А Гойло, М А Яговкиной и другим Автор глубоко благодарен коллегам по кафедре литологии М В Платонову, М А Тугаровой, Н Г Гончаровой, общение с которыми способствовало развитию идей, изложенных в настоящей работе

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ

Положение 1 Геосистемы больших озер Северной Европы и Северной Америки обладают одинаковым лимнологическим статусом. Литогенная основа выступает как «каркас» геосистемы, а ее связи с другими составляющими проявляются посредством потоков осадочного вещества, а также организующего и регламентирующего воздействия на гидрологический режим.

Подход к изучению. Задачи, решаемые в рамках одной дисциплины (экологические, седиментологические, геоэкологические и др ), в последнее время все больше вытесняются мультидисциплинарными проблемами, т к причины и реальные формы проявления природных процессов чаще «многофакторны» и их изучение требует комплексного подхода. В связи с этим назрела необходимость пересмотреть в целом проблематику научного направления аквальной седимен-тологии в тесном взаимодействии с геоэкологией, т е переходить от покомпонентного изучения природной среды к изучению геосистем в условиях возрастающего антропогенного стресса При этом какие бы осложнения в природный процесс не вносилось в ходе антропогенного воздействия естественным регулятором динамики всех этих явлений и его конечным результатом является природный седиментогенез Седиментологический анализ, тагам образом, заявляет о себе не только как метод изучения минерального вещества, но и как важнейший инструмент экологического анализа При таком подходе системы больших озер, имеющие стратегическое значение, привлекают особое внимание Озера содержат более 50% поверхностных пресных вод, пригодных для питья На озерах широко развито рыбное хозяйство и рыбные промыслы, по ним проходят транспортные пути, во многих случаях они являются основными источниками водоснабжения Озера аккумулируют большинство гидрофобных органических контаминантов, металлов и эвтрофных компонентов, так как не обладают механизмом самоочищения Поэтому, исходя из их экономической, эстетической и социальной ценности и их склонности к деградации, озера требуют более концентрированного изучения.

В классических работах по осадконакоплению и лимногеоэкологии седимен-тологическим процессам в озерах, если и уделяется внимание, то весьма скромное. Одна из главных целей предлагаемого исследования дать относительно полное описание базовых седиметологических принципов для больших озер, фокусируя внимание на геоэкологических аспектах и субстанциях, имеющих отношение к озерному менеджменту - более на проблемах седиментогенеза и окружающей среды, чем на обще геологических аспектах Причем, в работе предпринята попытка достичь данной цели с междисциплинарных позиций

Многие факторы определяют количественные и качественные характеристики процесса осадконакопления. В предлагаемой работе внимание сфокусировано главным образом на экоседиментологических аспектах озерного осадконакопления Это детальное исследование динамки техногенного осадочного материала, загрязнения вод и донных отложений и оценка состояния природной среды В большей степени акцент делается на анализе седиментогенеза и геоэкологического состояния Ладожского озера Это естественно, поскольку, во-первых, именно материалы по Ладоге получены при непосредственном участии автора, во вторых, в ходе исследований озера была выявлена качественно новая информация, которая и послужили основой для сравнительного изучения больших озер Поэтому в первых главах работы внимание концентрируется на особенностях Ладожского озера, но при этом постоянно для сравнения приводится информация по другим большим озерам Мира

Представляемая работа завершает этап исследований, где Ладожское озеро и другие большие озера Европы и Северной Америки рассматриваются как единые геосистемы, единые седиментационные бассейны со специфической схемой саморазвития При этом техногенный седиментогенез впервые рассматривается в общей системе с природным процессом осадконакопления Ранее эта проблема не ставилась, поскольку в ней не было необходимости

Сбор основного фактического материала, положенного в основу работы, приходился на самый конец эпохи социалистического хозяйствования (19891995) И, хотя к этому времени уже были приняты некоторые меры по охране озер, можно считать, что время исследования совпало с пиком хозяйственной деятельности, а следовательно, с пиком техногенной нагрузки на озера В этом отношении фактологическая часть работы весьма важна как определенный репер для ретроспективного сравнения изменения состояния геосистемы

Гляциальные озера. Практически все озера в Северной Европе и Северной Америке подвергались воздействию аномальных по своей силе рельефообра-зующих процессов в последнюю гляциальную эпоху Эти озера и являются основными объектами предлагаемого исследования Ни один из факторов, обусловливающих возникновение озер, не может сравниться по своей значимости с воздействием плейстоценовой гляциации (Хатчинсон, 1957) Особенно ярко это проявляется в пределах Балтийского и Канадского кристаллических щитов В этих регионах весь ландшафт создан за счет ледниковой активности и изоста-тического поднятия территории История развития в период с 8000 л д н эры до наших дней в значительной степени определила лимнологический и седи-ментологический статус озер этих районов. Именно по этой причине в работе внимание фокусируется на больших озерах бореальной зоны они широко распространены, они доминируют в ландшафтах, кроме того, обладают крайне высокой экологической и практической ценностью

Озера как природные геосистемы. Одна из важнейших задач исследований водных бассейнов - изучение круговорота вещества литосферы в толще вод и непосредственно на дне В последнее время техногенное воздействие оказывает все более усиливающееся влияние на процессы осадкообразования, формирования геоэкологических особенностей больших озер Европы и Северной Америки Поэтому оценка потоков загрязняющих веществ и выявление источников их поступления, аккумуляции и влияния на природные осадки весьма актуальны для сохранения данных озер

Большие озера, несомненно, можно отнести к природным геосистемам, при выделении и описании которых наиболее важны и разнообразны абиотические характеристики (Солнцев, 1973; Глазовская, 1983) Геолого-геоморфологическая основа, наряду с гидрологическим режимом, играет решающую роль в формировании озерной геосистемы (Зубов, 1985, Усенков, 2003) Это инертное начало выступает как каркас экосистемы Связи геолого-геоморфологической основы с другими составляющими геосистемы проявляются посредством потоков осадочного вещества, а также организующего и регламентирующего воздействия на гидрологический режим и свойства воздушных масс

Озерные системы Северной Америки и Европы сформировались на стыке кристаллических щитов (Канадского и Балтийского) с платформами СевероАмериканской и Русской, сложенными осадочными породами Главный релье-фообразующий процесс, сформировавший озерные котловины рассматриваемых озер средних широт северного полушария (40—60° с. ш) - аккумулятивно-эрозионная деятельность ледника (ЗаагшзЬэ, 2003) Ледники отступили с территории рассматриваемых озер около 12 ООО лет назад Окончательное становление современного рельефа началось с голоцена Озера сходны по характеру и типу побережий, рельефу дна и по контрасту между северной и южной частями бассейна Подобие, обусловленное причинами геологического и географического характера, отмечается и для гидродинамики озер Прежде всего, это проявляется в существовании в озерах систем плотностных циклонических циркуляционных течений, имеющих очень устойчивый характер (Филатов, 1991)

До некоторой степени морфометрические параметры Европейских озер уступают Великим Американским, но вместе с тем, физико-химические особенности вод и ряд гидрологических параметров у них очень близки по своим значениям (табл 1)

Таблица 1 Морфометрические, гидрологические и гидрохимические пара-

Параметры Озера

Ладожское Венерн Гурон

Площадь озера, км2 18135 5650 59600

Площадь водосбора, км"1 70120 46830 128464

Максимальная глубина, м 230 106 229

Средняя глубина, м 51 27 59

Объем воды, км3 908 153 3 540

Приток воды в озеро, км3тод"' 80,1 17,1 107

Период водообмена, лет 12,3 8,8 22

Прозрачность, м 2,3-3,9 4,4-5,2 12-14

рН 6,4-7,1 7,1 8,3-8,55

Поступления N в озеро, т год"1 71497 17380 24700

Поступления Р в озеро, т год"1 5241 880 4857

Содержание N в воде, мг-л"1 0,77 0,70 0,70

Содержание Р в воде, мг л"1 0,018-0,026 0,008-0,011 0,004-0,030

Содержание хлорофилла, мгм' 2 2 2

Аквагеосистемы больших озер Европы и Северной Америки имеют гораздо больше сходства, чем различий Их объединяют

• общий тип климата и, соответственно, атмосферной циркуляции,

• большое сходство геолого-геоморфологической основы, которая определяет и регламентирует во многом гидрологический режим бассейнов и управляет перемещением потоков вещества,

• сходный характер гидрофизических, гидрохимических и седиментологиче-ских процессов,

• схожая история освоения и развития территорий, одинаковая структура и интенсивность хозяйственной деятельности в областях питания, проблемы ухудшения качества воды

Таким образом, большие озера Европы и Северной Америки - природные геосистемы, имеющие одинаковый лимнологический статус

Положение 2. Ведущая роль в формировании характера литодинамиче-ских процессов и состава донных отложений принадлежит гидродинамическому режиму, морфометрии озерных котловин и особенностям петро-фонда областей питания. Структурная и вещественная трансформация донных отложений происходит главным образом под действием ветровых волн и индуцированных ими градиентно-конвективных течений, а также течений связанных с существованием термического бара.

.Цитологический состав и физико-химические особенности донных отложений больших озер. Гранулометрические особенности. Осадки Ладожского озера и других больших озер Европы и Северной Америки представлены исключительно терригенными разностями, которые охватывают практически весь гранулометрический спектр от глыб и валунов до алевропелитов включительно Столь широкая гамма размерности терригенного материала поверхностных донных осадков определяется структурной неоднородностью ледниковых и позднеледниковых отложений, являющихся одним из основных источников питания озерных седиментационных бассейнов (Усенков, 1993, Усенков, 2003)

Существуют достаточно четкие закономерности пространственного распределения отдельных типов осадков в озерах Важную роль в управлении распределением типов осадков играет морфометрия бассейнов Распространение отдельных гранулометрических типов отложений контролируется рельефом дна

В Ладожском озере на глубинах 12-20 м распространены реликтовые гра-вийно-галечные осадки с песком, представляющие собой продукты перемыва разнообразных ледниковых отложений при более низком уровне озера Они возникли как результат взаимодействия трансгрессирующего озера с затапливаемой поверхностью суши В зоне распространения реликтовых осадков в период гидрологического лета проходит граница термобара и возникающие при этом течения могут достигать скорости 10-13 см с"1 Указанные обстоятельства приводят к транзиту тонкого материала в более глубоководные части бассейна Минуя границу термобара, взвешенный материал уже не испытывает столь детерминированного динамического воздействия и часть его, наиболее гидравлически крупная, осаждается Результаты этого процесса отражаются в изменении структурных особенностей залегающих на дне отложений. Здесь фиксируются смешанные глинисто-песчано-алевритовые осадки. Менее гидравлически крупный осадочный материал под воздействием циклонической циркуляции выно-

сится в более глубоководные части бассейна Здесь в результате спокойного гравитационного осаждения взвеси малой плотности формируются грануло-метрически однородные хорошо отсортированные тонкие глинисто-алевритовые отложения, образующие значительные по площади распространения поля Дефицит пелитового материала в осадках, возможно, связан с уменьшением общего объема поступления тонкого обломочного материала вследствие сокращения площади участков размыва на дне и берегах, а также устойчивого изъятия его из осадочного цикла рекой Невой

Подобные особенности гранулометрического состава поверхностных донных отложений свойственны и другим большим озерам, например, озерам Гурон и Венерн Отличие заключается лишь в отсутствие реликтовых отложений, поскольку уровень указанных озер существенно не менялся в голоцене Общим для рассматриваемых больших озер является то, что донные отложения представлены исключительно терригенными разностями, где в прибрежной зоне превалируют песчаные осадки, а в более глубоководной алевропелитовые

Петрография и минералогия. Установлено, что приоритетное влияние на формирование минералого-петрографического спектра осадков Ладош оказывают в южной части озера отложения осадочной толщи кембрия-ордовика, в восточной и северо-восточной моренные и постледниковые отложения Прила-дожья, в северной и западной породы кристаллического фундамента и их ледниковые производные Кроме того, в западной части достаточно отчетливо сказывается влияние осадочных пород верхнего протерозоя, а в центральной - пород вулканогенного комплекса рифея Минералого-петрографическая трансформация песчаной составляющей происходит под действием волн и циркуляционных течений, связанных с термобаром (Усенков и др , 1994) Первые приводят в основном к формированию относительно зрелых осадков (например, южное мелководье) Вторые - к интеграции материала, поступающего из разных источников, и образованию смешанных в петрографическом отношении отложений (восточное и, в меньшей степени, западное побережья)

Состав глинистых компонентов тонких поверхностных осадков Ладоги консервативен. превалируют иллит и хлорит Это обусловлено тем, что основным источником поступления тонкого материала в Ладожское озеро служат четвертичные отложения, где глинистая фракция представлена в основном гидрослюдами, которые в основном попали в глинистую составляющую четвертичных отложений в результате разрушения и переотложения ледником нивалыюй коры выветривания.

Физико-химические особенности. Большая часть поверхностных осадков озера характеризуется значениями ЕЬ более +200 мВ и рН 6,5-7,0, что соответствует олиготрофной обстановке Однако в зонах с высокими темпами осадко-накопления в юго-восточной части Ладоги, на акваториях, примыкающих к Валаамскому архипелагу, а также в пределах шхер редокс-потенциал характеризуется отрицательными значениями (до -200 мВ) Аномально низкие величины ЕЬ (до -280 мВ), зафиксированы в донных отложениях, формирующихся в местах аккумуляции промышленных и коммунально-бытовых стоков вблизи городов По соотношениям физико-химических параметров в осадков Ладожского

озера объективно диагностируются зоны техногенного осадконакопления и участки дна, характеризующиеся процессами эвтрофирования Для эвтрофных зон значения составляют Eh +10- -250 мВ и рН 6,6-7,8 Процессы эвтрофирования наиболее заметны в северной части озера Это шхерные проливы, ведущие к городам Сортавала и Питкяранта, поселкам Лахденпохья и Куркийоки, и примыкающие к ним глубоководные участки дна

По значениям величин рН и Eh в осадках устанавливаются участки, характеризующиеся высокими содержаниями биогенных веществ, при разложении которых используется значительное количество кислорода. Дефицит кислорода приводит к нарушению структуры биоценозов. Суммарная площадь участков, где отмечаются неблагоприятные геохимические обстановки составляет около 9 процентов от общей площади озера (Щербаков, Свешников, 1993)

Положение 3 Превалирующий вклад в поступление контаминантов в озерные геосистемы вносит речной сток, затем следуют атмосферные поступления и локализованные поставки из точечных источников. Высокая контрастность величин потоков загрязняющих веществ обусловлена разной степенью влияния факторов антропогенеза на акватории. Интенсификация антропогенного воздействия ведет к формированию территорий с комплексом угроз всему биологическому разнообразию.

Антропогенное воздействие на большие озера: нагрузка, источники воздействия и пути поступления загрязняющих веществ. Поток загрязняющих компонентов в водные объекты весьма разнообразен по составу и механизмам поступления Выделяют аэрогенные, гидро-, лито-, петроле-, дендро-, био-, радио-, ксено-, техногенные и смешанные политехногенные продукты (Гуревич, 1990, Геоэкология , 1995). Загрязняющие вещества поступают в озеро (1) с речным и прямым стоком с суши, (2) непосредственно со стоками предприятий, (3) в результате атмосферного переноса

Ладожское озеро - крупнейший пресноводный водоем Европы - выполняет несколько противоречивых функций С одной стороны, оно служит единственным безальтернативным источником питьевой воды для пяти миллионов жителей С -Петербурга С другой - Ладога исполняет роль приемником 1,4 км3 сточных вод за год, в том числе 280 млн м3 неочищенных или недостаточно очищенных стоков Изменения в экосистеме Ладожского озера отмечаются с начала 1960-х гг , в конце 1970-х гг. и 1980-х гг. они приобрели угрожающий характер Деструкция озерной системы была обусловлена действием двух основных факторов - антропогенного загрязнения и эвтрофирования (Ладожское , 2002, Филатов и Поздняков, 2000 и др)

Основными источниками загрязнения Ладоги выступают расположенные непосредственно на побережье промышленные предприятия (более 600 предприятий). Суммарный вклад сточных вод от этих предприятий превышает 60 % всех промышленных стоков

Специфика сельскохозяйственного производства в бассейне озера состоит в применении высоко интенсивных агротехнологий, связанных с использованием больших количеств минеральных удобрений и пестицидов Пестицидная на-

грузка в целом составляла в среднем 4,3 кг га" На поля ежегодно в 80-х гг вносилось 93 тыс т фосфатных минеральных, 155 тыс т азотных минеральных и 3746,7 тыс т органических удобрений Со стоками животноводческих комплексов в озеро поступает 700-2300 т фосфора в год.

Источником загрязнения нефтепродуктами отдельных участков озера (Сор-тавала, Новая Ладога, Петрокрепость, Свирица и др) служит водный транспорт, сбрасывающий до 10 тыс т нефтесодержащих вод в год

Заметен вклад предприятий Министерства обороны и Военно-промышленного комплекса в загрязнение озера Так, установлено десятикратное превышение фона по цинку и меди вблизи пос им Морозова, где расположено оборонное предприятие Максимальная для Ладоги радиоактивность цезия -137 выявлена в осадках Черемухинской бухты, на берегах которой расположены лаборатории НИИ Министерства обороны В 1990 г в Якимваарском заливе был обнаружен и выведен за пределы Ладоги корабль «Кит», представляющий мощный источник радиационного загрязнения

Анализ данных (табл 2) показывает, что превалирующий вклад в поставку ЗВ вносит речной сток, затем следует локализованные поставки из точечных источников и атмосферные поступления Приведенные материалы свидетельствуют о высокой контрастности величин потоков, различающихся на 1-2 порядка, что обусловлено разной степенью влияния факторов антропогенеза на акваторию

Таблица 2, Ежегодное поступление эвтрофных компонентов и тяжелых металлов в Ладожское озеро, т*год'' (Кондратьев и Поздняков, 1993)

Компоненты Точечные источники Речной сток Диффузия Атмосферное Общая нагрузка

Робщ 89,2 5052 71,9 28 5241,1

■^обш 533 64240 1086 5632 71491

Pb 0,65 172,8 - 69,7 243,2

Cr - 114,1 - 27,4 141,5

Cu 0,5 566,9 - 36,0 603

Zn 4,0 1081,1 - 193 1278,1

Большие озера Северной Америки и Европы. Несмотря на значительные размеры Великие озера Америки и Европы весьма восприимчивы к воздействию загрязнения Концентрация промышленности на водосборах оказывает на них существенную нагрузку ЗВ поступают из разных источников (табл 3) Таблица 3 Общая оценка поступления ряда контаминантов в Великие озера,

кг год-1 (Kukal et al, 1971, Rippey et al, 1982, Nriagu et al., 1983)

Загрязнители Источник поступления Озера

Верхнее Мичиган Гурон Эри Онтарио

ПХБ Притоки 28-110 650 236 741 609

Атмосфера 157 114 114 53 42

Hg Притоки 124 - - 2584 -

Атмосфера 2181 1568 1584 723 568

Pb Атмосфера 67055 25920 10488 96574 47610

Загрязняющие вещества в воде, донных отложениях и биоте. Ладожское озеро. Поверхностные воды Оценка уровня загрязненности вод по гидрохимическим показателям показала высокую степень загрязнение медью (превышение ЦЦК до 16,8 раза). Уровень загрязненности вод по остальным показателям, превышающим установленные нормативы (фенол, хром, марганец, цинк, НУ и ГХЦГ) для Ладожского озера колебался от низкого до среднего (превышение ПДК от 2 до 10 раз)

Придонные воды и взвесь Содержания металлов в растворенной форме, как правило, значительно выше, чем во взвешенной Прежде всего, это относится к никелю, меди и цинку, для которых разница в содержаниях составляет 15-30 раз На границе смешения речных и озерных вод (барьер река-озеро) содержания металлов во взвешенной форме падают в 10-300 раз, в растворенной форме в 2-20 раз

Донные отложения Загрязняющие вещества, выявленные в осадках озера, можно разделить на две группы В первую входят контаминанты искусственного происхождения- это цезий-137 и пестициды ДДТ и ГХЦГ, во вторую- фенолы и тяжелые металлы, накапливающиеся в осадках как в результате техногене-за, так и естественного процесса (табл 4)

Таблица 4 Средние значения содержания загрязняющих веществ в донных

осадках Ладожского озера

Типы донных отложений Загрязняющие вещества

"'Св.Бккг-1 Пестициды, нг г 1 Фенолы, мкг г"' Тяжелые металлы, мг кг"1

ДДТ ГХЦГ Ъа. Сг Со РЬ Си

Среднее 1266 0,3 ОД 12,4 108,5 6,2 13,7 1,4 25,1 27,0

Минимум 0 0,01 0,01 0,04 10 0 5 0,5 5 5

Максимум 6808 1,74 0,47 36,02 200 20 20 5 110 60

Контаминанты локализуются в основном в донных отложениях северной, наиболее глубоководной, и центральной частей Ладоги В то же время в южной части озера, несмотря на высокую антропогенную нагрузку южного Приладо-жья вследствие специфического гидродинамического режима происходит главным образом вынос техногенных продуктов, которые отсюда перемещаются к северу, по направлению к главным зонам седиментации

Биотический комплекс Процессы биоаккумуляции чрезвычайно важны для распространения токсичных веществ в пресноводных бассейнах Для характеристики экологического состояния аквальных систем группа бентосных организмов признана приоритетной бентос стабилен во времени, характеризует локальную ситуацию в пространстве, способен представить изменения экосистемы в ретроспективе (Ро§геЬоу, 1993) Господствующими группами бентоса в озере являются амфиподы, олигохеты и хирономиды Сравнительный анализ на основе статистики Фоулкса-Меллоуза (В) показал, что индикаторная способность различных групп бентосных организмов в отношении загрязнения осадков Ладожского озера ранжируется следующим образом: биомасса олигохет

(В=0 30), биомасса хирономид (В=0 25); биомасса амфипод (В=0.23), общая биомасса макробентоса (0 23)

Содержание ЗВ в бентосе соответствует таковому в придонной взвеси и поверхностных донных осадках озера, и незначительно превышает концентрацию в придонных водах Более интенсивное заражение бентоса тяжелыми металлами в восточной и юго-западной частях Ладожского озера обусловлено, вероятно, активным поступлением контаминантов с выносами крупных рек южной части озера

Большие озера Европы и Северной Америки В Великих Американских озерах присутствие химических загрязнителей хорошо известно (Pollution. , 1980, Allen et al, 1983, Jeremiason et al, 1994 и др ) Исследования датированных колонок из областей аккумуляции в отношении динамики поступления ЗВ в донные отложения в озерах Мичиган и Онтарио показывают, что концентрации ПХБ и ДЦТ уменьшаются в результате мер предпринятых по регулированию производства и использования этих контаминантов В Северной Америке скорость аккумуляции РЬ в донных отложениях озер увеличивалась последовательно с 1850-1875 гг до 1975 г, а затем к настоящему времени уменьшалась

Великие Европейские озера. Повышенные содержания и скорости аккумуляции халькофильных элементов (Си, Zn, As, Cd, Sn, Hg, Pb) в донных отложениях, датированных последним столетием, обнаружены при исследовании озер Фенноскандии (Nnagu, 1989) Установлено увеличение концентраций глобальных загрязняющих элементов (Hg, Cd, Pb и As) в донных отложениях озер водосбора Белого моря в пределах Кольского полуострова (Даувальтер, 2002)

Одним из наиболее интересных с геоэкологических позиций Великих Европейских озер является озеро Венерн - самое большое озеро Швеции и четвертое по величине в Европе. В 1970-х гг озеро было загрязнено ртутью и органикой, поступавшими со сбросами ЦБК Северо-западная часть озера (Варм-лендсьон) рассматривается как область специфического загрязнения одним контаминантом - ртутью Заливы Амальсвикен, Бивикен, Киннкин и другие определяются как области, где преобладает диффузное внешнее загрязнение В настоящий момент загрязнение озера оценивается как существенное (Swedish , 1998) При этом максимальную опасность несет загрязнение ванадием и цинком

Положение 4. Донные отложения - важнейший индикатор загрязнения аквасистем. Контаминанты локализуются в зонах устойчивой аккумуляции осадочного материала, расположение и характер которых, определяются общей схемой седиментогенеза. Наибольшее воздействие на формирование качества вод больших озер оказывают эпизодические динамические явления - течения, индуцированные экстремальными по силе штормами. Зоны техногенного осадконакопления, где признаки загрязнения осадков становятся заметными и доминирующими, являются потенциальными очагами вторичного загрязнения вод.

Донные отложения как индикаторы загрязнения аквальных систем. Чем более индустриализованным становится общество, тем более необходима адек-

ватная система для контроля загрязнения Существующие традиционные системы часто базируются только на отборе и соответствующих исследованиях проб воды и гидробиологических исследованиях Контроль осуществляется в экстенсивной манере, при этом не всегда принимаются в расчет природные флуктуации и экономические показатели

Роль донных отложений Исследования последних лет выявили ведущую роль седиментологических факторов в формировании геоэкологического состояния крупных аквальных бассейнов (Гуревич, 1990, Усенков и др, 1999, Опекунов и др, 2 ООО, Даувальтер, 2001, Borg, 1996 и др ) Современные донные осадки являются важнейшим компонентом геоэкологического пространства водных бассейнов, что обусловлено, прежде всего, следующими их свойствами (1) это среда обитания бентосных форм организмов, (2) в них происходит аккумуляция загрязняющих веществ, (3) они являются потенциальными источниками вторичного загрязнения

Пробы осадков предоставляют интегрированные во времени, высокоинформативные данные высокой локальной информативности Химические и биологические параметры обычно не обладают высокой представительностью в точках наблюдения в силу значительной временной и пространственной изменчивости водных масс, а также низкой концентрации контаминантов, что может вызвать аналитические проблемы Биологические пробы часто имеют низкую локальную представительность, характеризуются существенной мозаичностью и часто их трудно интерпретировать К тому же, концентрации в биоте часто меньше, чем в осадках (рис 1).

Более высокие содержания в осадках подразумевают более простые методы исследования и более высокую надежность результатов по сравнению с пробами воды и биологическими образцами Пробы осадков сравнительно легче отбирать, анализировать и интерпретировать по сравнению с альтернативными Изучая осадки, можно выявить источники и оценить воздействие полютантов на аквальную среду, в итоге - принять обоснованные меры по сокращению поступления загрязнителей

РЬ Cr Ni Zn Cu Co

Cr Co M V Pb

Cu Cr Co Nl Pb As Cd

Рис 1 Диапазоны изменения содержания металлов в Ладожском озере а- в донных отложениях (мг кг"'), б — в биоте (мкг г"1), и в - в придонной воде

(мг-л"1)

Геоэкологические аспекты седиментогенеза в больших озерах Транспорт и отложение осадочного материала определяются характером циркуляции воды в озере, на которую в свою очередь сильно влияют течения впадающих в озеро

рек и геострофические эффекты На основании исследований последних лет установлено, что в больших озерах действуют эпизодические динамические явления, вызывающие вихревые потоки или течения Суть их в том, что массовый перенос твердого вещества осуществляется во время сильных штормов весной и осенью. Указанные динамические факторы приводят к возникновению плю-мов взвеси в прибрежных частях озер Причины возникновения плюма (1) активный размыв и абразия подводного берегового склона и берега, (2) ресуспен-зия поверхностных отложений под воздействием волнений, (3) конвергенция течений в береговой области Процессы ресуспензии донных отложений вызывают озерный метаболизм В период существования плюма значения физических и биологических характеристик существенным образом изменяются в вертикальном разрезе При этом вектор транспортировки планктона и ЗВ, ассоциирующих с взвешенным материалом плюма, направлен в сторону центральных частей озер В Ладожском озере время транспортировки материала в результате действия описанного механизма по оценке составляет около 5 суток Такое же время занимает осаждение тонких осадочных частиц на дно в период, когда водная толща озера не стратифицирована Таким образом, можно предложить концептуальную модель, согласно которой медленный циклонический перенос осадочного материала вдоль восточного берегов Ладоги периодически прерывается транспортировкой и осаждением вещества под воздействием течений, индуцированных сильными ветрами определенных направлений Подобная модель транспортировки осадочного материала свойственна, вероятно, всем большим озерам бореальной зоны.

Динамика и морфометрия бассейна Зоны аккумуляции, транзита и размыва формируются по комплексу морфолитодинамических условий, те сочетания морфометрии бассейна, морфологии рельефа дна, гидродинамических и лито-динамических процессов (Накашоп, 2004) Превалирующие динамические типы дна в открытых частях водных бассейнов выявляются с использованием следующих критериев: (1) энергетический фактор, определяемый положением волновой базы; (2) морфологический фактор, определяющий характер гипсографической кривой, (3) фактор кфутизны склона, определяющий стабильность склона

Динамика и распределение осадочного материала Для бассейновых осадков, где доминирует тонкий (<0,05 мм) алевропелитовый материал, представляется возможным использовать размер зерен неорганических частиц как единственный точный параметр, отражающий связь гидродинамического силового поля с условиями осадконакопления на дне он наиболее подвижен и достаточно легко переходят во взвешенное состояние (Накашоп, 1989, Усенков и Ситников, 1997) Распределение тонкого осадочного материала позволяет в определенной мере выяснить геоэкологические особенности состояния аквальной системы, так как большинство загрязнителей ассоциируются с тонкими частицами

На основе всестороннего анализа данных по морфологии дна и характеру динамических процессов, а также детального изучения литологических особенностей для ряда больших озер проведено' динамическое районирование дна и оконтурены зоны эрозии, транспортировки и аккумуляции (рис 2) Эти три ка-

тегории динамических типов дна отражают преобладающее воздействие долговременных процессов размыва* седиментации и осадочной переработки.

Ладожское «иеро Озеро Гурон !>«ро Венер»

______J ГТГТТПТП 2 ЕМ -_______

Рис. 2. Картосхема динамических типов дна oí ер; ] - аккумуляция, 2 транзит,

3- эрозия.

Наиболее интерееяы в геоэкологической отношении области аккумуляции, где происходит окончательное осаждение наиболее тонкого материала природного и техногенного происхождения - «конечные станции» Здесь широко развиты разнообразные хорошо дифференцированные алевритовые и глинисто-алевритовые осадки. Формированию зон аккумуляции способствуют локальные сезошше циркуляционные течения, связанные с термобаром. За счет них осуществляются «закачивание» и аккумуляций тонкодисперсного седименташшн-ного материала. В больших озерах площадь, занимаемая зонами аккумуляции, составляет приблизительно 35% от площади дна.

Анализ придонных динамических условий дает возможность создавать обобщенные схемы озерной литодинамики, еде ч интегрированном виде отражаются пут поступления и транспортировки осадочного вещества, обстановки осадконакомления и области накопления осадочного материала (рис. 3).

Весь осадочный материал распределяется а озерах под действием разнообразных седиментологических факторов при ведущей роли придонных динамических процессов. В береговой зоне ведущими агентами транспортировки осадочного материала являются волны и волновые течения. В открытой части озер сложный характер транспорта и аккумуляция осадочного вещества определяет взаимодействие циркуляционных течений, вихревых и волновых движения, ап-веллинга и других явлений. Также достаточно существенно влияние речных стоковых течений и геосгрофический эффект, благодари которому тонкий материал перемещается в озерах в Основном против часовой стрелки.

Обстановки осадконаконлеиин н распределение загрязняю шил веществ 8 донных осадках. При изучении особенностей седиментогснеза в аквальной системе, тем более, если отмечена техногенная составляющая, очень важно установить связь между динамическими условиями на дне и поведением седи-

ментационного материала (в частности токсичного) в различных обстановках. Знать тип образующегося осадка и потенциальные возможности донной динамики в определенной области бассейна крайне важно для решения теоретических и, что особенно ценно, прикладных вопросов. Среди последних отметим следующие: э коток с и ко логические исследования; контроль за загрязнителями в водных бассейнах (мониторинг); водное планирование; драгирование н дам-нинг загрязненных грунтов.

Питкяранта

50 км

Рис. 3. Лито динамическая схема Ладожского озера: пути поступления и переноса осадочного материала и обстановки. 7—2 - потоки осадочного вещества: I - основные, 2 - дополнительные; 3 - вдоль береговые потоки наносов; 4 -мощность вдоль береговых потоков наносов в 1000 м' в год; 5-7 - обстановки осадконакопдепия: 5 - эрозия (накопление осадков отсутствует), 6 - транзит. 7 - аккумуляция; 8 - средние скорости седиментации по разрезу (ммтод ).

Задачи геоэкологического описания аквалъных систем решаются разными способами (Петров, 1989; Иванов и др., ¡996; Куриленко, 2006 и др.). Представляется, что для решения общих вопросов о поступлении, распределении и накоплении загрязняющих веществ, можно ограничиться изучением динамических типов дна и обстановок осадконакоплелия (природных и техногенных).

Большинство загрязняющих веществ распространяется в природных водах совместно с осадочным материалом Состояние осадков отражает динамические условия на дне, а последние играют ключевую роль в распространении, аккумуляции и переотложении загрязняющих веществ

Существуют четкие связи между динамическими условиями на дне, физическими и химическими особенностями осадков и их загрязнением в больших озерах (табл 5) Контаминанты гораздо более заметно проявляются в рыхлых, тонких и богатых органикой отложениях, характерных для областей аккумуляции Это закономерно, так как большинство загрязняющих веществ, в том числе и токсичные, распространяются в природных водах не в свободной форме, а присоединившись за счет адсорбции и катионного обмена к различным частицам и агрегатам, взвешенным и перемещающимся другим способом, которые могут быть названы «несущими» частицами (Forstner and Wittman, 1981; Salomons and Forstner, 1984 Hakanson 1998, 2004) В некоторых случаях они камуфлируют токсичные свойства загрязнителей, вместе с тем они определяют распространение контаминантов и до какой-то степени регулируют их потенциальное экологическое действие В больших озерах Северного полушария в той или иной степени несущей оказывается вся тонкодисперсная фракция независимо от ее состава

Отложения в пределах зон эрозии и транспортировки характеризуются низким содержанием органического материала, эвтрофных компонентов и разнообразных загрязнителей Вместе с тем условия седиментации в зонах транзита в силу их природных особенностей часто меняются, и порой достаточно интенсивно для наиболее подвижных геохимических субстанций, например, для марганца, фосфора и железа, которые быстро реагируют на изменения химического климата, обусловленные колебаниями значений окислительно-восстановительного потенциала осадков

Зоны устойчивого проявления процессов техногенного седиментогенеза в озерах. Исследования на водных объектах, испытывающих антропогенное воздействие, показали, что когда количество твердого и растворенного материала, поступающего со сточными водами и диффузным загрязнением, сопоставимо с естественным твердым и растворенным стоком, на отдельных участках аквасистемы процессы естественного осадконакопления уступают место процессам техносе-диментогенеза (Усенков и др, 1999, Опекунов, 2005; Усенков, 2005) В качестве примера различных типов техногенной седиментации в больших озерах в диссертации приводятся результаты изучения донных отложений ряда районов Ладожского озера, подвергающихся существенному антропогенному влиянию Выявлены на дне и описаны- зоны накопления загрязнителей из муниципальных стоков, области радиоактивного загрязнения, свалки перемещенного грунта, зоны загрязнения сбросами предприятий промышленности и отходами агропромышленного комплекса

Таблица 5 Средние значения литолого-геохимических параметров донных осадков различных динамических типов дна

озер Венерн, Гурон и Ладожского

Параметры Функциональные типы дна

Ладожское озеро Озеро Венерн Озеро Гурон

Зона эрозии Зона транзита Зона аккумуляции Зона эрозии Зона транзита Зона аккумуляции Зона эрозии Зона транзита Зона ««кумуляции

Физические параметры

Содержание фракции менее 0,05 мм, % 1,2 46,4 94,3 - - - 3,4 32,6 86,6

Потери при прокаливании, % 0,85 3,77 10,15 12 3,5 10 0 - - -

Содержание воды, % 6 17 55 24 56 76 - - -

Эвтрофные компоненты

Р, % 0,05 0,09 0,19 0,30 1,07 1,5 0,08 0,09 0,19

С0рг, % 0,28 1,16 2,56 1,5 4,5 9,7 - 1,56 3,74

Металлы, мкг-г1 сухой осадок

РЬ 30 34 52 34 64 104 43 53 81

Сг 30 56 83 - - - 38 39 50

N1 24 32 48 22 31 28 27 35 56

гп 43 89 142 110 240 430 66 77 133

Си 10 19 38 13 23 30 20 24 43

Сс1 - - - «1 0,7 1,4 3 2,9 2,8

Со «1 1,1 1,4 - - - 4 7,7 11,6

Нё - 0,22 0,48 0,026 0,27 2,7 - - 1,02

Радионуклиды

ШС8,Бк 15 118 213 | - | - | 12 | 46 | 122

В зонах техногенного седиментогенеза донные отложения в определенных обстоятельствах способны к десорбции загрязняющих веществ или другим механизмам перевода контаминантов в растворенную фазу Значительная часть ряда тяжелых металлов в осадках озера находится в миграционноспособных формах, водорстворимые, сорбированные и связанные с битумной и гумусовой частями органической составляющей осадков (Панова и Болотова, 2000, Петрова, 2006). В этой связи, выделенные в озерах зоны постоянной аккумуляции тонкого алевропелитового материала хлорит-гидрослюдистого состава, концентрируя загрязнители, являются потенциальными очагами вторичного загрязнения озерных вод, в силу чего несут в себе максимальную экологическую опасность

Положение 5. Характер донных отложений в заметной степени определяется структурой и активностью антропогенного фактора. Оценка интенсивности и степени загрязнения на основе сравнения с реперными значениями — природными фоновыми уровнями в зонах аккумуляции - дает возможность охарактеризовать качество осадков и создать единую основу для контроля и сравнения разных бассейнов. Большие озера Севера Европы и Америки вследствие существенной инерционности лимнических процессов восприимчивы к воздействию устойчивых загрязняющих веществ.

Седиментологические параметры и факторы: анализ и корреляция в различных обстановках. Одна из важных задач многих научных исследований - попытка выявить взаимные зависимости и типичные особенности поведения тех или иных характеристик в разных аквальных системах (Fdrstner and Muller, 1974, Allan and Ball, 1989 и др ) Для решения проблемы были охарактеризованы (1) физические параметры, распределение значений которых определяется седиментологическими особенностями водоема, (2) незагрязняющие элементы, распределение которых также определяется процессами седиментогенеза, (3) загрязняющие химические параметры, распределение которых имеет собственные характерные особенности

Детальный анализ факторных нагрузок, выполненный для Ладожского озера, изучение генетических группировок исследуемых элементов и параметров (рис 4) показал следующее. Наибольший вес имеет фактор 1, который, вероятно, отражает основополагающее влияние седиментологических факторов, и, прежде всего, циркумконтинентальной зональности на распределение компонентов Наиболее сильные корреляционные связи выявлены для таких основных параметров как глубина, содержание тонких фракций, влажность, 111111, Сорг и Fe

Сумма весов нагрузок 2-го фактора четко определяет особенности концентрации наиболее явных из числа неметаллов элементов техногенных компонентов, как ПХБ, Д ДТ и 137Cs и противоположность их поведения по отношению к ТМ

Анализ нагрузок третьего фактора дополнительно указывает на уникальный азональный характер поступление полихлорированных бифенилов и пестицидов в озеро Причем, он свидетельствует, что данные ЗВ поступают из точечных источников (высокие отрицательные нагрузки фактора) - стоки крупных агропромышленных комплексов в западном секторе озера Кроме того, именно

по нагрузкам третьего фактора уверенно отмечается, что 2п и |37С8 в седимен-тологическом отношении ведут себя схожим образом (высокие положительные нагрузки) и при этом их поведение достаточно заметно соответствует поведению группы компонентов, которую условно можно назвать «группой органического вещества» (ППП, Сорг, Р, белок)

-05 00 05

Фактор 2 1149%

Рис 4 Факторная структура седиментологических параметров Ладожское

озеро

Для озер Гурон и Венерн, как и в случае с Ладогой наиболее значимый первый фактор - суть отражения влияния общеседиментологических процессов (рис 5). Второй фактор в той или иной степени связан с эвтрофными компонентами и, вероятно, отражает биогеохимические процессы. Третий фактор, где одна из главных ролей отводится таким высоко токсичным металлам как С<1, V и возможно, отражает влияние процессов техногенеза - процессов поступления ЗВ из точечных источников

Гурон

оз Венерн

Фактор 2 12,68%

Фактор 3 10 39%

Рис 5 Факторная структура содержания ТМ и других параметров осадках озер

Гурон и Венерн

Тяжелые металлы. Для Ладожского озера по результатам анализа в корреляционной матрице выделяются две ковариантные группы Си-РЬ-Сг, 2п-№-и Со Наиболее сильные корреляционные связи отмечаются для пар металлов Си-Хп, Си-Сг и 2п-№, которые могут отражать как естественные геохимические процессы, так и антропогенное загрязнение

В структуре ведущих факторов первая компонента (Г,) является фактором «кварцевого разбавления» и отражает природные закономерности дифференциации ТМ Фактор Р2 отражает дифференциацию природного парагенезиса элементов на две типоморфные ассоциации РЪ-Сг-Со и №-2п-Си, вызванные разной геохимической специализацией реликтовых отложений и современных алевропелитовых осадков зон аккумуляции. В третьем факторе, который интерпретируется как фактор антропогенного загрязнения, происходит генетически обусловленная дифференциация двух групп металлов РЬ-Сг-Си и №-Со Таким образом, в структуре главных факторов образуются две парагенетиче-ские ассоциации металлов Си-2п-Сг-РЬ и №-Со, отражающие соответственно природные и техногенно обусловленные закономерности формирования химического состава озерных отложений Металлы техногенной ассоциации (N1, Со) характеризуются повышенными содержаниями в донных осадках озера и высокими значениями коэффициентов вариации Переносятся они, вероятно, во взвеси Изучение ассоциативности растворенных металлов в Ладожских водах позволяет дополнить перечень техногенных элементов озера также Аэ и Сё

Детальный статистический анализ позволил наряду с компонентами, несомненно, имеющими антропогенное происхождение (ПХБ, пестициды, радиоцезий), выявить в осадках исследованных озер и ТМ, поступающие в бассейн в результате техногенеза, в том числе и из точечных источников В Ладожском озере к таковым относятся N1, Со, Сс1, Щ и Ав, в озерах Гурон и Венерн Сё и Со, и Н§ и Сс1, соответственно

Таким образом, существуют определенные эмпирические соотношения между седиментолошческими и химическими параметрами донных отложений При том корреляционные связи и отношения между различными параметрами осадков в основном указывают, что каждый рассмотренный озерный бассейн уникален в седиментологическом отношении, т е обладает своей собственной спецификой осадконакопления Каждый бассейн и озеро имеют свой собственный характер в отношении геологического строения, морфометрии, гидрологии, что придает образующимся осадкам свой определенный характер, который, тем не менее, в заметной степени определяется структурой и интенсивностью антропогенного фактора

Природный фоновый уровень, интенсивность и степень загрязнения донных отложений. Важнейшей задачей литолого-геохимических исследований аквальных систем является установление интенсивности и общей степени загрязнения донных отложений Дня донных отложений отсутствуют нормативы загрязнения (ПДК, ОДК и др) Поэтому при геоэкологическом картировании с использовавшем геохимических показателей выделяют районы антропогенного загрязнения и определяют влияние природных геологических процес-

сов на состояние окружающей среды, посредством определения характеристик регионального геохимического фона

При этом интенсивность загрязнения или фактор загрязнения отражает связь между концентрацией загрязняющего компонента в современных отложениях и природной фоновой концентрацией.

С

/ к ,

где C'f - интенсивность загрязнения (фактор загрязнения) для элемента или соединения г, с;., - эмпирически установленная концентрация субстанции в поверхностном слое осадка (0-х см), К'п - природная фоновая концентрация элемента

Природное фоновое содержание элемента соответствует наинизшему (асимптотическому) значению, полученному в колонке осадка (ffikanson,1981) (рис 6) Природное распределение (кривая 2), зависящее от степени уплотнения осадка, процессов диффузии и био!урбации, достаточно трудно в ряде случаев установить корректно Поэтому при упрощенном подходе загрязнение осадка соответствует общей площади (интегралу) между эмпирически установленной кривой (3) и природным фоновым уровнем (линия 1) Такое упрощение допустимо, поскольку при существенном загрязнении осадков различие между линией (1) и кривой (2) вероятно будет не столь существенным по сравнению с различиями между линией (1) и кривой (3)

Природный фоновый уровень может быть определен несколькими способами, в данном контексте отметим лишь две альтернативы Первая состоит в том, чтобы установить общий геологически выверенный уровень оценки с тем, что

бы использовать этот стандартный уровень для сравнения (Turekjan and Wedepohl, 1961, Muller, 1971) В этом случае геохимическая фоновая концентрация элемента определяется по данным специальных региональных исследований

Рис б Иллюстрация природного фонового уровня (1), природного фонового распределения 2), эмпирически установленного распределения (3) и загрязнение по разрезу донных отложений

Суть второй в установлении доин-дустриального уровня для каждой грунтовой колонки на основе (Kemp et al, 1976) Оба альтернативных метода определения природного фонового содержания, стандартизированный и обладающий локальной представительностью, имеют свои преимущества и недостатки с точки зрения контроля аквального загрязнения Первый достаточно

приблизительный, но простой, поскольку не требует дополнительного анализа Второй предполагает отбор колонок грунта и лабораторный анализ, но дает более точные данные

В первом случае все локальные вариации игнорируются, во втором, все местные различия учитываются С принципиальной точки зрения второй подход более предпочтителен и полезен, поскольку локальные вариации могут весьма значительны даже в пределах одного и того же озера В этом случае расчет фонового содержания следует вести с учетом статистических закономерностей Согласно этому природная фоновая концентрация (К'п) должна быть установлена как среднее значение (А") плюс стандартное отклонение Б, т. е

К1п =Х + 8

В соответствии с этой методикой были определены фоновые содержания ряда токсичных тяжелых металлов для описываемых озер (табл 6)

Таблица б Интенсивность загрязнения донных отложений озер тяжелыми

металлами

Озеро Интенсивность загрязнения

РЬ Сг № 2а Си Со са Нё

Гурон 1,1 1,9 1,1 1,1 1,4 1,2 1,1 8,3

Венерн 0,8 1 2,3 3,1 1,2 - 2,6 38

Ладожское 1,5 1,7 1 1,3 1,4 0,8 - 3,2

Следует отметить, что такой подход и такое сравнение можно применять, только имея данные анализа проб из областей аккумуляции Материал из областей эрозии и транспортировки в основном показывает одномоментные содержания загрязнителей и, если данные по этим обстановкам учитывать, они только снизят представительность результатов

Интенсивность (фактор) загрязнения подсчитывается для отдельных элементов Если Су >К'„, конкретная субстанция определяется как загрязняющая, если С; < К'п - как незагрязняющая или консервативная

Общая степень загрязнения (Сд) может быть определена как сумма всех загрязняющих факторов больших, чем 1 для данного озера, области, района и т д

С„=±С}=±С'о-ик1 (=1 1=1

При таком подходе в качестве параметров для оценки имеется интенсивность загрязнения для отдельных субстанций и степень загрязнения, учитывающая тотальное содержание контаминантов в осадках При этом, если С^<п (где п -количество загрязняющих компонентов), то степень загрязнения низкая, п < 0<2и - умеренная, 2п <С^<4п - значительная; С^>4и - высокая

Для того чтобы получить более точное представление о характере загрязнения донных отложений тяжелыми металлами на основе данных по отдельным компонентам для каждого бассейна была рассчитана общая степень загрязнения (табл 7) Наибольшими значениями суммарного загрязнения на период на-

блюдения характеризуются осадки оз Веиери, наименьшими - Ладожского оз., отложения оз Гурон загрязнены в значительной степени. При этом по отдельным компонентам наиболее серьезную опасность во всех озерах представляет ртуть Осадки оз. Венерн заражены достаточно существенно также Хп Интенсивность загрязнения озерных отложений другими тяжелыми металлами умеренная или низкая

Таблица 7 Степень загрязнение донных отложений озер металлами

Озеро Степень загрязнения отдельными компонентами Общая степень загрязнения

Высокая Значительная Умеренная Низкая

С} г б 3<C'f <6 1 SC} <3 C'f <1 cd

Венерн Hg Zn Cd>Ni>Cu>Cr Pb 49

Гурон Hg - Cr>Cu>Co>Pb=Ni=Zn=Cd - 17,2

Ладожское Hg Cr>Pb>Cu>Zn>Ni Co 10,9

В приведенных расчетах по загрязнению осадков нет данных по токсичным искусственным контаминантам, поскольку существуют сложности методического характера для определения реперных значений Вместе с тем установлено, что такие опасные компоненты, как ПХБ, хлорорганические пестициды, радионуклид 137Cs и др в осадках крупных озер Европы и Америки содержатся в существенных количествах Так, в поверхностном слое донных отложений оз Венерн концентрация хлорированных бифенилов в 2, а в оз Гурон и Ладожское в 4 раза превышает фоновое содержание для европейских и американских озер Существенным по-прежнему остается содержание пестицидов в озерных осадках Серьезную опасность для Ладожского озера представляет радионуклид 137Cs («чернобыльский след»), активность которого в зонах устойчивой аккумуляции превышает 200 Бк Эти загрязнители имеют тенденцию накапливаться в водных организмах и донных отложениях озер

Тенденции и прогноз изменения современного геоэкологичекого состояния больших озер. Достаточно угрожающее экологическое состояние рассматриваемых озер побудило предпринять ряд мер по борьбе с загрязнением Сегодня существенный прогресс в очистке этих аквасистем очевиден Улучшилось экологическое состояние оз Гурон Уменьшился уровень содержания эвтроф-ных веществ Начиная с 1970-х гг, когда были запрещены многие стойкие биологически накапливаемые токсичные вещества, такие как ПХБ и ДДТ, уровни их концентрации в озере снизились В последние несколько лет выявлено снижение поступления в осадки Pb and Hg в озерах Верхнее, Мичиган и Онтарио Содержания ПХБ и ДДТ В водах Великих озер достаточно низкие и также имеют тенденцию к снижению в последние годы

Значительно снизились содержания полихлорированного бифенила и ртути в биоте, а также в пробах воды (Protection , 2005) Мониторинговые наблюдения качества вод в больших озерах Швеции показали, что антропогенное влияние снизилось в отношении количества поступления биогенных компонентов, ТМ и устойчивых органических соединений (Willen, 2001) Начиная с конца 60-х го-

дов, все муниципальные сбросы на водосборе подвергаются интенсивной высокотехнологичной очистке Количество фосфора, поступающего в озера, уменьшилось на 90-95 % Оз Венерн возвращается к олиготрофному состоянию Уровень содержания ртути в осадках и в биоте снизился, прозрачность воды увеличилась вдвое Сброс загрязнителей из большинства точечных источников резко сокращен В Ладожском озере в настоящее время также отмечается снижение антропогенного пресса, причины которого (1) сокращение сбросов загрязненных вод, и модернизация производства, а также улучшением качества очистки стоков в Финляндии, (2) снижение антропогенной нагрузки на озеро в связи с общим спадом промышленности и сельского хозяйства в России (Ладожское , 2002) Так, анализ реабилитации природных условий седиментоге-неза в местах захоронения отходов ранее действующего ЦБК свидетельствует, что в целом, наметилась тенденция возврата к естественным седиментацион-ным условиям вверх по разрезу отмечается снижение концентраций тяжелых металлов

Вместе с тем, в связи с существенной инерционностью лимнических процессов современное экологическое состояние озер далеко от идеального Несмотря на улучшение экологических показателей проблема сохранения высокого качества воды, особенно в отдельных заливах и береговой зоне, по-прежнему актуальна Результаты показывают, что восстановление озер идет чрезвычайно медленно Так, например, для Ладожского озера отмечается, что после снижения антропогенной нагрузки почти вдвое только по истечению 9-11 лет начали проявляться признаки восстановления озера (Ладожское ., 2002) Ожидаемая в ближайшие годы активизация хозяйственной деятельности на водосборе озера может привести к ухудшению экологического состояния акватории

В бассейне Великих озер по-прежнему существуют проблемы, связанные с такими стойкими биологически накапливаемыми токсичными веществами, как ПХБ, ртуть и диоксины Стандарты качества воды в отношении ПХБ в водах Великих озер не выполняются В последние несколько лет замедлился темп снижения концентрации токсичных веществ в осадках и биоте. В настоящее время считается, что загрязнение стойкими биологически накапливаемыми токсичными веществами обусловлено, прежде всего, местными загрязнителями, образовавшимися вследствие прежних сбросов и атмосферного осаждения Есть основания для тревоги, обусловленные тем, что тенденция к снижению концентрации многих химикатов возможно ослабевает

Одной из основных проблем в области водоохранной деятельности является ограничение антропогенных воздействий рамками экологических возможностей озер Оценка экологического потенциала озер необходима для характеристики прогноза функционирования озерной системы (Куриленко, 2000) Подробный анализ больших озер еще не завершен Геоэкологический потенциал озерных систем целесообразно рассматривать вкупе с таким важным понятием, как ассимиляционная емкость Приведение данного показателя к единому знаменателю и реальное использование в практике прогнозирования экологического состояния водоемов позволяют провести подобные исследования с описательного на количественный уровень.

Одним из инструментов подобных прогнозных оценок является моделирование Долгосрочный экологический прогноз является наиболее наукоемкой процедурой из всех видов природоохранной деятельности. Как показывает опыт, прогнозируемые экологические последствия часто оказываются далекими от действительности, потому что оправдываемость экологических прогнозов достаточна низка

В отношении моделирования для больших озер накоплен значительный опыт Полученные модели, безусловно, пригодны для оценок процессов различной природы, имеющих место в озерах Однако существующее общее состояние моделирования аквальных систем не позволяет считать достигнутый уровень моделирования удовлетворительным для использования разработанных моделей с целью надежного прогноза изменений, происходящих в водных экосистемах под воздействием разных факторов, в том числе и антропогенных

Рассматриваемые озера имеют достаточно длительный период водообмена (около 20 лет) и поэтому загрязнители не выносятся из озер быстро Значительная часть их попадает в донные отложения До окончательного захоронения контаминанты могут быть активными (подвижными) в осадках в связи с различными процессами - волновое воздействие (особенно штормы в осенний период), биотурбации, драгирование грунта, судоходство Многие загрязнители являются устойчивыми, что может привести к высокому уровню загрязнения экосистемы Ряд факторов делают озера достаточно восприимчивыми к воздействию устойчивых загрязняющих веществ их значительная изолированность, длительный период водообмена, низкие темпы седиментации, умеренная биологическая продуктивность, значительная концентрация промышленности и высокая плотность населения, очень большая площадь поверхности и соответственно значительные поступления техногенных продуктов с атмосферными осадками

Существует два основных сценария развития геосистем Великих озер Европы и Северной Америки

Сценарий 1. Сохраняется существующая практика управления территориями и взаимоотношения управленческих структур и общественных и научных организаций, экономическое положение остается прежним или улучшается

Средне- и долгосрочные перспективы. Продолжается или повышается нагрузка на большинство природных ресурсов Усиливаются процессы эвтрофи-кации и накопления техногенных загрязнителей

Если развитие пойдет по данному сценарию вне зависимости от изменений экономической ситуации, через определенный временной период озеро утратит уникальные объекты природной среды, в водоеме произойдет резкое снижение качества воды

Сценарий 2. Усилия научных и общественных организаций встречают понимание и поддержку со стороны администраций, появляющиеся ресурсы направляются на решение приоритетных природоохранных задач

Средне- и долгосрочные перспективы. Процессы эвтрофикации и накопления техногенных загрязнителей в озерах какое-то время продолжаются по при-

родным причинам Однако снижается нагрузка на большинство природных ресурсов

При развитии ситуации по данному сценарию следует ожидать действительного достижения задачи так называемого «устойчивого развития», когда сохранение и развитие природной среды ставится на один уровень с социальной и экономической сферами В таком случае природные комплексы и природные ресурсы озера и его водосборного бассейна будут сохранены и восстановлены

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге исследований процессов осадконакопления автором впервые выполнено теоретическое обобщение по седиментологии и геоэкологии больших озер бореальной зоны и на этой основе выработаны принципиально новые представления о закономерностях и механизмах трансформации и взаимодействия потоков природного и антропогенного осадочного вещества в аквальных системах Основные результаты настоящих исследований формулируются следующим образом

1 Большие озера Северной Европы и Северной Америки - многокомпонентные природные геосистемы - имеют близкие по своим значениям морфо-метрические и гидрологические параметры, а также и физико-химические особенности вод, т е обладают одинаковым лимнологическим статусом

2 Аквальные части озерных геосистем - конечные звенья масштабных превращений потоков загрязняющих веществ, где контаминанты природного и техногенного происхождения распределяется под действием разнообразных се-диментологических факторов при ведущей роли придонных динамических процессов

3 Донные отложений - важнейший индикатор загрязнения водных систем Они отражают интегрированную во времени сумму антропогенного воздействия на аквальную систему Химические и биологические параметры не обладают высокой представительностью в силу значительной временной и пространственной изменчивости водных масс, а также низкой концентрации контами-нантов

4 Загрязняющие вещества локализуются в осадках зон устойчивой аккумуляции, расположение и характер которых определяются общей схемой седи-ментогенеза Наибольшее воздействие на формирование качества вод больших озер оказывают эпизодические динамические явления - течения, индуцированные в осеннее время экстремальными по силе штормами Зоны техногенного осадконакопления, где признаки загрязнения осадков становятся заметными и доминирующими, являясь потенциальными очагами вторичного загрязнения вод, несут в себе максимальную экологическую опасность

5. Каждый озерный бассейн обладает своей собственной спецификой осадконакопления, что подтверждают корреляционные связи и отношения между седиментологическими параметрами осадков Вместе с тем, характер образующихся донных отложений в заметной степени определяется структурой и интенсивностью действия антропогенного фактора

6 Наряду с компонентами, несомненно, имеющими антропогенное происхождение (ПХБ, пестициды, радиоцезий), в исследованные озера в результате техногенеза поступают (в том числе и из точечных источников) тяжелые металлы В Ладожском озере к таковым относятся №, Со, Сс1, и Аэ, в озерах Гурон и Венерн Сс1 и Со, и Щ и С<1, соответственно

7. Оценка интенсивности загрязнения на основе соотнесения содержания загрязняющего компонента в современных отложениях с природной фоновой концентрацией, установленной по разрезу донных отложений в зонах аккумуляции, дает возможность охарактеризовать качество донных отложений и создать единую основу для контроля и сравнения разных бассейнов

8. Наибольшими значениями суммарного загрязнения на период наблюдения характеризуются осадки оз Венерн, наименьшими - Ладожского оз., отложения оз Гурон загрязнены в значительной степени. При этом по отдельным компонентам наиболее серьезную опасность во всех озерах представляет ртуть Интенсивность загрязнения озерных отложений другими загрязняющими компонентами умеренная или низкая

9 Значительная изолированность, длительный период водообмена, низкие темпы седиментации, умеренная биологическая продуктивность, значительная концентрация промышленности и высокая плотность населения делают большие озера севера Европы и Америки достаточно восприимчивыми к воздействию устойчивых загрязняющих веществ

Полученные результаты имеют важное прикладное значение Созданная в ходе исследований база данных по различным аспектам седиментологии и эко-геологии крупнейших озерных систем мира, а также комплект построенных экогеологических карт является основой для проведения системного мониторинга состояния аквасистем и оценки качества донных отложений Предложенный подход к расчету степени и интенсивности загрязнения донных отложений послужит вкладом в разработку национальных критериев оценки качества ак-вальных систем с использованием седиментологических индикаторов Разработанные принципы динамического районирования дна дают возможность более обосновано выявить точки для мониторинга

Выполненные исследования вместе с тем выявили и ряд проблем, без решения которых нельзя точно оценить состояние природной среды аквальных систем и дать прогноз, как долго они смогут противостоять возрастающему уровню загрязнения Это касается, прежде всего, оценки качества состояния водоемов Используя понятия загрязняющий фактор и степень загрязнения, загрязнение осадков может быть описано единым стандартизированным и количественным способом Единая основа - обязательное условие при контроле загрязнения аквальных, которая позволит сравнивать разные бассейны и свести к минимуму субъективные предположения Вместе с тем данные по осадкам дают только косвенные указания, тогда как биологические методы могут свидетельствовать о прямом экологическом воздействии

Настоящая работа не претендует на всеобъемлющий охват геоэкологических особенностей больших озер, предпринята лишь первая попытка выполнить такое исследование сравнительного характера Полученные результаты способст-

вуют пониманию процессов формирования экологического состояния крупных озерных систем и дальнейшему развитию экоседиментологии как самостоятельного научного направления

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

1 Литология и литодинамика современных осадков восточной части Финского залива Соавторы Лагеиненко Н В, Барков Л К Л, Изд-во С -Петербургского университета, 1988. 148 с

2 Геоэкология Ладожского озера Коллектив авторов Коллектив авторов / Под ред В И Иванова, В И Гуревича СПб, Изд-во ВНИИОкеангеология 1995 209 с

3 Морфоседиментогенез прибрежной зоны северо-востока Сахалина Соавтор Барков Л К СПб , Изд-во СПбГУ 1995 136 с

4 Природный седиментогенез и техногенез в Ладожском озере Соавторы Свешников А Г, Щербаков В А СПб Изд-во СПбГУ 1999 151 с

5 Природоохранный атлас Российской части Финского залива Коллектив авторов / Под ред В Б Погребова и Р А Сагитова. СПб . Изд-во «Тускарора», 2006,60 с

Статьи в ведущих, научных изданиях

6 О реконструкции особенностей прибрежно-морской среды седиментации с использование динамических диаграмм // Океанология 1992 Т 32 Вып 1 С 159-165

7 Петрографическое изучение песчаных осадков Ладожского озера с применением шлифов и окрашивания полевых шпатов Соавторы Шванов В Н,, ЗасименкоЛ И //Бюлл МОИП 1994 Т 69 Вып 5 С 59-71

8 Геэкологические аспекты изучения донных осадков Ладожского озера Соавтор Ситников ТА// Литология и полезные ископаемые 1997 №6 С 649660

9 Особенности современного седиментогенеза в Ладожском озере / Литология и полезные ископаемые 2003 №1 С 15-26.

10 Сравнительный анализ загрязнения донных отложений озер Европы и Северной Америки (на примере озер Гурон, Венерн и Ладожского) / Геоэкология 2003. №1 С 36-44

Прочие публикации

11 Состав и динамика современных донных осадков южной части Ладожского озера Соавторы Барков Л К, Щербаков ЕМ// Вестн Ленингр. ун-та 1983, Серия Геология № 6. С 32-40

12 Современные донные осадки восточной части Финского залива от о Гог-ланд до м Шепелево. Соавторы Логвиненко Н В, Барков Л К, Щербаков Е М //ВестникЛГУ №28, 1987 С 34-40

13. Геоэкологические исследования современных отложений Ладожского озера. Соавторы Егиазаров Б X, Щербаков В А И др // Тезисы докл. межд. симпозиума "Геомониторинг и проблемы геоэкологии" Л., 1989. С. 24

14 Литология прибрежно-морских осадков северо-западной части Чукотского п-ова Соавторы Огородников В И, Сукач В. С // Вестн Киевского ун-та, №9, 1990 С 32-42

15. Особенности процессов дифференциации обл материала в прибрежной зоне северо-востока Сахалина / Литология и литодинамика Л, 1991 С 63-73

16 Оценка геоэкологической обстановки в субаквальной части парка Монре-по Соавторы Кадочников А Н, Кондратьев А В //Сб научных трудов ин-та Гипроникель 1992. С 12-21

17 Гранулометрия поверхностных донных отложений Ладожского озера // Вестник С-Петербург. Ун-та 1993. Сер 7 Вып 3 (№21) С 48-57

18 Гранулометрия прибрежно-морских осадков северо-востока Сахалина // Литология и полезные ископаемы 1993 №1 С 45-51

19 Структурно-петрографические особенности поверхностных песчаных отложений Ладожского озера как отражение петрофонда и гидродинамики бассейна СоавторШвановВ Н //Геология В 2ч Ч 1. М Изд-во МГУ 1993 С 77-82

20 Динамические типы дна и загрязнение донных отложений Ладожского озера Соавтор Свешников А Г //Геология Ч 2 М Изд-во МГУ 1995 С 153— 158

21 Sediments, functional bottom types and contamination investigation in Lake Ladoga // Book of abstract of the IV Int Conference Ass EGS Hamburg 1995 P 233

22 Осадки, функциональные типы дна и загрязнители - исследования в Ладожском озере Соавтор Ситников ТА// Тезисы докл I Всесоюзн конференции «Поиски нефти и охрана окр среды». СПб. 1996 С 230-233

23 Седиментологические аспекты аквальной геоэкологии // Тезисы докл Всероссийск конференции «Закономерности эволюции литосферы» СПб, 1996 С 139-141

24 Петрографический состав поверхностных песчаных отложений и терри-генно-минералогические провинции восточной части Финского залива Соавторы Шванов В Н, Платонов М В, Сулима С С / Литология и палеогеография Вып 5, СПб Изд-во СПбГУ 1997 С 43-52

25 Contamination of harbor sediments m the eastern Gulf of Finland (Neva Bay) // Environmental Geology 1997. V 32, №4 P 274-281

26 Загрязнение донных отложений в портовых гаванях Невской губы (восточная часть Финского залива) Соавторы Свешников А Г, Гончарова НГ // Известия высших учебных заведений Геология и разведка №2,1998. С 22-29

27 Седиментационный процесс как ведущий фактор формирования геоэкологического состояния Ладожского озера Соавторы Шванов В Н / Разведка и охрана недр 1998, №7-8 С 47-59

28 Динамические типы дна и загрязнение донных отложений Ладожского озера и озера Венерн / Экологическая геология и рациональное природопользование. СПб Изд-во СПбГУ 1999 С. 219-228

29 Сравнительный анализ современного геоэкологического состояния больших озер Европы и Северной Америки // Тезисы докладов Международной

конференции «Экологическая геология и природопользование СПб, 2000 С 46-47

30 Оценка состояния экосистем Ладожского бассейна Коллектив авторов / Под ред В Б Погребова и Р. А Сагитова Копенгаген - Санкт-Петербург 2000 240 с. (URL /http/7www.bfo ladoga)

31 A sedimentological approach to environmental problems of aquatic systems / Book of abstract of the Second Conf On environmental sedimentology Venice

2000. P 324-325

32 Седиментологический подход при решении задач аквальной экогеологии // Тезисы докладов V Межд. Конференции «Новые идеи в науках о Земле» М,

2001,С. 65

33 Питание Ладожского озера осадочным материалом / Вестн С -П Ун-та 2001 Сер 7, вып 2 (№15) С 95-100

34 Донные отложения и литодинамика верхней части шельфа северо-востока Сахалина Навигация и гидрография. №13 2002 С 124-136.

35 Геоэкология крупных озер Европы и Северной Америки (на примере озер Гурон, Венерн и Ладожское) / Тезисы докладов межд. конференции «Экологическая геология и рациональное недропользование» СПб 2003 С 80

36 Некоторые особенности морфоседиментогенеза в береговой зоне юго-восточного сектора Печорского моря (район Варандей) // Навигация и гидрография 2004 №4 С 30-38

37 Бентосные организмы как индикаторы загрязнения Ладожского озера Соавтор Гончарова Н Г II Материалы конференции «Биокостные соединения» СПб , 2004 г С 56-59

38 Интегральная оценка экологической чувствительности биоресурсов прибрежной зоны Калининградской области к аварийным разливам нефти Соавторы Погребов В Б, Дмитриев HB и dp И Международный экологический форум «День Балтийского моря», посвященный 30-летию подписания Хельсинкской Конвенции Санкт-Петербург, 2004 С 115-116

39 Роль устойчивого появления процессов техногенного седиментогенеза в формировании экологических условий Ладожского озера / Теоретические и методические вопросы экологической геологии // Под ред В. Т. Трофимова и В. В Куриленко СПб, 2005 С 213-230

40. Донные отложения как индикаторы загрязнения восточной части Финского залива. Соавторы Намятое А.А, Погребов В Б II Материалы Международного экологического форума «День Балтийского моря» СПб Издательский дом Герда, 2005 С 182-185

41 Донные отложения как индикаторы загрязнения восточной части Финского залива // Навигация и океанология 2005 №2 С 25-32

42 Оценка воздействия на окружающую среду добычи железомарганцевых конкреций в восточной части Финского залива Соавторы Намятое А А, Погребов В Б Н Материалы 8-й международной специализированной выставки и конференции AQUATERRA-2005 Санкт-Петербург, 2005 С 230-236

43 Оценка воздействия на морское дно и донные отложения в ходе добычи железо-марганцевых конкреций в восточной части Финского залива Соавторы

Намятое А А, Погребов В Б, Позднышев С П //Материалы Международного экологического форума «День Балтийского моря» Санкт-Петербург- Издательский дом Герда, 2006 С 194-196.

44 Bottom sediments in the pollution control program for Lake Ladoga / Workshop Proceedings of 2006 World Water Week m Stockholm Stockholm 2006 P 120-123

45 Седиментологический подход в программах по контролю загрязнения ак-вальных систем Соавторы Намятое А А , Погребов ВВП Современные проблемы прикладной экологии Алматы. 2007 С 51-58

Подписано в печать 31.05.2007 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Усл. печ л 2,1 Тираж 100 экз Заказ № 524

Отпечатано в ООО «Издательство "ЛЕМА"»

199004, Россия, Санкт-Петербург, В О , Средний пр., д 24, тел /факс. 323-67-74 e-mail, izd_lema@mail.ru

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Усенков, Святослав Михайлович

Введение

Глава 1. Большие озера как аквальные геосистемы

Глава 2. Геолого-геоморфологические, гидрографические и гидродинамические особенности озерных геосистем (на примере Ладожского озера и других больших озер)

2.1 Геолого-геоморфологическое звено озерной системы

2.1.1 Геологическое строение от

2.1.2 Геоморфологическое строение

2.1.3 История формирования рельефа и донных отложений Ладожского озера

2.2 Гидрологические, гидрохимические и гидродинамические особенности

2.3 Питание озера осадочным материалом

2.4 Сравнительная характеристика геосистем больших озер Европы и Северной Америки

Глава 3. Литологический состав и физико-химические особенности современных донных отложений больших озер

3.1 Литологический состав

3.1.1 Гранулометрические особенности

3.1.2 Особенности петрографического и минерального состава донных осадков

3.2 Физико-химические особенности осадков (по значениям рН иЕЬ)

Глава 4. Антропогенное воздействие на большие озера: нагрузка, источники воздействия и пути поступления загрязняющих веществ

4.1 Антропогенная нагрузка

4.2 Источники антропогенного воздействия и пути поступления загрязняющих веществ

Глава 5. Загрязняющие вещества в воде, донных отложениях и биоте больших озер

5.1 Ладожское озеро

5.1.1 Вода (поверхностные и придонные воды) и взвесь

5.1.2 Донные отложения

5.1.3 Биотический комплекс

5.2 Большие озера Европы и Северной Америки

Глава 6. Донные отложения как индикаторы загрязнения аквальных систем

6.1 Седиментологический подход при решении задач аквальной экогеологии

6.2 Динамические типы дна

6.3 Обстановки осадконакопления и распределение загрязняющих веществ в донных осадках

Глава 7. Зоны устойчивого проявления процессов техногенного седимен-тогенеза в озерах

Глава 8. Сравнительный анализ-загрязнения донных отложений больших озер Европы и Северной Америки

8.1 Седиментологические параметры и факторы: анализ и корреляция в различных обстановках

8.2 Природный фоновый уровень, интенсивность и степень загрязнения донных отложений

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкология и седиментология больших озер"

Актуальность темы. Все более усиливающееся влияние потоков антропогенного вещества на процессы природного осадконакопления и экологическое состояние аквальных систем ставит вопрос о поисках наиболее приемлемых индикаторов техногенного прессинга.

В связи с проблемой дефицита чистой пресной воды в последнее время особое внимание привлечено к большим озерам мира - естественным хранилищам пресных вод. Повышенный интерес вызывают озера, которые издавна осваивались человеком и сейчас оказались составной частью развитых в хозяйственном отношении регионов. Это, в первую очередь, две известные озерные системы: озера Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри, Онтарио - в Северной Америке, а также Ладожское, Онежское и оз. Венерн - в Северной Европе. Европейские озера, хоть и уступают в размерах американским, тем не менее, являются крупнейшими на континенте, намного превосходя практически все остальные по площади и объему. Их по праву можно назвать Великими озерами Европы. Обе системы относительно молоды по своему происхождению, они закончили свое формирование и приобрели современный облик всего несколько тысяч лет назад. В своем современном виде крупные озера Америки и Европы представляют собой уникальные системы огромных пресных водоемов, которые исходя из размеров и характера процессов, вполне справедливо называют внутренними морями. То, что они в ходе развития оказались изолированы от других водных бассейнов дает уникальную возможность для проверки новых теорий эволюции и динамики экосистем.

О каждой из рассматриваемых систем собрано довольно много материалов. Однако все они до сих пор слабо увязаны между собой. В научном плане недостаточны еще представления обо всех основных компонентах природных ландшафтов озерных систем, включая донные отложения и воды. Весьма слабо изучено распределение загрязняющих веществ, отсутствует интегральная оценка геоэкологического состояния озер. Данная работа восполняет этот пробел, а также может послужить отправной точкой для контроля глобальных изменений окружающей среды.

Интенсивное антропогенное воздействия на природу экосистем больших озер в последние десятилетия привело к серьезным нарушениям естественного хода развития и функционирования природной среды, флоры, фауны и даже к их частичной деградации. Это, несомненно, ставит как одну из важнейших задачу охраны природы озерных бассейнов, максимально возможного сохранения экологического равновесия и, в конечном счете, восстановления и даже (в перспективе) улучшения окружающей природной среды. Постановка такой задачи и ее решение обусловливает необходимость разработки и осуществления комплексной программы эколого-седименологических исследований крупных озер, в которой должны реализовываться интегральные подходы к оценке состояния экосистем аквальных ландшафтов, перспектив рационального использования их ресурсов и путей оздоровления экологической ситуации.

В конце 1980-х - начало 1990-х гг. в аквальных системах Северо-запада России и в частности в Ладожском озере были проведены интенсивные исследования, в результате которых были получены новая систематическая информация о процессах седиментогенеза, а также данные о загрязнении водной толщи и поверхностного слоя донных отложений. Подобные исследования проводились в 1970-х гг. в период пика антропогенного воздействия и в Великих Американских озерах (BAO), и в крупных озерах Швеции. Автор в конце 90-х годов в ходе совместных исследований со специалистами из страны Скандинавии имел возможность собрать и проанализировать базу данных по седиментологии и геоэкологии больших озер Европы и Северной Америки. Таким образом, была создана платформа для всестороннего сравнительного исследования, ориентированного, прежде всего, на процесс. Исходной рабочей моделью проведенного изучения было предположение, что большинство загрязнителей распространяются в природных водах не в свободной форме, а в основном присоединившись к различным частицам. Эти «носители» управляют распространением контаминантов и регулируют их потенциальное экологическое действие. При этом образующиеся донные отложения можно рассматривать как банк информации о состоянии окружающей среды, как своеобразный «тахометр», так они отражают интегрированную во времени сумму антропогенного воздействия на аквальную систему и служат информативным показателем качества вод.

Эти исследования были одобрены интернациональным научным сообществом, в частности Международной Ассоциацией по изучения донных осадков водных систем (International Association for Sediment Water Science, IASWS.), одной из задач которой является поддержка исследований в области экоседиментологии (Environmental sedimentology). Работа была поддержана также грантами Международного фонда защиты природы «Feasibility Study of the Ladoga Lake Region. Оценка состояния экосистем Ладожского бассейна» и научной программы "Университеты России" Министерства образования РФ УР.09.01.047 «Седиментологический подход при оценке эко-геологического состояния крупных аквальных геосистем Северо-запада России». Автор полагает, что это весьма интересная и важная область естественных наук с большим потенциалом в будущем.

Цель исследования состоит в выявлении основных закономерностей современного озерного седиментогенеза с участием техногенной составляющей, а также в сравнительном анализе геоэкологического состояния геосистем больших озер Северной Европы и Северной Америки. В ходе исследования были поставлены и решены следующие основные задачи:

• на системной картографической основе с использованием ГИС-технологий создан концептуальный эколого-седиментологический информационный банк данных по большим озерам Европы и Северной Америки;

• выполнен всесторонний анализ литогенной основы озерных геосистем, включая геолого-геоморфологическое строение, историю геологического развития, гидродинамические и гидрографические особенности, седимен-тологические и литолого-геохимические параметры;

• выявлены основные источники антропогенного воздействия, а также пути поступления загрязняющих веществ и особенности их распределения в озерах;

• обобщен материал и разработаны представления о динамике потоков осадочного материала (природного и техногенного) в озерных бассейнах;

• дана оценка роли донных отложений как индикаторов загрязнения акваль-ных систем, выявлены связи между динамическими условиями на дне и поведением седиментационнсгс материала (в том числе токсичного) в различных обстановках;

• выявлены зоны устойчивого проявления процессов техногенного седимен-тогенеза, где признаки, характеризующие тип и уровень техногенной седиментации, становятся заметными и доминирующими;

• разработаны подходы и выполнена сравнительная оценка интенсивности и общей степени загрязнения донных отложений больших озер Северной Европы и Северной Америки.

Методы исследования и способы решения задачи. При выделении и описании конкретных аквальных экогеосистем наиболее важны и разнообразны абиотические характеристики: литогенная основа, отвечающая всему комплексу геолого-геоморфологических особенностей бассейна; гидродинамические и гидрографические особенности; седиментологические и литоло-го-геохимические параметры - динамические (функциональные) типы дна, скорость седиментации, мощность современных осадков, структурные особенности донных отложений и их минералого-петрографический состав, содержание органического вещества и других геохимических компонентов, включая токсичные элементы природного и антропогенного происхождения.

Основной предполагаемый подход к решению поставленных задач заключается в следующем. Физические и химические параметры донных отложений достаточно точно отражают как природные процессы и антропогенную нагрузку в пределах областей питания, так и изменения, имеющие место в пределах бассейна. Большинство загрязняющих веществ распространяются в природных водах присоединившись к различным осадочным частицам. Эти частицы управляют распространением контаминантов и до какой-то степени регулируют их потенциальное экологическое действие. При этом образующиеся донные осадки можно рассматривать как архив информации о состоянии окружающей среды, с помощью которой можно выявить направленность и интенсивность техногенного воздействия. С помощью подобного седимен-тологического анализа можно выявить загрязненные и условно «чистые» области, установить направленность и интенсивность техногенного воздействия. Осадки являются отражением динамических условий на дне, а последние играют ключевую роль в латеральном распространении контаминантов.

В ходе исследований применялся обширный арсенал технических средств и методов, что необходимо при проведении комплексных геоэкологических исследований, характеризующихся высокой сложностью и связанных с изучением широкого круга параметров состояния окружающей среды. Для отдельных видов исследований были разработаны свои собственные подходы и методики. Лабораторный анализ содержания загрязняющих веществ в донных осадках выполнялся общепринятыми методами. Материалы полевых наблюдений в виде формализованных параметров, результаты аналитических исследований и другая фактографическая информация были сведены в базы данных. Для выявления факторов, определяющих седиментоло-гические и геоэкологические особенности аквальных систем, широко использовались разнообразные статистические модели (методы). Автор видит в таком подходе реальную возможность познания как общих, так и специфических региональных закономерностей современного озерного осадочного процесса в Великих озера Европы и Северной Америки, находящихся в подобных климатических обстановках, мало различающихся по геолого-геотектоническим особенностям, морфологии дна и прочим характеристикам.

Анализ, обработка, представление данных в работе в значительной степени осуществлялись с использованием ГИС-технологий, которые позволяют эффективно работать с пространственно - распределенной информацией. Они являются закономерным расширением концепции баз данных, дополняя их наглядностью представления и возможностью решать задачи пространственного анализа. ГИС дает возможность накапливать и анализировать подобную информацию, оперативно находить нужные сведения и отображать их в удобном для использования виде. Основой для использования пакета ГИС программ послужили оцифрованные непосредственно автором карты разного масштаба.

Фактический материал. В основу работы легли данные, полученные в ходе эколого-геохимических исследований, проведенных при участии и под руководством автора в 1981-2004 гг. в Ладожском озере, Невской губе, Финском заливе и на других акваториях. Материал непосредственно по Ладожскому озеру основан, в том числе, на результатах наблюдений по более чем 400 станциям опробования, расположенным в пределах озерной акватории. Полевые материалы были получены в период проведения собственных экспедиций и совместных с научными организациями С.-Петербурга - Всероссийского научно-исследовательского института «Океангеология» (ВНИИ Океангеология), Института Озероведения (ИОЗ) РАН, ГШ 111 «Севморгео» и Всероссийского геологического института (ВСЕГЕИ). Полевые исследования сочетали как традиционный комплекс методов аквальных геолого-геофизических изысканий и гидрохимический пробоотбор, так специальные геоэкологически ориентированные приемы и методы.

Результаты, выносимые на защиту. На основе проведенных исследований разработаны и апробированы теоретические и методологические основы седиментологического анализа и оценки геэокологичесокго состояния больших озер Северной Европы и Северной Америки, которые могут быть сформулированы в виде следующих положений:

Положение 1. Геосистемы больших озер Северной Европы и Северной Америки обладают одинаковым лимнологическим статусом. Литогенная основа выступает как «каркас» геосистемы, а ее связи с другими составляющими проявляются посредством потоков осадочного вещества, а также организующего и регламентирующего воздействия на гидрологический режим.

Положение 2. Ведущая роль в формировании характера литодинами-ческих процессов и состава донных отложений принадлежит гидродинамическому режиму, морфометрии озерных котловин и особенностям петрофонда областей питания. Структурная и вещественная трансформация донных отложений происходит главным образом под действием ветровых волн и индуцированных ими градиентно-конвективных течений, а также течений связанных с существованием термического бара.

Положение 3. Превалирующий вклад в поступление контаминантов в озерные геосистемы вносит речной сток, затем следуют атмосферные поступления и локализованные поставки из точечных источников. Высокая контрастность величин потоков загрязняющих веществ обусловлена разной степенью влияния факторов антропогенеза на акватории. Интенсификация антропогенного воздействия ведет к формированию территорий с комплексом угроз всему биологическому разнообразию.

Положение 4. Донные отложения - важнейший индикатор загрязнения аквасистем. Контаминанты локализуются в зонах устойчивой аккумуляции осадочного материала, расположение и характер которых определяются общей схемой седиментогенеза. Наибольшее воздействие на формирование качества вод больших озер оказывают эпизодические динамические явления -течения, индуцированные экстремальными по силе штормами. Зоны техногенного осадконакопления, где признаки загрязнения осадков становятся заметными и доминирующими, являются потенциальными очагами вторичного загрязнения вод.

Положение 5. Характер донных отложений в заметной степени определяется структурой и активностью антропогенного фактора. Оценка интенсивности и степени загрязнения на основе сравнения с реперными значениями - природными фоновыми уровнями в зонах аккумуляции - дает возможность охарактеризовать качество осадков и создать единую основу для кони троля и сравнения разных бассейнов. Большие озера Севера Европы и Америки вследствие существенной инерционности лимнических процессов восприимчивы к воздействию устойчивых загрязняющих веществ.

Научная новизна и теоретическая значимость заключается в следующем:

• Впервые выполнено теоретическое обобщение по седиментологии и экогеологии больших озер севера Европы и Америки и на этой основе выявлена принципиально новая информация о закономеюностях и меГ I ± 1 ^ х ханизмах трансформации и взаимодействия потоков природного и антропогенного осадочного вещества в аквальных геосистемах;

• установлено, что геосистемы Великих озер Европы и Северной Америки характеризуются близкими по своим значениям морфометрически-ми, гидрологическими и гидрохимическими параметрами, т. е. обладают одинаковым лимнологическим статусом;

• выявлена ведущая роль седиментологических факторов в формировании геоэкологического состояния аквальных бассейнов и установлено, что природный седиментогенез является естественным регулятором динамики антропогенного воздействия;

• Обоснована роль донных отложений как важнейших индикаторов загрязнения водных систем. Показано, что осадки являются носителями информации о состоянии окружающей среды и отражают интегрированную во времени сумму антропогенного воздействия на аквальную систему.

• Разработаны принципы выделения динамических типов дна (эрозия, транзит, аккумуляция) на основе совместного анализа седиментологи-ческой, морфометрической и гидрологической информации. Качественно описаны и охарактеризованы связи между динамическими условиями осадконакопления и загрязняющими компонентами, установлены параметры, наиболее адекватно отражающие техногенную нагруз

• Предложен метод дисперсного районирования, позволяющий выявить нагрузку отдельных элементов (в том числе и токсичных) в конкретных точках с учетом природных особенностей того или иного типа дна, что дает возможность непосредственно проследить пути перемещения загрязнителей от места поступления в бассейн до области окончательного захоронения.

• Разработан подход к оценке качества донных отложений и на этой основе рассчитаны степень и интенсивность загрязнения донных отложений больших озерных систем Мира и проведен сравнительный анализ их экогеологического состояния.

Практическая значимость и реализация работы. Разработанный комплекс исследований аквальных геосистем, основанный на изучении се-диментологических процессов, апробирован:

• при оценке состояния водных объектов и выработке природоохранных рекомендаций (Ладожское озеро);

• при оценке исходного состояния среды и выполнении процедуры ОВОС на участках добычи Бе-Мп конкреций (Финский залив) и создания намывных территорий (Лужская губа);

• при экологическом сопровождении работ по обустройству морских месторождений нефти (Каспийское море);

• при подготовке Природоохранного атласа Российской части Финского залива.

Результаты исследований внедрены в качестве научных отчетов, и авторских публикаций. В администрациях Санкт-Петербурга и Ленинградской области материалы были использованы для улучшения экологической ситуации.

Созданная в ходе исследований база данных по различным аспектам седиментологии и экогеологии крупнейших озерных систем мира, а также комплект построенных экогеологических карт служат основой для разработки экологических сценариев, оценки качества вод и проведения системного мониторинга состояния аквасистем. Предложенный подход к расчету степени и интенсивности загрязнения донных отложений послужит вкладом в разработку национальных критериев оценки качества аквальных систем с использованием седиментологических индикаторов. Разработанные принципы динамического районирования дна дают возможность более обосновано с литодинамических и экологических позиций выявить точки для мониторинга, места для разработки подводных карьеров и организации подводных свалок грунта. Теоретические положения работы и представленный фактический материал используются в учебном процессе в ВУЗах при подготовке специалистов по седиментологии и геоэкологии.

Личный вклад автора. Основные результаты были получены при осуществлении плановых НИР во НИИ Земной Коры СПбГУ, где автор являлся ответственным исполнителем или входил в авторский коллектив. Автор руководил седиментологическими исследованиями и лично участвовал в работах всех этапов, начиная с постановки задачи, планирования работ, выбора точек пробоотбора, собственно опробования и анализа материалов. Обоснование главных выводов работы выполнено лично автором.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международной конференции «Экологическая геология и природопользование (СПб, 2000), «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2001), «Экологическая геология и рациональное недропользование» (СПб., 2003), «Биокостные соединения» (СПб., 2004), 8-я международная специализированная выставка и конференция AQUATERRA-2005 (СПб., 2005), Международный экологический форум «День Балтийского моря» (СПб., 2005), Second International Conference on Remediation of Contaminated Sediments (Venice, Italy, 2003), World Water Week in Stockholm (Stockholm. 2006) и многих других (более 20). Результаты исследований неоднократно обсуждались на литоло-гических семинарах кафедры литологии и морской геологии СПбГУ, отделения седиментологии университета Упсалы (Швеция) и департамента морской геологии Стокгольмского университета.

По теме диссертации опубликовано 60 работ, в том числе 5 монографий (в соавторстве), атлас и более 20 статей в сборниках трудов и реферируемых журналах. Основные результаты работ изложены в 12 научных и производственных отчетах.

Структура и объем работы. Работа состоит из пяти глав, введения и заключения общим объемом 290 страниц, включая 87 рисунка, 49 таблиц и список литературы из 293 наименований.

Благодарности, Настоящая работа не могла быть выполнена без помощи и поддержки. Прежде всего автор считает своим долгом вспомнить своих учителей проф. д.г.-м.н [Н.В. Логвиненко| и проф. д.г.-м.н. [В.Н. Шванова в общении с которыми формировалось его научное мировоззрение. Автор искренне благодарен А. Г. Свешникову, В. А. Щербакову, Т. А. Ситникову, В. Н. Беликову, А. Д. Краснюку за оказание неоценимой помощи в проведении полевых работ.

Автор признателен за постоянную поддержку и внимание к работе проф. д.г.-м.н. О. И. Супруненко, проф. д.г.-м.н. [Г. Б. Свешникову], [В. И. Гуревичу|. При написании работы автор пользовался консультациями и советами д.б.н. В. Б. Погребова, д.г.-м.н Г. И. Иванова, О. А. Кийко, А. А. Намято-ва, за что им очень благодарен. Автор считает своим долгом выразить благодарность и признательность своим зарубежным друзьям и коллегам: Л. Хо-кансену и М. Линдстрему (Университет Упсалы), Т. Флодену и С. Хаген-фельду (Стокгольмский университет) за совместные научные исследования, предоставление данных, обсуждение материалов и плодотворные дискуссии, а также дружескую поддержку и финансовую помощь. Большую роль в изучении проблемы сыграли лабораторные исследования и эксперименты, за что соискатель признателен проф. д.г.-м.н. Э. А. Гойло, М. А. Яговкиной и другим. Автор глубоко благодарен коллегам по кафедре литологии, общение с которыми способствовало развитию идей, изложенных в настоящей работе.

15

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Усенков, Святослав Михайлович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге многолетних исследований процессов аквального осадконако-пления автором впервые выполнено теоретическое обобщение по седимен-тологии и экогеологии больших озер Северной Европы и Северной Америки и на этой основе выработаны принципиально новые представления о закономерностях и механизмах трансформации и взаимодействия потоков природного и антропогенного осадочного вещества в аквальных геосистемах. В основу исследований положен комплексный мультидисциплинарный подход, суть которого заключался в том, что физические и химические параметры донных отложений достаточно точно отражают как природные процессы и антропогенную нагрузку в пределах областей питания, так и изменения, имеющие место в пределах бассейна. При этом образующиеся донные осадки можно рассматривать как архив информации о состоянии окружающей среды, с помощью которой можно выявить направленность и интенсивность техногенного воздействия. Фактографическим базисом для всестороннего, ориентированного на процесс, сравнительного исследования послужил созданный на системной картографической основе с использованием ГИС-технологий концептуальный эколого-седиментологический информационный банк данных по большим озерам Европы и Северной Америки, что дало возможность провести сравнительный анализ геоэкологического состояния озерных геосистем.

Большие озера - многокомпонентные природные геосистемы со сложно-подчиненными взаимосвязями между отдельными составляющими и функциональными процессами, испытывающие влияние силовых полей и антропогенное воздействие. Они имеют близкие по своим значениям мор-фометрические и гидрологические параметры, а также и физико-химические особенности вод, т. е. обладают одинаковым лимнологическим статусом. При этом абиотические характеристики - литогенная основа, гидродинамические и гидрографические особенности, седиментологические и литологогеохимические параметры - придают геоосистеме фиксированное местоположение на земной поверхности и пространственную определнность, связывая с геологическим прошлым данного участка.

Аквальная часть геосистемы озер представляет собой одно из конечных звеньев крупномасштабных превращений потоков различных загрязняющих веществ, поступающих как естественным путем, так и в результате техногенеза. Значения последнего все более возрастает. Высокая степень урбанизации водосборов привела к резкому увеличению отходов и сточных вод на единицу площади. Превалирующий вклад вносит речной сток, затем следует локализованные поставки из точечных источников и атмосферные поступления. Относительно небольшое количество эвтрофных компонентов поступает в озеро за счет внутренней диффузии. Антропогенное воздействие ведет к серьезным изменениям в аквальной системе озера. Нарушаются циклы химических элементов, изменяются физико-химические свойства среды. Происходит накопление токсичных компонентов в осадках, снижается устойчивость геоэкосистемы.

Весь осадочный материал (в том числе токсичные компонеты), поступающие из разных источников, распределяется в озерах под действием разнообразных седиментологических факторов при ведущей роли придонных динамических процессов. В береговой зоне главными агентами транспортировки осадочного материала являются волны и индуцированные ими течения. В открытой части озер сложный характер переноса и аккумуляция взвешенного осадочного вещества определяет взаимодействие циркуляционные течении, вихревые и волновые движения, апвеллинга и других явлений. Также достаточно существенно влияние речных стоковых течений и геострофический эффект, благодаря которому тонкий материал алевро-пелитовой размерности перемещается в озере в основном против часовой стрелки.

Современные донные осадки являются важнейшим компонентом эко-геологического пространства водных бассейнов: это среда обитания бентос-ных форм организмов; в них происходит аккумуляция загрязняющих веществ; они являются потенциальными источниками вторичного загрязнения и одновременно самоочищающим фактором морской среды. Пробы осадков дают интегрированные во времени, высокоинформативные данные высокой локальной информативности. При этом существуют вполне отчетливые связи между динамическими условиями а дне, а также физическими и химическими особенностями и загрязнением осадков. Контаминанты более заметно проявляются в рыхлых, тонких и богатых органикой отложениях, характерных для областей аккумуляции в пределах депрессий, глубоких впадин и их. Здесь концентрации всех токсичных компонентов выше, чем в зонах транзита и эрозии. При этом распределение тонкого ал евро- пелитового осадочного материала «высвечивает» не только особенности седиментации, но и некоторые экологические особенности состояния аквальной системы, так как большинство загрязняющих веществ тесно связаны с тонкими взвешенными осадочными частицами.

В ряде случаев признаки, характеризующие тип и уровень техногенной седиментации, источники и ареалы загрязнения, становятся заметными (а порой и доминирующими) в донных отложениях озера. В этой связи можно говорить о выделении зон техногенного осадконакопления, где осадки несут визуально легко обнаруживаемые признаки техногенеза - значительная масса полуразложившихся опилок, обилие хлопьев синтетических поверхностно-активных веществ, запах сероводорода и др. В других случаях антропогенной прессинг проявляется опосредованно, через повышенные концентрации загрязняющих веществ.

Между седиментологическими и химическими параметрами донных отложений существуют определенные эмпирические соотношения. При том корреляционные связи и отношения между различными параметрами осадков в основном указывают, что каждый рассмотренный озерный бассейн уникален в отношении седиментогенеза, т. е. обладает своей собственной спецификой осадконакопления. Каждый бассейн и озеро имеют свой собственный характер в отношении геологического строения, морфометрии, гидрологии, что придает образующимся осадкам свой определенный статус, который, тем не менее, в заметной степени определяется структурой и интенсивностью антропогенного фактора. Вместе с тем, для всех бассейнов существуют определенные общие принципы интерпретации седиментологиче-ских данных.

Наибольшими значениями суммарного загрязнения на период наблюдения характеризуются осадки оз. Венерн, наименьшими- Ладожского оз., отложения оз. Гурон загрязнены в значительной степени. При этом по отдельным компонентам наиболее серьезную опасность во всех озерах представляет ртуть. Осадки оз. Венерн заражены достаточно существенно также Zn. Интенсивность загрязнения озерных отложений другими тяжелыми металлами умеренная или низкая.

Большие озера Северной Европы и Северной Америки аккумулирует все негативные последствия хозяйственной деятельности на их огромных водосборных бассейнах. В настоящее время складывается довольно благоприятная экологическая обстановка на всей этих территориях в результате снижения на нее антропогенного пресса. Сокращение сбросов загрязненных вод, что связано с модернизацией промышленного и сельскохозяственного производства, а также улучшением качества очистки стоков приводит к снижению антропогенной нагрузки на озера, что вызывает адекватную реакцию его состояния. При этом восстановление озер идет чрезвычайно медленно из-за значительной инертности их лимнических процессов. Скорее можно говорить о стабилизации экологической ситуации в озере. После снижения антропогенной нагрузки начали проявляться некоторые признаки восстановления озера и только в районах, характеризующихся активными гидродинамическими процессами.

Результаты, полученные в ходе исследований, имеют важное прикладное значение. Созданная в ходе исследований база данных по различным аспектам седиментологии и экогеологии крупнейших озерных систем мира, а также комплект построенных экогеологических карт является основой для разработки экологических сценариев, оценки качества вод и проведения системного мониторинга состояния аквасистем. Предложенный подход к расчету степени и интенсивности загрязнения донных отложений послужит вкладом в разработку национальных критериев оценки качества аквальных систем с использованием седиментологических индикаторов. Разработанные принципы динамического районирования дна дают возможность более обосновано с литодинамических и экологических позиций выявить точки для мониторинга, места для разработки подводных карьеров и организации подводных свалок грунта. Теоретические положения работы и представленный фактический материал используются в учебном процессе в ВУЗах при подготовке специалистов по седиментологии и геоэкологии.

В целом полученные результаты дают возможность улучшить понимание процессов формирования экологического состояния, разработать стратегию сбережения ресурсов и модели развития крупных озерных систем и, наконец, они способствовуют дальнейшему развития экоседиментологии как самостоятельного научного направления.

Выполненные исследования вместе с тем выявили и ряд проблем, без решения которых нельзя точно оценить состояние природной среды аквальных систем и дать прогноз, как долго они смогут противостоять возрастающему уровню загрязнения без потери своей ценности для человека, и невозможно дать рекомендации по оздоровлению экологической ситуации. Это касается, прежде всего, оценки качества состояния водоемов. Используя понятие загрязняющий фактор и общая степень загрязнения, загрязнение осадков может быть описано единым стандартизированным и количественным способом. Единая основа - обязательное условие при контроле загрязнения аквальных, которая позволит сравнивать разные бассейны и свести к минимуму субъективные предположения. При этом существуют два главных ограничения при использовании данных по осадкам в программах по контролю над аквальными системами. Это, прежде всего тот факт, что осадки дают только косвенные указания, тогда как биологические методы могут свидетельствовать о прямом экологическом воздействии. И второе - осадки поставляют информацию только об инъекции загрязнителей за длительный период времени («за год»), тогда как седиментационные ловушки и биологические методы могут дать разрешение «за месяц», а пробы воды «за час».

Настоящая работа не претендует на всеобъемлющий охват геоэкологических особенностей больших озер; предпринята лишь одна из первых попыток выполнить такое исследование сравнительного характера, которое весьма полезно в качестве аналога, а также для использования опыта по восстановлению экосистем озер путем принятия особых методов управления водными ресурсами и законодательных мер. Результаты данного сравнительного анализа помогут улучшить наше понимание процессов формирования экологического состояния, а также разработать стратегию сбережения ресурсов и модели развития крупных озерных систем на основе комплексного изучения абиотических и биотических характеристик и геэкологического мониторинга природной среды.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Усенков, Святослав Михайлович, Санкт-Петербург

1. Айвазян С.А., Мхнтарян B.C. Прикладная статистика и основы эконометрики: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ, 1998. - 1022 с.

2. Айнемер А. И. Приложение математических методов при решении се-диментологических задач морской геологии // Геология моря. Л., 1974.-С. 98-104.

3. Амантов А. В. Геологическое строение осадочного чехла бассейнов Северо-Запада России // Осадочный покров гляциального шельфа северо-западных морей России. СПб., 1992. - С. 25-47.

4. Амантов А. В. Этапы геологического развития Ладожского озера // Сб. Эволюция природных обстановок с современное состояние Ладожского озера. Научн. Тр. СПб: изд. РГО, 1993. С. 5-13.

5. Амантов А. В., Спиридонов М. А. Геология Ладожского озера//Сов. геология. 1989. № 4. С. 81-86.

6. Андреев А.П. Ладожское озеро. СПб, 1875, ч. 1: 263 е., ч. II: 135 с.

7. Антропогенное эвтрофирование Ладожского озера / Отв. ред. Н. А. Петрова, Л Наука, 1982. - 304 с.

8. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М., 1975. - 234 с.

9. Астраханцев Г.П., Егорова Н.Б., Руховец Л.А. Моделирование течений и термического режима Ладожского озера (препринт).- Л., 1988. 44 с.

10. Атлас Карельской АССР/Отв. Ред. А .И. Трофимова. М., 1989. - 60 с,

11. Барабанов В. Ф. Введение в экологическую геохимию. СПб., 1994. -144 с.

12. Барков Л. К., Щербаков Е. М., Усенков С. М. Состав и динамика современных донных осадков южной части Ладожского озера И Вестн. Ленингр.ун-та 1983, Серия Геология. № 6. С. 32-40.

13. Белкина Н. А., Васильева Е. П. 1999. Оценка загрязненности донных отложений северной части ЛО // Водные ресурсы. Т. 25, №1. С. 112114.

14. Бергер М. Г. Терригенная минералогия. М., Недра, 1986. - 227 с.

15. Бискэ Г. С. Четвертичные отложения и геоморфология Карелии. Петрозаводск, 1959. - 307 с.

16. Бискэ Г. С., Лукашев А. Д., Экман И. Н. и др. Ладожское озеро. Петрозаводск, 1978. - 205 с.

17. Ваганов П. А., Им. М.-С. Экологические риски. СПб., Изд-во СПбГУ. 2001.-242 с.

18. Воронцов Н. Н. О бризах Ладожского озера // Тр. ГГО. Л., 1958. Вып. 73.-С. 87-106.

19. Верзилин H.H., Калмыкова H.A. Особенности и причины изменений уровня воды в Ладожском озере в голоцене // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7. 2000. Вып. 1 (№ 7). С. 15-22.

20. Гавриленко В. В., Сорокина Н. А. Геохимические циклы токсичных элементов. Л., 1988. - 84 с.

21. Танеев Д.А., Машьянов Н.К., Древаль Т.В. и др. Новый метод определения ртути в нефтях, газоконденсатах и биопробах// Экологическая химия.N5. том 4., 1995. С. 123 - 128.

22. Геологическое строение СССР и закономерности размещения полезных ископаемых. Т.1. Русская платформа/Отв. ред. В. Д. Наливкин и К. Э. Якобсон. Л, 1985. - 356 с.

23. Геология четвертичных отложений северо-запада Европейской части СССР/Под ред. А. Н. Апухтина и И. Н. Краснова. Л., 1967. - 344 с.

24. Геоморфология и четвертичные отложения Северо-запада Европейской части СССР ( Ленинградская, Псковская и Новгородская области ) / Под ред. Д. Б. Малаховского, К. К. Маркова. Л., 1969. - 256 с.

25. Геоэкология Ладожского озера / Под. ред В. И. Иванова, В. И. Гуреви-ча. С.-Петербург. Изд-во ВНИИОкеангеология. 1995. - 209 с.

26. Геоэкология Севера (введение в геокриоэкологию) / Под ред. В. Н. Со-ломатина. М., 1992. - 270 с.

27. Гидрологический режим и водный баланс Ладожского озера/Отв. ред. Т. И. Малинина. Л.: Изд-во ЛГУ, 1966. - 323 с.

28. Гидрохимическая характеристика качества вод Ладожского озера по результатам мониторинга. Региональный Центр «Мониторинг Арктики» Росгидромета (РЦМА). WWW, Resources Catalogue (bttp ://www.ecolog.nw.rj/REVIE W 97/13 .htm).

29. Глазовская M. А. Принципы классификации природных геосистем по их устойчивости к техногенезу и прогнозное ландшафтно-геохимическое районирование // Устойчивость геосистем. М., 1983. -С.61-76.

30. Гуревич В. И. Прикладная седиментология и геоэкология. Л., 1990. 64 с.

31. Гуревич В. И., Казаков Н. И. Временные методические рекомендации по ландшафтно-экологическому картированию при геологической съемке шельфа. Л., 1989. - 40 с.

32. Гусаков Б. Л. Ладожское озеро: современные проблемы. Л., 1990. - 32 с.

33. Гусаков Б. Л., Петрова Н. А. Перед лицом великих озер. Л., 1987. -124 с.

34. Гусаков Б. Л., Петрова Н. А. Влияние водной и антропогенной нагрузок на отдельные участки прибрежной зоны озера // Ладожское озеро -критерии состояния экосистемы. СПб. 1992. С. - 266-280.

35. Даувальтер В.А. Подходы к оценке токсичности донных отложений водоемов. Всероссийская конференция «Современные проблемы водной токсикологии» 2002 г., п. Борок, 2002. - С. 24-25.

36. Ежегодные качества поверхностных вод суши по гидромеханическим показателям территории деятельности северо-западного ТУГМС (Ленинградская, Новгородская, Псковская области и Карельская АССР) за 1988 г.-Л., 1988.-400 с.

37. Зайцева И. И. Накопления микроэлементов в организмах планктона, зообентоса и высшей водной растительности // Современное состояние экосистемы Ладожского озера. Л.: Наука. 1987. - С. 56-64.

38. Зайцев Л. В., Кочков Н. В., Рянжин С. В.и др. Эксперимент ЛАДЕКС-80//Круговорот энергии вещества в озерах и водохранилищах. Вып. 4. -Иркутск, 1988.-С. 34-35.

39. Зубов С. М. Основы геофизики ландшафта. Минск, 1985. - 189 с.

40. Зуев В. Ф. Путешественные записки от С.-Петербурга до Херсона. -СПб., 1787.-275 с.

41. Иванов Г.И., Грамберг И.С., Пономаренко Т.В. Геоэкология арктического шельфа: методология. Разведка и охрана недр, 1996, N12 , с 3139.

42. Иванов Г.И., Грамберг И.С. Экогеохимические параметры и критерии оценки состояния природной среды Западно-Арктического шельфа России // Освоение шельфа Арктических морей России (Б1АО-99). ЦНИИ им. А.Н. Крылова, 1999, Т.1, с. 370-378.

43. Игнатьева Н. В. Фосфор в донных отложениях и фосфорный обмен на границе раздел вода-дно в ладожском озере: Автореф. дис. .канд. геогр. наук. СПб,, 1997. - 24 с.

44. Израэль Ю. А., Манн Р. Е. Мониторинг окружающей среды и возобновимых ресурсов // Системные исследования. Методологические проблемы. М., 1988.-С. 122-135.

45. Иностранцев А. А. Геологический очерк Повенецкого уезда. СПб., 1877.-728 с.

46. Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и ее последствиях, подготовленная для МАГАТЭ/Атомная энергия. 1986. Т. 61. Вып. 5. -С. 301-320.

47. Исаченко А.Г., Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. М., 1991. - 146 с.

48. Исследование водной системы Ладожское озеро-река Нева Невская губа и восточная часть Финского залива. Труды ГГИ. 1988, Вып. 321, -152 с.

49. История Ладожского, Онежского, Псковско-Чудского озер, Байкала и Ханки/Отв. ред. Д. Д. Квасов. Л., 1990. - 276 с.

50. Квасов Д. Д. Позднечетвертичная история крупных озер и внутренних морей Восточной Европы. Л., 1975. - 278 с.

51. Кольцов А. Б. Некоторые особенности природных и антропогенных изменений современных осадков малых озер Карелии и Прибалти-ки//Материалы 4-й научной конференции аспирантов и молодых ученых. М., 1978. Сер. Геология. С. 34-36.

52. Кондратьев К. Я., Поздняков Д. В. Экология Великих североамериканских озер: проблемы, решения, перспективы // Водные ресурсы. 1993. Т. 20, №1.-С. 113-122.

53. Комплексный дистанционный мониторинг озер / Отв. ред. К. Я. Кондратьев. Л., 1987.-288 с.

54. Кондратьев С.А., Ефремова Л.В., Расплетина Г.Ф., Черных O.A. и др. Оценка внешней нагрузки на Ладожское озеро//Экологическая химия, 1997 6(2) С.73-84.

55. Кудерский Л.А., Румянцев В.А., Драбкова В.Г. Экологическое состояние водной системы Онежское озеро Ладожское озеро - река Нева -финский залив в канун XXI века. - СПб: Изд-во НИИХ СПбГУ, 2000. -79 с.

56. Куликов И. В., Яковлева Т. В., Михалюк Т. Ю. Площадное распространение основных техногенных компонентов в Ладожском озере // Сб. Эволюция природных обстановок с современное состояние Ладожского озера. СПб: изд. РГО, 1993. - С. 36-42.

57. Куриленко В. В. Роль экологической геологии в науках о Земле и ее место в структуре экологического знания // теоретические и практические вопросы экологической геологии. СПб., 2006. - С. 101-120.

58. Ладожское озеро. Атлас. СПб, Институт озероведения РАН, 2002. 128 с.

59. Ладожское озеро как источник водоснабжения г. Санкт Петербурга. Ч. Географ., - СПб. 1910: 354 с. Ч.Санитарная, СПб. 1911. - 576 с.

60. Ладожское озеро критерии состояния экосистемы / Отв. ред. Н. А. Петрова, А. Ю. Тержевик. - СПб.: Наука, 1992. - 325 с.

61. Ладожское озеро. Мониторинг, исследование совребменного состояния и проблемы управления Ладожским озером и другими большими озерами / Под ред. Н. Н. Филатова. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2000. - 409 с.

62. Ладожское озеро. Прошлое, настоящее, будущее / Под ред. В. А. Кудрявцева и В. Г. Драбковой. СПб.: Наука. 2002. - 327 с.

63. Ладожское озеро. Атлас. СПб, Институт озероведения РАН, 2002. -128 с.

64. Ласточкин А. Н. Рельеф земной поверхности. Л., 1991. - 211 с.

65. Леонов Ю. Г. Тенденции развития геологии в ближайшем будущем // Вестник ОГГГГН РАН, № 2(8). 1999 rURL:http://www.scgis.ru/mssian/cp 1251/h dgggms/2-99/leonov.htm#begin).

66. Леонова В.И., Попова В.А. Особенности акцессорных минералов в гранитоидах Приладожья и Карельского перешейка. Вестн. Ленингр. ун-та. Сер. 7: геология, география. Вып. 3 (№ 18), 1981. С. 24-31.

67. Логвиненко Н. В., Барков Л. К., Усенков С, М, Литология и литодина-мика современных осадков восточной части Финского залива. Л., Изд-воЛГУ. 1988. - 148 с.

68. Лозовик П.А., Сабылина A.B. Изменение режима водоемов Карелии в результате антропогенного воздействия // Водные ресурсы Карелии и экология. Петрозаводск:КНЦ РАН, 1992. - С. 45-55.

69. Люллин А. Г., Разумихина В. Н. Экономико-географическая характеристика бассейна озера // Антропогенное эвтрофирование Ладожского озера.-Л., 1982.-С. 39^2.

70. Марков К. К. Развитие рельефа северо-западной части Ленинградской области. М.; Л., 1931. - 256 с.

71. Матвеев А. А., Душаускене-Дуж р. Ф., Резников С. А., Гаранжа А. П. О мощности антропогенного слоя в толще современных отложений в прибрежных районах ЛО // Гидрохимические материалы. Т. 108. Л., 1990.- С. 147-153.

72. Медико-географический справочник Карельской АССР / Отв. ред. Л. Л. Келлер. Петрозаводск. 1990. - 80 с.

73. Методические указания по определению загрязняющих веществ в морских донных отложениях. №43, М., Гидрометеоиздат. 1979. - 48 с.

74. Молчанов И. В. Ладожское озеро. Л.;М., 1945. - 550 с.

75. Мур Дж. В., Раманмурти С. Тяжелые металлы в природных водах / Пер. с англ. М., 1987. - 242 с.

76. Науменко М.А. Новое определение морфометрических характеристик Ладожского озера. Доклады РАН, Т.345, N 4, 1995. С. 514-517.

77. Никонов A.A. Макросейсмическая характеристика землетрясений XX века в восточной части Балтийского щита // Белорусский сейсмол. бюлл. Вып.2. Минск: ОНТИ. 1992. - С. 96-144.

78. Окнова Н.С. Опыт применения многократной корреляции для обработки данных минералогии. Тр. ВНИГРИ, вып. 311, 1972. С. 50-56.

79. Окружающая среда. Энциклопедический словарь справочник. - М., 1993.-670 с.

80. Опекунов А. Ю. Влияние техногенного воздействия на геохимическую структуру современных донных осадков. Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2004, Вып. 2. С. 70-80.

81. Опекунов А. Ю. Аквальный техноседимнетогенез. СПб: Наука, 2005.- 278 с.

82. Опекунов А. Ю., Холмянский М. А. Экологическое нормирование в комплексе задач геоэкологических исследований на шельфе // Концептуальные поблемы геоэкологического изучения шельфа. СПб. ВНИИОкеангеология, 2000. - С. 33-40.

83. Опекунов А. Ю., Холмянский М. А., Куриленко В. В. Введение в эко-геологию шельфа. СПб. Изд-во СПбГУ. - 2000. 174 с.

84. Охлопкова А. К. Течения Ладожского озера. Л., 1964. - 193 с.

85. Павлидис Ю. А., Щербаков Ф. А. Фации шельфа. М.: ИО РАН,1995. -151 с.

86. Платонов М. В. Вещественный состав и источники поступления песчаного материала в системе Ладожское озеро река Нева - Финский залив. Тез. докл. «Закономерности эволюции Земной Коры», т. 1. - СПб, НИИЗК, 1996.- С. 83.

87. Петров K.M. Подводные ландшафты: теория, методы исследования. -Л. 1989.- 158 с.

88. Петров K.M. Биогеография океана. Санкт-Петербург. 1999. - 211 с.

89. Петрова Н. А. Эколого-геохимические исследования поведения тяжелых металлов в донных ландшафтах Ладожского озера // Геология и цивилизация. СПб. Эпиграф, 2005. - С. 311 -317.

90. Питток Б. А., Акерман Т., Крутцен П. и др. Последствия ядерной войны: физические и атмосферные эффекты/Пер. с англ. М., 1988. - 392 с.

91. Пономаренко Т.В., Иванов Г.И. Ландшафтно-экогеохимический подход к дифференциации морских экосистем // Концептуальные проблемы геоэкологического изучения шельфа. СПб., ВНИИокеангеология. 2000. - С. 78-90.

92. Попов М.И. Ареалы рассеивания руководящих минералов в четвертичных отложениях северо-запада Русской плиты. В сб.: Палеогеография и полезные ископаемые плейстоцена севера Евразии. Л., ГО СССР, 1986. - С. 37-44.

93. Природоохранный атлас Российской части Финского залива // Отв. ред. В. Б. Погребов, Р. А. Сагитов. СПб.: Изд-во «Тускарора», 2006. -60 с.

94. Пути совершенствования природопользования в бассейнах больших озер/Под ред. Г. Н. Воропаевой. Л., 1990. - 137 с.

95. Рединг X., Коллинсон Дж., Д., Аллен Ф. А. и др. Обстановки осадкона-копления и фации. Под ред. X. Рединга. М. «Мир», 1990, - 352 с.

96. Рейнек Г. Э., Сингх И. Б. Обстановки терригенного осадконаколпения. Перевод с англ. М., 1981. - 352 с.

97. Рожков Г. Ф. Гранулометрическая интерпретация параметров по данным дробного ситового анализа // Гранулометрический анализ в геологии. М., 1978. - С.97-117.

98. Рожков Г. Ф. Гранулометрический ситовой анализ // Методы палеогеографических реконструкций. Л., 1984. - С. 6-88.

99. Романовский С. И. Седиментологические основы литологии. Д., 1977. -408 с.

100. Россааре Ю. Я. Изучение динамики геосистем: потоковый подход // Структура и ландшафте экологический режим геосистем. - Тарту. 1988.-С. 54-70.

101. Рулье К. Жизнь животных по отношению к внешним условиям // Рулье К. Публичные лекции. М., 1852. - С. 1-1217.

102. ПО. Рухика Е. В. Литология моренных отложений, Л., 1980= - 142 с,

103. Сапрыкин Ф. Я. Геохимия почв и охрана природы. Л., 1984. - 231 с.

104. Семенович Н. Н. Исследования окислительно-восстановительного потенциала и активной реакции донных отложений Ладожского озе-ра//Элементы режима Ладожского озера. М.; Л., 1964. - С. 45-55.

105. Семенович Н. И. Донные отложения Ладожского озера. М.; Л., 1966. -124 с.

106. Современное состояние экосистемы Ладожского озера / Отв. ред. Н. А. Петрова, Г. Ф. Расплетина. Л.: Наука, 1987. - 213 с.

107. Современное состояние водных объектов Республики Карелия. По результатам мониторинга 1992-1997 гг. // Отв. ред. Н. Н. Филатов, Т. П. Куликова, П. А. Лозовик. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 1998.- 188 с.

108. Страхов Н. М. Условия образования конкреционных железомарганце-вых руд в современных водоемах // Литол. и полез, ископаемые. 1976. №1.-С. 12-22.

109. Страхов Н. М., Бродская Н. Г., Князева JI. М. и др. Осадкообразование в современных водоемах. М.: Изд. АН СССР. - 791 с.

110. Суббето Д. А. Строение, особенности истории формирования донных отложений / Ладожское озеро. Прошлое, настоящее, будущее. СПб.: Наука. 2002.-С. 122-136.

111. Суббето Д. А., Сергеева Л. В., Крыленкова Н. Л. Геохимическая характеристика донных отложений озера / Ладожское озеро. Прошлое, настоящее, будущее. СПб.: Наука. 2002. - С. 136-147=

112. Тарновский А. А. Геохимия донных отложений современных озер (Карельский перешеек). Л., 1981. - 177 с.

113. Трофимов В.Т. Экологические функции литосферы. М., 2000, - 432 с.

114. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Содержание и значение учения об экологических функциях литосферы // Отечественная геология. 1999, №3. -С.58-64.

115. Теория и методология экологической геологии / Под ред. Трофимова В.Т. М. Изд-во Моск. ун-та, 1997. - 367 с.

116. Тихомиров С. Н., Яновский А. С. Новые данные о докембрии юго-восточного Приладожья // Докл. АН СССР. 1970. № 3. С. 660-663.

117. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. -М.: Мир, 1982.-350 с.

118. Трифонова И. С. Закономерности измнения фитопланктонных сообществ при эвтрофировании озер: дис. д-ра биол. Наук в форме научн. докл. СПб., 1994. - 77 с.

119. Усенков С. М. Гранулометрия поверхностных донных отложений Ладожского озера // Вестник С.-Петербург. Ун-та. 1993. Сер. 7. Вып. 3 (№21).-С. 48-57.

120. Усенков С. М. О реконструкции особенностей прибрежно-морской среды седиментации с использование динамических диаграмм / Океанология. 1992. Т. 32. Вып. 1. С. 159-165.

121. Усенков С. М. Питание Ладожского озера осадочным материалом. Вестн. С.-П. Ун-та. 2001. Сер. 7, вып. 2 (№15). С. 95-100.

122. Усенков С. М. Динамические типы дна и загрязнение донных отложений Ладожского озера и озера Венерн / Экологическая геология и рациональное природопользование. СПб. Изд-во СПбГУ. 1999. - С. 219228.

123. Усенков С. М. Особенности современного седиментогенеза в Ладожском озере / Литология и полезные ископаемые, 2003= №1, С. 15-26.

124. Усенков С. М. Сравнительный анализ загрязнения донных отложений озер Европы и Северной Америки (на примере озер Гурон, Венерн и Ладожского) / Геоэкология. 2003. №1. С. 36-44.

125. Усенков С. М. Седиментологический подход при решениии задач ак-вальной экогеологии / Тезисы докладов межд. конференции "Науки о земле и образование". СПб. 2002. - С. 124-125.

126. Усенков С. М. Геоэкология крупных озер Европы и Северной Америки (на примере озер Гурон, Венерн и Ладожское) / Тезисы докладов межд. конференции «Экологическая геология и рациональное недропользование». СПб. 2003. - С. 80.

127. Усенков С. М., Шванов В. Н. Структурно-петрографические особенности поверхностных песчаных отложений Ладожского озера как отражение петрофонда и гидродинамики бассейна // Геология. В 2 ч. Ч. 1. -М., 1993.-С. 77-82.

128. Усенков С. М., Свешников А. Г. Динамические типы дна и загрязнение донных отложений Ладожского озера // Геология. Ч. 2. М. 1995. - С. 153-158.

129. Усенков С. М., Шванов В. Н., Засименко Л. И. Петрографическое изучение песчаных осадков Ладожского озера с применением шлифов и окрашивания полевых шпатов // Бюлл. МОИП. 1994. Т. 69. Вып. 5. С. 59-71.

130. Усенков С. М., Свешников А. Г., Гончарова Н. Г. Загрязнение донных отложений в портовых гаванях Невской губы (восточная часть Финского залива). Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. №2, 1998. С. 49-60.

131. Усенков С. М., Ситников Т. А. Геэкологические аспекты изучения донных осадков Ладожского озера // Литология и полезные ископаемые. №6, 1997. С. 649-660.

132. Усенков С. М., Шванов В. Н. Седиментационный процесс как ведущий фактор формирования геоэкологического состояния Ладожского озера. Разведка и охрана недр. 1998, № 7-8. С.47-59.

133. Усенков С. М., Свешников А. Г., Щербаков В. А. Природный седимен-тогенез и техногенез в Ладожском озере. СПб. Изд-во СПбГУ. 1999. -151 с.

134. Филатов Н. Н. Динамика озер. Л., 1983. - 166 с.

135. Филатов Н. Н. Гидродинамика озер. Л., 1991. - 196 с.

136. Челпанов М. Ю. Автореферат. Построение и использование морфологических и геотопологических карт при ландшафтных исследованиях : Ка прим. Северо-Запада России : Дис. . канд. геогр. наук: 11,00=01= -СПб., 1998.

137. Шабалина М. А., Вивенцова Е. А., Воронов. А. Н. Характеристика подземного стока в Ладожское озеро // Вестник С.-Петербург. Ун-та. 2004. Сер. 7. Вып. 3 (№21). С. 82-84.

138. Шахвердов В. А. Невская губа проблемы изучения и оценка экологической обстановки // Минерал. Геолог. Научно-коммерческий журнал. 1998.№1.-С. 56-64.

139. Шванов В. Н., Раевская Л. И., Платонов М. В. Рациональная схема изучения петрографического состава рыхлых песков // Вестник Санкт-Петерб. ун-та. Сер. 7: геология, география. Вып. 3 (№21), 1996. С. 20-25.

140. Щербаков В. А., Свешников А. Г. Оценка эвтрофирования покровных осадков Ладожского озера по значениям окислительно восстановительного потенциала и величины рН // Вестн. С.-Петербург. Ун-та. 1993. Сер. 7. Вып. 1 (№7). - С. 61-71.

141. Эволюция природных обстановок и современное состояние геосистемы Ладожского озера. Под ред. Давыдовой Н.Н., Кошечкина Б.И. -СПб: Изд-во РГО, 1993. 118 с.

142. Экология России / гл. редактор Г. С. Вартанян. Т. 1 Европейская часть. ЗАО «Геоинформмарк». М. 2000. - 299 с.

143. Экосистема Онежского озера и тенденции её изменения. -Л.:Наука,1990. - 264 с.

144. Элементы режима Ладожского озера / Отв. ред. С. В. Калесник. М.; Л., 1964.- 126 с.

145. Эраси Н. А. Геологический журнал осмотра береговой полосы Ладожского озера к югу от дер. Остерман до мыса Сосновки. Материалы по переустройству водоснабжения. СПб., 1907. - 40 с.

146. Яковлев С. А. Наносы и рельеф Ленинграда и его окрестностей. Л. 1925. Ч. 1. 186 с.;Ч. 2.-264 с.

147. Agenda for Action. U.S. Environmental Protection Agency. Region V, -Chicago, Illinois. 1999 (URL:http://www.ecolog.nw.ru/REVIEW97/l 3 .htm).

148. Allan R. J. The Role of Particulate Matter in the Fate of Contaminants in Aquatic Ecosystems. I WD Scientific Series No. 142. Burlington, Ontario. 1986.- 128 p.

149. Allan R. J., Ball A. J. An overview of toxic contaminant concentration in water and sediments of Great Lakes. NWRI Contribution, 1989. №89, P. 38.

150. Allen H.E., Noll, K.E., and Nelson, R.E. Method ology for assessment of potential mutagenicity of dredged materials. Science and Technology Letters 1983.-4:101-106.

151. Amantov A. Geological structure of the eastern (Baltic White Sea) subaquaeous fennoscandian margin. GEONORUS. Stavanger. 1999. 80 p., WWW, Resources Catalogue Rogaland Research Geonorus Archive (URL http://www.bigfoot.com/~Amantov).

152. Atlas. Great Lakes environmental atlas, (http ://www.epa. gov/glnpo/atlas/index.html URL).

153. Auer M., Jonson N., Penn M., Effler S. Pollutant sources, depositional environments, and surficial sediments of Onondaga Lake. New York. J. Environmental Quality. 1996. Vol. 25. - P. 46-55.

154. Axelsson V. Radiographs of sediment cores from Swedish lakes // (URL http: //home. s wipnet. se/valter/L .html).

155. Bartram J., Ballance R. Eds. Water Quality Monitoring. A Practical Guide to the Design and Implementation of Fresh Water Quality Studies and Monitoring Programmes. Chapman & Hall, London. 1996. -223 P.

156. Baumann P.C. Cancer in wild freshwater fish populations with emphasis on the Great Lakes. J. Great Lakes Res. 1984. 10(3):251-253.

157. Baumann P.C., Whittle D.M. The status of selected organics in the Lauren-tian lakes. An overview of DDT, PCBs, dioxins, Furans. Aquat. Toxcol. 198811:-241-257.

158. Beltsky D. Modeling wind-driven circulation in Lake Ladoga // J. Boreal Environment Research. 2001. Vol. 6. P. 307-316.

159. Berner R. A. Early diageneis. A theoretical approach. New Jersey, 1980. -241 p.

160. Bloesch J. Mechanisms, measurement and importance of sediment resuspension in lakes / Marine and Freshwater Research. 46(1) 2001. 295 - 304.

161. Bodbacka L. Sediment accumulation in Lakes Lilla Ullfjarden and Stora Ullfjarden, Sweden Hvdrobiologia, 1986. V. 143, №1, 337-342.

162. Borg H., Jonsson P. Large-scale metal distribution in Baltic Sea sediments. Mar. Poll. Bull. 1996. 32 (1): P. 8-21.

163. Bowen H.J.M. Environmental chemistry of the elements. Academic Press, -London. 1979. P. 234.

164. Canada Ontario Agreement (COA). Contaminated Sediment in Hamilton Harbour: An Update to the Remedial Action Plan Stage 2 Report. Hamilton, Ontario. 1985. - 15 p.

165. Deely J.M. The impact of Christchurch City (New Zealand) on heavy metals and sedimentation in the Avon-Heathcote Estuary. Water Science and Technology, 1993. 28 (8/9): 369-382.

166. Deely J.M.; Fergusson J.E. Heavy metals and organic matter concentrations and distributions in dated sediments of a small estuary adjacent to a small urban area. The Science of the Total Environment, 1994. 153: 97-111.

167. Dobson H.F.H. Lake Ontario Water Quality Atlas. Environment Canada, Inland Waters Directorate (Ottawa), Scientific Series, 1984. No. 139, Canada Centre for Inland Waters. Burlington, Ontario, - 59 p.

168. Durham R. W., Oliver B. G. History of Lake Ontario Contamination from the Niagara River by Radiodating and Chlorinated Hydrocarbon Analysis. J. Great Lakes Res. 1983. 9:160-168.

169. Eadie B.J., Schwab D.J., Assel R.A. et al. Development of recurrent coastal plume in Lake Michigan observed for the first time, EOS, 1996. Vol. 77, No. 36,-P. 337-338.

170. El-Daoushy F.; Johansson K. Radioactive lead-210 and heavy metal analyses of four Swedish lakes. Ecol. Bull., 1983. 35: 555-570.

171. Eisenreich S.J. The Role of Air-Water Exchange of PCBs in Whole Lake Cycling. Organohalogens 1997. 33 -255-258.

172. Environment Canada and U.S. Environmental Protection Agency. State of the Great Lakes. Burlington, Ontario. 1995. - 56 p.

173. Environment Canada and U.S. Environmental Protection Agency. State of the Great Lakes. Burlington, Ontario. 1997. - 76 p.

174. Environment in the European Union at the turn of the century. Environment assessment report, European Environmental Agency. Copenhagen. EEA. 1999. No. 2.-256 p.

175. EPA's Contaminated Sediment Management Strategy. U.S. Environmental Protection Agency. US EPA Office of Water. Washington, D.C. EPA-1998b. 823-R-98-001. - 105 pp.

176. Framework for Ecological Risk Assessment. U.S. Environmental Protection Agency. Washington, D.C. EPA. 630/R-92/001.1992. - 344 p.

177. Förstner U. Inorganic sediment chemistry and elemental speciation. In Sediments: Chemistry and Toxicity of In-Place Pollutants (Baudo, R., Giesy, J., and Muntau, H., Eds), CRC Press Inc, Boca Raton, FL. 1990. - P. 61-97.

178. Förstner U., Müller G. Schwermetalle in Flüssen und Seen. Springer-Verlag, -Berlin, Heidelberg, New York: 1974. 255 p.

179. Förstner U, Salomons W. Trace metal analysis of polluted elements//Deft Hydraulics Lab. Publ. 1981. №248. P. 1-13.

180. Förstner U, U., Wittman, G.T.W. Metal pollution in the aquatic environment/^ nd edition. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York: 1981. - 486 p.

181. Frumin G. T. et al. Evaluation of ecologically allowable levels of metal content in the Ladoga Lake // Ecological Chemistry. St.-Petersburg, Russia. 1999.- 57-63 p.

182. Garrett R.G., Hornbrook E.H.W. The relationship between Zn and organic content in centre-lake bottom sediments. Journal of Geochemical Exploration, 1976. 5:- 31-38.

183. Giesy J.P., Hoke R.A. Freshwater sediment quality criteria: Toxicity bio-assessment. In Sediments: Chemistry and Toxicity of In-Place Pollutants (Baudo R., Giesy J., and Muntau H., Eds), CRC Press Inc, Boca Raton, FL. 1990.-P. 265-332.

184. Golterman H.L. Physical Limnology. Elsevier, Amsterdam, 1975. - 489 p.

185. Golterman H.L., Sly P.G., Thomas R.L. Study of the Relationship Between Water Quality and Sediment Transport. United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization. Paris, 1983. - 231 p.

186. Hamilton-Taylor J.; Morris E.B. The dynamics of iron and manganese in the surface sediments of a seasonally anoxic lake. Arch. Hydrobiol. / Suppl., 1985. 72 (2):- 135-165.

187. Hutchinson G.E. A Treatise on Limnology. L Geography, Physics and Chemistry. John Wiley and Sons. New York, 1957. - 1015 p.

188. Hakanson L. Sediments as indicators of contamination-investigations in the four largest Swedish lakes. NLU Rapport 92, 1977. 159 p.

189. Hakanson L. Determination of characteristic values for physical and chemical lake sediment parameters // Water Resurses. 1981. V.6. P. 1625-1640.

190. Hakanson L. Bottom dynamics in lakes. Hydrobiologia, 1982. 91: 9-22.

191. Hakanson L. Aquatic contamination and ecological risk: An attempt to conceptual framework // Water Resources. 1984. Vol. 20. P. 41-46.

192. Hakanson L. Metal monitoring in coastal environments//Metals in coastal environments of Latin America. Berlin, 1988. - P. 231-239.

193. Hakanson L. Lakes: form and function. The Blackburn Press. 2004. 201 p.

194. Hakanson L., Janson M. Lake sedimentology. Springer-Verlag. Berlin 1983.-P. 316.

195. Halberg R., Bagander L.,-E. Engvall A.-G., NolmN. Kemisk sedimentology // Fysiks Riksplantring. Vol. 5. 1978. P. 104-165.

196. Hodson P.V., Whittle D.M., Wong P.T.S. et al. Lead contamination of the Great Lakes and its potential effects on aquatic biota. Environ. Sci, Tech-nol., 1983. 16,-P. 335-369.

197. International Joint Commission (IJC). Progress in Developing and Implementing. 1989. 332 p.

198. Ishikawa T. and Y. Ikegaki. Control of Mercury Pollution in Japan and the Minamata Bay Cleanup. Journal WPCF. 1980. 52: 1013-1018.

199. Ivanov A, Zaitsev V., Naumenko M., Karetnikov S. Study of the thermal bar and other hydrological phenomena in Lake Ladoga using ALMAZ-1 and ERS-1 SAR imagery. Proc. IGARSS'95, v.3, Florence, Italy, July 10-14 1995. - p.1985-1987.

200. Ivanov A. Yu., Alpers W., Naumenko M. A., Karetnikov S. G. Lake Ladoga surface features on the ERS-1 SAR imagery (URL http://earth.esa. int/symposia/ers97/papers/i vanov).

201. Jackson T.A., West, M.M., and Leppard, G.G. Accumulation of heavy metals by individually analyzed bacterial cells and associated non-living material in polluted Lake sediments. Environ. Sci. Technol. 1999. 33, P. 37953801.

202. Jeongl J., McDowell S. D. Characterization and Transport of Contaminated Sediments in the Southern Central Lake Superior // Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, Vol. 2, No.2, 2003. P. 111-135,

203. Jeffries D. S., Wales,D.L., Kels, J.R.M: and Linthurst, R.A. Regional characteristics of lakes in North America. Part I Eastern Canada. Water Air Soil Pollut.,31, 1986.-P. 555-567.

204. Jeremiason J.D., Hornbuckle K.C., and S.J. Eisenreich. PCBs in Lake Superior, 1978-1992: Decreases in water concentrations reflect loss by volatilization// Environ. Sci. Technol. 1994. Vol. 28. P. 903-914.

205. Johansson K.; Andersson A.; Andersson T. Regional accumulation pattern of heavy metals in lake sediments and forest soils in Sweden. Science of the Total Environment, 160/161: 1995. P.373-380.

206. Johnson R.K. and Goedkoop, W. The 1995 national survey of Swedish lakes and streams: Assessment of ecological status using macroinvertebrates. Assessing the biological quality of freshwaters. 1999b. 221 P.

207. Jeremiasson J.D., Hornbuckle K.C., and Eisenreich, S.J. PCBs in Lake Superior, 1978-1992: Decreases in water concentrations reflect losses through volatilization. Environ. Sci. Technol. 28, 1994. P. 903-914.

208. Kvarnas H., Dynamiska studier i Vanern och Ekoln. SNV, 1978. PM 1030 CURL http://www.Radiographs of sediment cores from Swedish Lakes.mht).

209. Kemp A., Thomas R., Dell C., Jaquet J.-M. Cultural impact on the geochemistry of sediments in Lake Eri. J. // Fish Research Board Canadian Special Issue. V. 33. 1976. P. 226-253.

210. Krank K. Particulate matter grain size characteristics and flocculation in a partially mixed Estuary. Sedimenology. V. 28. 1979. P. 107-114.

211. Krone R. B. Aggregation of suspended particles bi estuaries, In.: Estuarine transport processes, 1978. Univ. SC Press, South Carolina. 1978. P. 177190.

212. Kukal Z. Geology of recent sediments/Academic Press. London-New York, 1971.-490 p.

213. Kvarnas H. Dynamiska studier i Vanern och Ekoln. SNV, PM, 1978. 1030 P

214. Lerman A. (ed.) Lakes: chemistry, geology, physics. Springer-Verlag.- Berlin. 1978.-P. 363.

215. Lick W., Lick J. and Ziegler C.K. The resuspension and transport of finegrained sediments in Lake Erie. J. Great Lakes Res., 1994. Vol. 20, P. 599612.

216. Moore J.N., Brook E.J., and Johns C. Grain size partitioning of metals in contaminated coarse-grained river flood plain sediment, Clark Fork River, Montana. Environ. Geol. Wat. Sei. 14: 1989. 107-115.

217. Müller G. Schwermetalle in den Sedimenten des Rheins Veränderungen seit 1971 // Umschau, №24, 1979. - P. 778 - 773.

218. Naumenko M.A., Avinsky V.A., Barbashova M.A. et al. Current ecological state of the Volkhov Bay of the Ladoga Lake // Ecological Chemistry. N9, 2000. 75-87 p.

219. Nau-Ritter G. M. and C. F. Wurster. Sorption of Polychlorinated Biphenyls (PCBs) To Clay Particulates and Effects of Desorption on Phytoplankton. Water Res. 17: 1983. 383-387.

220. Nriagu J.O., Wong H.K.T., Snodgrass W.J. Historical Records of Metal Pollution in Sediments of Toronto and Hamilton Harbours, J. Great Lakes Res., 9: 1983.-365-373.

221. Nriagu O. A Global Assessment of Natural Sources of Atmospheric Trace Metals. 1989. Nature, vol. 3 3 8, P. 47-49.

222. Nriagu J. O. Metal Pollution in the Great Lakes in Relation to Their Carrying Capacity. The Role of the Oceans as a Waste Disposal Option. Ed. G. Kullenberg. ReidelPubl. Dordrecht, The Netherlands. 1986. - P. 441-468.

223. Nriagu J. O., Kem, A. L. W., Wong, H. K. T. and N. Harper. Sedimentary Record of Heavy Metal Pollution in Lake Erie. Geochem. Cosmo. Acta. 43: 1979.-P. 247-258.

224. Nikiforova E. M, Smirnova R. S. Metal technophility and lead technogenic anomalies. In: Proceedings of the International Conference Heavy Metals in the Environment. Toronto, 1975. - P. 94-96.

225. Parsons J. D., Lesht, В. M. A statistical representation of wind in the Great Lakes. J. Great Lakes Res. 22(3) 1996. P. 789-794.

226. Pekka L., Ingri, J., Widerlund, A., Mokrotovarova, O., Riabtseva, M., Oblander, B. Geochemistry of the Kola River, northwestern Russia. Applied Geochemistry. 19: 2004.-P. 1975-1995.

227. Persaud D., Jaagumagi, R. and A. Hayton. Guidelines for the Protection and Management of Aquatic Sediment Quality in Ontario. Ontario Ministry of the Environment. Toronto, Ontario. 1992. - 23 p.

228. Peterson S. A. Lake Restoration by Sediment Removal. Water Res. Bull. 18: 1982.-P. 423-435.

229. Pogrebov V.B. Assessment of the ecological state of the west-arctic shelf by benthos // Arc. Res. of US. V.8. 1993. P. 290-294.

230. Pogrebov V., Sagitov R., Usenkov S. et al. Feasibility Study of the Ladoga Lake Region. Оценка состояния экосистем Ладожского бассейна. Copenhagen-Saint Petersburg / Копенгаген - Санкт-Петербург. 2000. - 240 р. (URL /http:// www.bfp.ladoga).

231. Pollution in the Great Lakes basin from land activities. International Joint Commission. Vindsor, Ontario. 1980. - 255 p.

232. Power E.A., and Chapman, P.M. Assessing sediment quality. In Sediment Toxicity Assessment (Burton Jr, G.A., Ed.), Lewis Publishers, Ann Arbor, MI. 1992. P. 1-16.

233. Protection of the waters of the Great Lakes. Final Report to the Governments of Canada and the United (URL /http:// www.greatlakesdirectory.org/zarticles/102302 great lakes5 .htm).

234. Rasmussen P.E. Long-range atmospheric transport of trace metals: the need for geoscience perspectives. Environmental Geology, 33/2-3: 1998. 170182.

235. Red List of Marine and Coastal Biotopes and Biotope Complexes of the Baltic Sea, Belt Sea and Kattegat. Bait. Sea Environ. Proc. No 75. 1998. P. 27-29.

236. Remedial Action Plan for Saginaw River and Saginaw Bay Area of Concern. Michigan Department of Natural Resources, Surface Water Quality Division. Great Lakes and Environmental Assessment Section. Lansing, Michigan. 1988. - 588 p.

237. Renberg I. Formation, structure and visual appearance off iron-rich, varved lake sediments. Verh. Int. Ver. Limnol. V. 25. 1984. P. 255-258.

238. Renberg I. Concentration and annual accumulation values of heavy metals in lake sediments: Their significance in studies of history of heavy metal pollution. Hydrobiologia, 143: 1986. P. 379-385.

239. Rippey B., J. M. Murphy, and S. W. Kyle. Anthropogenically derived changes in the sedimentary flux of Mg, Cr, Ni, Cu, Zn, Hg, and P in Lough Neagh, Northern Ireland. Environ. Sci. Technol. 16: 1982. P. 23-30.

240. Robbins J. Sediments of sourthern lake Huron: elemental composition and accumulation rates. // J. Limnol. Oceanogr. V. 36. 1980. P. 1423-1601.1 o'y

241. Robbins J. A., Mudroch, A. and B. G. Oliver. Transport and Storage of Cs and 210Pb in Sediments of Lake St. Clair. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 47: 1990. -P. 572-587.

242. Rognerud S.; Fjeld, E. Regional survey of heavy metals in lake sediments in Norway. AMBIO, 22: 1993. P. 206-212.

243. Rubao Ji., Changsheng C., Wells J., Beletsky D. et al. Influences of suspended sediments on the ecosystem in Lake Michigan: a 3-D coupled biophysical modeling experiment. J. Of Geophysical Research, 2004. V. 109, -P. 22-34.

244. Salomons W., Forstner U. Metals in the hydrocycle. Berlin, Heidelberg, New-York. 1984. 349 p.

245. Saxen R., Ikaheimonen T.K., Ilus E. Monitoring of radionuclides in the Baltic Sea in 1988. Helsinki. 1989. - 24 p.

246. Schwab D.J., Belettsky D., and Lou J. The 1998 Coastal Turbidity Plume in Lake Michigan. Est. Coast. Shelf Sci., 50, 2000. P. 49-58.

247. Schneider A.R., Stapleton H.M., Cornwell, J., and Baker, J. Recent declines in PAH, PCB, and toxaphene levels in the northern Great Lakes as determined from high resolution sediment cores. Environ. Sci. Technol. 35, 2001. -P. 3809-3815.

248. Schroeder W.H., Lane D.A. The Fate of Toxic Airborne Pollutants. Env. Sci. Technol., vol. 22, 1988. P. 240-246.

249. Simons T. J. Circulation models in lakes and inland seas. Canada Bull. Fish Aquat. Sci. V. 203. 1980. P. 1-146.

250. Sitarz W., Long D.T., Heft A. et al. Accumulation and Preliminary Inventory of Selected Trace Metals in Great Lakes Sediments. Sixteenth Midwest Environmental Chemistry Workshop Sediments. October 17-18, 1993. P. 123-132.

251. Slepukhina T. D., Belyakova I. V., Chichikalyuk J. A. et al. Bottom sediments and biocoenosis of northern Ladoga and their changes under human impact // Hydrobiologia. V. 322. 1996. P. 23-28.

252. Sly P. G. Sedimentary environments in the Great lakes // Interaction between sediments and freshwater. Junk. The Hague. 1977. P. 76-82.

253. Smith P. A., Moore J. R. The distribution of trace metals in the surficial sediments, Upper Michigan. Proceeding 15 Conference of Great Lakes Re-searh. 1972.-P. 12-15. '

254. Spanish River Area of the North Channel of Lake Huron. II. Benthic Invertebrate community Structure and Sediment Toxicity; With Reference to Biological Sediment Guidelines. NWRI Report No. 95-14. 44 pp.

255. Strachan W.M.J, and S J. Eisenreich. Mass Balancing of Toxic Chemicals in the Great Lakes: The Role of Atmospheric Deposition. International Joint Commission. Windsor, Ontario. 1988. - 113 p.

256. Swedish Environmental Protection Agency (EPA). Quality criteria for lakes and watercourses. Chapter 6: Metals. Suggested revision for EPA guidelines, as of 4/27/98. Swedish Environmental Protection Agency. 1998. 1823.

257. Svendsen J., Alexanderson IT., Astakhov V. I. et al. Late Quaternary ice sheet history of northern Eurasia // Quaternary Science Reviews. V. 23, 2004.-P. 1229-1271.

258. Telesh Y. Species composition of planktonic Rotifers, Cladocera and Vope-poda in te litoral zone of Lake Ladoga // Hydrobiologia. V. 322. 1996. P. 181-185.

259. Thomas R. The distribution of mercury in the sediment of Lake Ontario // Canadian J. Earth Science, V. 9. 224, 1972. P. 636-651.

260. Thomas R., Kemp A., Lewis C. The surficial sediments of Lake Huron // Canadian J. Earth Science , V. 10. 226, 1973. P. 1329-1360.

261. Thomas R.L., Williams D.J., Whittle M.D. et al. Contaminants in Lake Ontario A case study. In: Proceedings of the Large Lakes of the World Conference. - Mackinaw, Michigan. 3, 1987, - P. 328-387.

262. Turekian K. K., Wedepohl K. N. Distribution of the elements in some major units of the Earth's crust // Bull. Geol. Soc. America. V.72. 1961. P. 175192.

263. Ussenkov C. M. Contamination of harbor sediments in the eastern Gulf of Finland (Neva Bay) // Environmental Geology. V.32, №4. 1997. P. 274281.

264. Usenkov. S. Bottom sediments in the pollution control program for Lake Ladoga. Book of abstract of the Stockholm Water Symposium 2001. -Stockholm, 2001. P. 233-235.

265. Ussenkov S. Surficial bottom sediments, dynamic bottom types, and sediment contamination of the eastern Gulf of Finland/ Тезисы докладов Международн. The 7-th Conference of the Baltic Geologists "Baltic-7". -Калининград, 2002. - P. 321-322.

266. Ussenkov S. Sediment contamination in Lake Ladoga. Second International Conference on Remediation of Contaminated Sediments. Venice, Italy, 2003.-P. 124-125.

267. Veria M.; Tolonen K.; Simol H. History of heavy metal pollution in Finland as recorded by lake sediments. The Science of the Total Environment, 87/88: 1989.-P. 1-18.

268. Wardlaw C., Brendon D. and W. Randle. 1995. Results of Canada's Contaminated Sediment Treatment Technology Program. Sediment Remediation '95. Workshop Proceedings. Windsor, Ontario. May 8-10, 1995. - 18 pp.

269. Water Quality Assessments A Guide to Use of Biota, Sediments and Water , in Environmental Monitoring - Second Edition, © UNESO/WHO/UNEP, 1992. i

270. Willen E. Four decades of research on the Swedish large lakes. Mallern, j Hjulmaren, Vattern and Venern: the significance of monitoring and remedial measure for sustainable society // Ambio. V. 30, No 8. 2001. P. 458-466.

271. Wetzel R. G. Limnology. Saunders. Philadelphia, 1975. 743 p.

272. Wiederholm T. Incidence of Deformed Chironomid Larvae (Diptera: Chi-ronomidae) in Swedish Lakes. Hydrobiologia. 109: 1984. P. 243-249.

273. Widerlund A. 1996: Suspended particulate matter, sedimentation and early diagenetic processes in the Kalix River estuary, northern Sweden. Lulee University of Technology Doctoral Thesis, 200 D. 1996. 124 p.

274. Zarull M. A. and Mudroch A. Remediation of Contaminated Sediments in the Laurentian Great Lakes. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology. 132: 1993. P. 93-115.