Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Влияние антропогенных нагрузок на изменение гидрохимических показателей поверхностных вод Кольского Севера

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Влияние антропогенных нагрузок на изменение гидрохимических показателей поверхностных вод Кольского Севера"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОЗЕРОВЕДЕНИЯ

9 ДПР №

КУДРЯВЦЕВА ЛЮБОВЬ ПАВЛОВНА

На правах рукописи

УДК 574.5 (504.4)

МИНЕ АНТРОПОГЕННЫ» НАГРУЗОК НА ИЗМЕНЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД КОЛЬСКОГО СЕВЕРА

Специальность - 11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертащш на соискание ученой степепи кандидата географических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1996

Работа выполнена в Инсппугс проблем нромыпшенной экологии Сен Кольского научного центра РАН.

Научный руководитель:

доктор биологических наук Т.И.Моисеенко доктор химических наук Г.Т.Фрушш

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Ю.И. Лях1ш доктор географических наук, О.М. Терешенкон

Ведущее учреждение: Научно-исследовательский институт геадрафил Саг Петербургского Государственного Ушшерситета

Защита состоится "2.Ъ" _1996 т. в ^Ц час, на заседа:

Диссерташюшюго Совета Д.200.10.01 при Институте Озероведешш РАН, адресу: 196199, Санкт-Петербург, ул. Севастьянова, 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института Озероведешш Ру Автореферат разослан "_"_1996 г.

Ученый секретарь

специализированного совета / /' к.б.н. Беляков В.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Кольский Север в силу уникальности и богатства иералыго-сырьевых ресурсов имеет высокоразвитый промышленный генциал, значительно превышающий все другие субарктические регионы мира. :сь сосредоточены мощные горно-перерабатывагощие и металлургические •дприятия, построена АЭС на прямоточной системе охлаждения, созданы юда и поселки. Тысячи тош1 минеральных солей (сульфатов, хлоридов), стенных веществ, биогенных элементов, сотни тонн тяжелых металлов пупалп десятки лет в озера со стоками шрно-промынтенпого комплекса, чожение усугубляется выпадением на территорию их водосбора из рязнешюй атмосферы тяжелых металлов и кислых осадков.

Нарастание антропогенной нагрузки шло с 30-х до 80-х годов хительно с увеличением мощности предприятий. В последние годы спад нпводств, привел к сокращению антропогенной нагрузки.

Изучите закономерностей формирования качества вод и антропогешю-,'словленных процессов было начато па озерах, являющихся приемниками 1чных вод - Имандра, Умбозеро и Ловозеро исследовательской группой »некого научного центра РАН в конце 60-х годов (Чижиков и др., 1975, 1980; ючков и др., 1985; Моисеенко, 1980, 1988; Моисеепко, Яковлев, 1990; шссенко, 1992). Однако, представление целостной гидрохимической ¡актеристики поверхностных вод Кольского Севера не давалось. В именных условиях снижения нагрузки весьма актуальна территориальная :нка гидрохимического состояния водных объектов, изучение специфики просгранения загрязняющих веществ в водных системах под воздействием Штосов и сточных вод, изучение временных трендов и сезошгой динамики.

Цель работы. Выявить основные закономерности формирования ¡юхимического состава поверхностных вод Кольского Севера в условиях ропогенной ншрузки.

Задачи исследований:

1) дао. оценку территориального распределения основпых [»химических параметров водных объектов, выявить влияние ютехногенпого загрязнения на их состояние;

2) исследовать современный гидрохимический состав и свойства вод лшых водоемов в условиях загрязнения их стоками горно-рудпых и галлуршческих производств; выявить тенденцию их изменения в связи со 1жением антропогенной нагрузки;

3) оценить способность тяжелых металлов, как приорнте загрязняюищх веществ, к биоаккумулящш в условшх комплексного загрязнен

Данная работа базируется на материалах последнего этапа исследов; (1990-1995 гг.) - периода егшжеггия ангропогенных нагрузок на водные объем

Теоретическое значение и научная новизна.

Впервые для Кольского региона представлена обобщи гидрохимическая характеристика поверхностных вод на основе совреме1 методов анализа и при жестком внугрилабораторном и международном кош качества измерений. Представлено территориальное распредел гидрохимических параметров вод (катионов, анионов, органических и биош элементов) и дана оценка их изменений под воздействием дщггел! атмосферных загрязнений. Изучен гидрохимический режим кру1 субарктических озер в условггях сшгжешгя антропогенных нагрузок и выяш , тенденции улучшения качества вод в соответствии с уровнем снижения с(5 сточных вод горно-рудных и металлургических производств. Для субаркпгтес региона исследована сезогшая динамика минерализации, ионного сос органического вещества и биогенных элементов, дана оценка территориаль распространения загрязняющих веществ в составе сточных вод. Обозн.т ареалы и уровни загрязнения поверхностных вод тяжелыми метал) являющимися приоритетным загрязняющими веществами. Изучена способ1 их к биоаккумулящш на примере конечных продуцентов экосистемы - рыб.

На защиту выносятся:

1. Особенности изменения рН и ионнош состава вод в услс аэротехногешгого поступлегшя серы.

2. Закономерности изменения основных гидрохимических парами водных объектов Кольского Севера под влтгянием сброса сточных вод.

3. Закономерности распределения тяжелых металлов в зависимое! удаленности от источников загрязнегшя.

Практическая значимость. Материалы, обобгцешгые в диссерг; вошлгг в состав международных отчетов в рамках межправительстве сопгашеггий но охране окружающей среды между Россией гг Норвегией, Ра и Финляндией и использованы для принятия согласованных решеши сшгжешпо загрязнегшя поверхностных вод.

Комплексный анализ вьгяшгенггых закономерностей позволяет ( точно прогнозировать изменение качества воды при изменении антропок нагрузки и обосновывать уровень снижения выбросов. Результаты работа ! бьпъ использованы в экологической экснерпгзе существующих и проектируе

шзводста на Ко;и»ском Севере. Данные по биоаккумулжщи тяжелых металлов организме рыб позволяют оценить последствия загрязнения вод тяжелыми галлами для человека.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены па региональных и международных шозиумах и конференциях: "Аналитические проблемы оценки локальною техногенного захразпсиия" (Апатиты, 1994), "Quality assurance in environment lytical chemistry" (Rovaniemi, Finland, 1994), "Inaugural symposium on development :nviromnental technology in the Barents region" (Kemi, Finland, 1995), "Environmental I health aspects related to the production of aluminium"(Bergen, Norway, 1993), cmational symposium on the ecological effects of Arctic aiibome contaminants" ykjavik, Ireland, 1993), "2th International symposium on speciation of elements in icology and in environmental and biological sciences" (Loen, Norway, 1994), "Acid n'95" (Goteborg, Sweden, 1995).

Личный вклад автора. Автору принадлежит постановка химико-липгческих работ, проведешь больше!! части анализов, обработка и »бщепие получешшх результатов.

Публикации. По материалам диссертащш опубликовано 17 печатных

ют.

Объем работы. Диссерташи состоет из введения, четырех глав и «адов, содержит 17 табшш, 38 рисунков. Список литературы вкшочает 140 1шши (57 иноезранных). Текст работы изложен на 93 сграшшах, общий объем югы 148 страниц.

ЛАВА 1. ПРИРОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД КОЛЬСКОГО СЕВЕРА

Кольскш Север расположен на крайнем Северо-Западе Европейской ритории Poccini, почти полностью за полярным крутом. Площадь его тавляет 145 тыс.кв.км. На севере он омывается Баренцевым морем, на востоке но-постоке - Белым, на юге грашгшт с Карелией, а на западе - с Финляндией Норвегией. Репюн относится к Атлантико- Арктической зоне умеренного 1мата с преобладашгем теплых воздушных потоков с северной Атлантики и юдных - из Атлантического сектора Арктики (Яковлев, 1961; Купецкая, 1974). ¡шат Кольского полуострова находится в тесной зависимости от влияния >ужаюншх морей и, главным образом, от теплого течения Гольфстрим: лето -ольно прохладное, зима - относительно теплая. Ветер в большинстве районов

носит муссонный характер. В течение года преобладают юго-восточные вет Годовое количество осадков достигает 1000 мм, в среднем 600-700 Постояшшй снежный покров устанавливается обычно в течение октябр; сохраняется в среднем 180 дней.

Современный рельеф территории Кольского полуострова предсташ холмистую равнину с абсолютными отметками до 200-300 м. В nei сосредоточены основные горные системы с абсолютными высотами до 1000-1 м: Хибинский и Ловозерский массивы. Сальные, Волчьи, Монча и другие гущ Они чередуются с глубокими впадинами, занятыми озерами и батогами. С] озер наиболее крупными являются Имандра, Умбозеро и Ловозеро.

Географическое положение региона и прежде всего, более mhi климат по сравнению с другими районами Крайнего Севера, определили хор выраженную широтную зональность растительного покрова. Выделяются две з , - тундровая и таежная. Таежная зона в свою очередь делится на две подзо! лесотундровую и северотаежную (Никонов, 1994г.). Тундровая зона приуроче! побережью Баренцева моря. Лесная зона, включая лесотундру, занимает оь 80% площади области, но сами леса составляют не более 23% территории, остальная часть лесной зоны занята лесотундровыми березняками, субалышйс криволесьем, болотами и водоемами. Болота занимают 37% площади. Пс: области относятся к подтипу ншповиально-гумусовых подзолов. В лесотушцх полосе развиваются преимущественно маломощные, но многогумусные подзол

Территория Кольского полуострова сложена кристашшческ! преимущественно архейскими породами. Древние кристаллические породы m повсеместно покрыты рыхлыми четвертичными отложениями мощностыс долей метра до 100-150 метров в глубоких депрессиях корешюго pejn (Лаврова, 1960). В пределах региона развиты кислые, основные, ультраоснов щелочные и сульфидоносные корештге породы.

В Мурманской области насчитывается 111609 озер, значительная 1 которых ледникового происхождения. Характерны небольшие f отличающиеся обилием порогов и водопадов. Большинство рек берут начал озер или болот. Основной источник питания рек области - талые воды снег результате чего основная фаза в их водном режиме - весеннее половодье. Лс межень низкая, часто нарушается дождевыми паводками. Осенью наблюда подъемы уровней под влиянием дождей. Средний многолетий сток изменяет! 600 мм на севере до 300 мм на юге Кольского полуострова. В возвыша районах сток рек заметно увеличивается (в Хибшгах до 1000 мм). Средние с наступления ледостава с конца октября до ноября. Исходя из географическог

ожения и климатических условий Кольского ротона, формирование |х)дного гидрохимического режима водных объектов определялось осфсрными осадками, примерно 75% в питании рек составляют талые I овые и летне-осенние дождевые воды. В условиях избыточного увлажнения и юй штенсшзности химического выветривания корешшх пород, сильно смьггах четвершчных отложений и бедных растворимыми веществами кшистых почв формируется поверхностный сток из низкошшерализованиых . По соотношению главных ионов поверхностные воды региона относились к [хжарбонашо-натриевому или шдрокарбонатно-калышевому типу.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Территориальная измешшвость основных гидрохимических показателей, иней и ареалов загрязнения, интенсивности закислешга озер была изучена на ове материалов, собранных практически на всей территории Кольского у остров а в период 1990-1995 гг. (рис.1). Для выявления влияши огехногешюй нагрузки в 1990-1994 годах было обследовано 370 малых озер, орые наилучшим образом отражают поток загрязняющих веществ из осферы. В 1995 г. в рамках скандинавского проекта "Survay Lakes" было олшггельно обследовано 450 озер.

Ежедневный мониторинг динамики гидрохимических показателей вод в иод половодья с целью выявления эпшодического закисления был проведен па шах ручьев в анреле-июне 1992-1994 гг.

Миграция элементов антропогенного происхождешю, поступающих в гаве сточных вод горно-рудпых и металлургических предприятий, была лена на центральных крупных озерах: Имандра, Умбозеро, Ловозеро и озерно-ной системе Пасвик. На озере Имандра проведены гадрохимичсские съемки всей акваторш! (февраль, 1993, толь-август, 1993, август, 1994). Мониторшн" ества вод (1-2 раза в месяц) осуществлялся в северной часта Йокостровской андры. На озере Умбозеро в июне 1994 г. проведена пщрохимическая съемка ii акваторш!. На озере Ловозеро в 1994 г. обследована губа Сергевань (зона яши стоков рудшпса Карнасурт) и прилегающая акватория. Система реки :вшс (включая озеро Куэтсъярви, вбирающего стоки к-та "Печенгашпсель") ia обследована в августе 1993-1994 it.

Для изучения биоаккумулящш тяжелых металлов производился отлов 5ы как в озерах, испьпъшагощих нагрузку сточных вод предприятий, так и в pax, подвергающихся аэротехногенному загрязнению.

Рис.1. Схема точек гидрохимического опробования иа террито] Кольского Севера (на крупных озерах выделены зоны, по которым дае характеристика качества вод)

В период гидрохимических съемок отбор проб воды осуществлялся в иерхностном и придонном (при глубине > 3 м) слое пластиковым батометром в 'и[этиленовые бутыли. Параллельно определялись прозрачность и температура ты. Химико-аналитическая программа включала следующие определения: рН, жтропроводностъ, цветность, аммоний-ион, сумма шпратов и нитритов, азот ицш, фосфаты, фосфор общий, крешпш, окисляемость, щелочность, сульфаты, приды, калий, натрий, калышй, маппш, никель, медь, кобальт, щпгк, омшшй, стронций, железо, марганец.

Все анастатические методы определения ociiobih>ix гидрохимических >аметров приведешл в соответствие с международными стандартами (Standar! •tliods..., 1975). Для контроля качества измерешш рН, щелочности, ицентратшй хлоридов, сульфатов, тцелочтгых и щелочноземельных элементов кшьзовался спещгализироватпгый компьютерный пакет, включающий оценку rauca ионов, а также измерешюй и расчетной электропроводности.

Начиная с 1992 года коллектив участвует в интеркалибровках, вводимых инсппуюм ISPRA (Италия) в рамках международной программы цепка и мотшторшгг закнслешгя рек и озер" (Intercomparison... 1993, 1994, )5). Расхождение с аттестованными значениями не превышает 10% (табл. 1).

ifrnnia 1. Результаты шгтеркалибровки 9509, проведенной в рамках программы "Оценка и мониторинг закисления рек и озер"

Параметр Проба А Проба В

Результат Среднее значите Результат Среднее значение

5.02 5.09+0.15 6.02 6.07±0.17

ектропроводность, mS/m 1.80 1.80+0.14 2.40 2.34+0.13

)х, мкг/л 51 57±б 162 158+9

мг/л 0.95 0.83±0.14 0.79 0.67+0.11

'4, мг/л 2.30 2.30+0.17 5.10 5.28±0.34

, т/л 0.77 0.88±0.12 1.42 1.59±0.20

мг/л 0.22 0.19+0.02 0.80 0.83±0.10

, мг/л 1.18 1.20+0.15 0.89 0.90±0.08

мг/л 0.51 0.52±0.05 0.20 0.20±0.03

исл.Мп, мгО/л 12.4 12.4+1.4 6.1 5.54±0.43

мкг/л 270 270±36 180 170±22

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ АЭРОТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

Под влиянием аэротехногенной нагрузки на водосборы нроизопг изменения ионного состава поверхностных вод, связанные с высоким урошк выпадения антропогенной серы: вокруг металлургических комплексов 1-3 гБ/] год, в среднем для региона 0.7-1 гБ/м2 год (Макарова, 1991, Мо1$еепко, 1994). I большей части территории в анионном составе вод преобладают сульфа! техногешюго происхождештя (рис.2). При этом в индустриальных центрах, наря. с увеличением концентрации 5042\ происходит и нарастание общ» минерализащш вод за счет увеличения содержания катионов - Са2+, М^г2т, N3* К+. Эго связано как с пылевой эмиссией, так и с вымыванием катионов основных и ультраосновных коренных пород, которые распространены - центральном и северо-западном индустриальных регионах. Данные 1995 показывают снижение содержания сульфатов ъ водах с 2.5 до 1 мг/л в наибал удаленных от источников загрязнения районах и с 9.4 до 3-6 мг/л индустриальных районах (табл.2).

Таблица 2. Гидрохимические показатели озер различных районов Кольского Севера, 1995 г.

Районы Показатели северозападный центральный западный южный северный ВОСТОЧНЫ1

рН 6.66 6.73 6.84 6.52 6.42 6.23

Электропр., 4.2 3.2 2.9 2.9 3.3 2.4

мСм/см

Щелочн., 121 143 168 119 61 60

мкэкв/л

6.63 2.99 2.61 2.09 3.11 1

СГ,мг/л 3.42 1.83 0.97 1.19 4.82 2.44

Са^+,мг/л 2.92 2.67 2.67 1.95 1.28 1.21

1.03 0.79 0.87 0.71 0.73 0.61

Иа+,мг/л 2.96 1.93 1.55 2.19 3.19 2.0

К+,мг/л 0.40 0.50 0.43 0.42 0.3 0.24

№,мкг/л 13.5 1.2 0.6 0.5 0.7 0.7

Си,мкг/л 2.6 1.2 0.5 0.6 0.8 0.7

А1,мкг/л 20 56 39 45 69 88

Рис.2. Содержание сульфатов (мхзхвУл, после коррекции на морские

а эр о» о ли) в пгкрргностных кодах Кольского Севера, 1995 г.

В местах распространения грашгпю-гнейсовых формаций за пределами некой эмиссии (в отдаленных от индустриальных не троп районах, а также на мышенностях) высокие концентрации сульфатов сопровождаются снижением иочности и содержашм основных катионов. В ряде случаев щелочность ишмает нулевое значение и ашюшгый состав контролируется серной иготой. Содержашге азотной кислоты не имеет дня Кольского Севера сколь-)удь заметного значеши - на большей части региона содержание шпратов 1 /л. В заболоченных местностях и лесных озерах воды обогащены гумусом, ержатше органического аниона может достигать 30% .

Малые озера (< 1 км2) наилучшим образом отражают атмосферные 1адешш загрязняющих веществ и являются наиболее уязвимыми по отношению к лотным нагрузкам. Из 450 обследованных в 1995 г. озер 26% были закислены [<6) и 30% находились в критическом состояшш, коща щелочность 50 мкэкв/л. :мотря на тенденщпо к снижению содержания сульфатов в поверхностных водах

закисление вод в последние 5 лет сохраняется на прежнем уровне как следствие летнего воздействия на водосборы кислотообразующих веществ.

Феномен эпизодического закислеши вод малых ручьев в пер! половодья имеет повсеместное распространение. Снижение рН воды щелочности бьшо нрослежено на 7 ручьях, расположетшых в раздан ландшафтных условиях.

Наиболее низкие показатели оргаштческого вещества характер™ , горной и полярной гундрСгабл. 3).

Таблица 3. Содержание органического вещества и биогештых элементов озе] различных ландшафтпо-географнческих зон Кольского полуострова

Районы Горная Полярная Лесотундра Тайга Заболочешш

тундра тундра местность

Цветность,® 10 24 36 66 148

РОВ, мгС/л 1.17 2.89 3.71 6.5 11.8

51, мг/л 2.35 0.22 3.18 3.26 2.60

Робщ., мкг/л 4 8 7 6 10

ГО4, мкгР/л 1 1 2 1.5 3

N06111.,мкг/л 133 569 499 441 268

NOз,мкгN/л 5 1 12 26 20

Бе, мкг/л 11.5 56 42 59 397

По мере продвижения к югу - зонам лесотундры и тайги - содержа органического вещества возрастает (до 6-12 мг/л). Территориаш распределение содержания Р0бщ и ИОз повторяет закономерности распредели органического вещества, что подтверждает их связь с развитием почве! растительного покрова на водосборе. Таким образом, уровень содержа органического вещества и биогенных элементов определяется характе водосбора. Прослеживается общая тенденция обогащештя вод органическ веществами и биогенными элементами с севера на юг по мере развития почва растительного покрова.

ГЛАВА 4. ИЗМЕНЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОД КРУПНЫХ ОЗЕР: ИМАНДРА, УМБОЗЕРО, ЛОВОЗЕРО И ОЗЕРНО-РЕЧНОЙ СИСТЕМЫ ПАСВИК В УСЛОВИЯХ ИХ

КОМПЛЕКСНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ

Под влиянием длительного поступления сточных вод горнорудных и |егаллургических предприятии природные показатели круппых озер - Имандра, 'мбозеро и Ловозеро существенно пмнсформировались. Взвешегшые вещества, »ступающие со стоками этих производств привели к снижению прозрачности од в зонах их распростраттегагя. По сравнению с 1980 годами, наметилась ендешшя к снижсшпо содержания взвешенных веществ. В губе Белой, куда »ступают основные объемы взвешенных веществ, их содержание в воде пизилось с 11.4 мг/л (1980 г.) до 2.2 мг/л (1994 г.). Соответственно увеличилась 11]х>зрачпость воды с 0.5 до 3 м.

Ионный состав вод озер отражает распространение в водоемах сбросных исокомннералшованных вод предприятий (рис. 3). В плесе Большая Имандра же длительное время превалирующее положение занимают техногенно-ривнесешгые элементы: N3 и БОЛ В озере Куэтсьярви, куда поступают стоки омбинага "Печенгашкель", превалируют 5042" и Са. Многолетняя динамика »нпептраций сульфатов в воде озера Имандра показывает наметившуюся 1тщенцию к их егшжешпо как в воде губы Монче, так и в плесе Бабшгская 1мащра (рис.4).

а! с о з

СбО»

гас I СП.

Рис.3. Ионный состав вод озер Кольского Севера, август 1994г.

1978 1986 1990 1992 1994

■г.Мопче оНокостр. ГЗБабкнск.

Рис.4. Динамика содержания сульфатов в воде оз. Имандра

50 -г 45 С 4П -I

бр общ. кр04

Рис.5. Содержание фосфора в воде озер Имандра, Умбозеро, Ловозерс Куэтсьярви, август 1994г.

Озера Имандра, Куэтсъярви и Ловозеро получают также высокую лчку хозбытовых стоков, которые могут являться источником повышенных иентраций фосфора и азота в водоемах. Максимальные концентрации ||юра отмечаются в локальных участках озер, принимающих стоки городов и •лков (рис.5). Исследования перераспределения форм содержания фосфора по и п 1С и сезонам года показали, что в зимний период преобладает минеральный '¡юр, в летний - связанный: растворенный и включенный по взвеси, что четко □суется с биологическими циклами водоема. В поверхностном слое центрация фосфора несколько выше за счет его минеральных форм.

Содержание азота в крупных озерах во всех его формах (аммоний-ион, шы, нитриты, органический и включенный во взвеси) превышает природные ататели. Наряду с природным потоком азота с водосбора и атмосферы, шинельным источником служат хозбытовые стоки и продукты распада .шчатых веществ на водосборах, гае существуют гориые разработки, сенмальные его содержания отмечаются в зонах влияния горнорудных и ¡водств. Сезонная динамика растворенных форм азота повторяет цикл <|юра.

Распределение кремния в водоемах неравномерно. Ошечено резкое кение концсшратш в плесе Большая Имандра, где распространяются ;>ко.\яшерализованные щелочные стоки горнорудных производств с повышенным •ржанием взвесей. Эга взвеси, выполняя рачь центров коагуляции, могут' также ,'обствоватъ осаждению кремния. Снижение концентрации кремния может быгь ке объяснено поглощением его диатомовыми водорослями, их концентрация в этих IX максимальная (Шаров, 1992). Сезонная динамика кремния следует за динамикой воре иных форм фосфора и азота. Низкие значения сохраняются также в сентябре лябре, когда вследствие ветрового волнения увеличивается содержание взвесей и в период может превалировать механизм соосаждення кремния. Многолетние гедовапия, проводимые на оз. Имандра, показали, что среднегодовая концентрация иния в охре постепенно снижается. С 1967 по 1994 г. содержание в воде плеса .островская Имандра упало с 2.19 мг/л до 0.55 мг/л.

Содержание автохтонного вещества в больших озерах Кольского Севера кое (по Окисл.мп), при этом мало варьирует как по сезонам года, так и □нам. Содержание тяжелой аллохтошюй оргшшки (по Окисл-Сг и цветности) азывает также невысокое ее поступление в центральные наиболее крупные >а, окруженные горными массивами.

По сравнению с 1983-1990 гг. (Мопсеенко, Яковлев, 1990) в озерах шдра, Умбозеро и Ловозеро отмечено увеличение концентрашш как общего

фосфора, так и растворенных фосфатов в воде. Таким образом, в больших оч Кольского Севера ряд гидрохимических показателей (увеличение концешр: фосфора, снижение концентрации кремния) указывает на возможность рази процессов эвтрофирования вод отдельных озер и локальных их зон, являют приемниками хозбытовых, сельскохозяйственных и подогретых вод АЭС.

ГЛАВА 5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И АЛЮМИШ1 В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ ПОД ВЛИЯНИЕМ АЭРОТЕХНОГЕННС ЗАГРЯЗНЕНИЯ И В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДА!

Деятельность металлургических комплексов на Кольском Се приводит к повышенному содержанщо ряда металлов, которые поступают как составе пылевых выбросов, так н в составе сточных вод. Положение усугубля - кислотными выпадениями, которые способствуют выносу элементов из нш| развитых здесь медно-тшкелевых, стронциевых, алюминиевых, штановы других геохимических провинций. Приоритетными загрязняющими вещества! токсичным эффектом являются N1 и Си. Область их высоких концентраций ( 20 мкг/л, Си > 5 мкг/л) ограгшчнвается 30-ти км зоной вокруг плав: комбинатов. В севсро - западном районе (район влияния к-та "Печенгашии наиболее часты значения никеля в воде: 15-20 мкг/л, при максимальных до мкг/л (рис. 6). В маленьких закислешгых озерах на юре Куорнукас содерж никеля 70 мкг/л. Высокие значения № характерны и для озер центральной ч Кольского п-ва (район влияния к-та "Североникель"). Медь имеет меньший а загрязнения, ее концентрация в 30 км зоне значительно ниже по сравнен! никелем - редко превышает 10 мкг/л. Типичны концентрации меди менее 1 м Наиболее низкие концетпращш никеля и меди отмечаются в озерах северн восточной часта Кольского п-ва - 0.5-0.7 мкг/л № и 0.6-0.8 мкг/л Си.

В индустриальных центрах (< 30 км вокруг плавилен) содержание Си тесно коррелирует с концентрацией основных катионов, что свидетелю! о распространении тяжелых металлов в составе пылевых выбросов, за пределами они имеют обратную корреляцшо с рН, что может являться еледет вымывания № и Си кислыми осадками из донных отложении и окружак пород.

Рис.6. Содержание кгаселя (мкг/л) в поверхностны* вода* Кольского Севера, 1995 г.

Сточные воды предприятий цветной металлургии являются причиной иышешшх конпентращш № и Си в воде озер Имандра и Куэтсъярви. Анализ иных по содержанию N1 и Си в воде оз. Имандра за многолетний период казывает тенденцию к снижению концентрашш этих элементов как в губе 1)нче, так и в плесе Бабинская Имандра (рис. 7), что по видимому, связано с крашением объема производства на металлургических предприятиях. Однако, сих пор влижше стоков этих производств значительно и но ходу потока спрострапяется на всю акваторию оз. Имандра. Сточные воды горно-бывакшшх и шрно-перерабатывающих производств являются причиной 'вытненных концентраций А1, Ре, $г.

В озере Куэтсъярви отмечены повышенные содержания №, Си, Бг, Мп. В лом концентрашш металлов в озере схожи с наблюдаемыми в зоне И-1 озера ландра. Это совпадение объясняется одинаковым профилем предприятий.

1978 1986 1990 1992 1994

Е^.Монче ПЙокостр. ЩБабиискав

1978 1986 1990 1992 1994

ЕЭ".Монче ПЙокостр. ПБабинская

Рис.7. Многолетняя динамика содержать никеля (а) и меди (б) в в оз. Имандра

Загрязнение водоемов тяжелыми металлами является одним из са'. опасных видов загрязнения из-за их высокой токсичности и способно аккумулироваться в телах гидробионтов (Берман, Вишнь, 1968; Метелев и , 1971, Грушко, 1979; Сейсума и др, 1984; Мур, Рамамурти, 1987). Многие из э элементов в микроколичествах входят в состав тела живых организмов необходимы для их нормальной жизнедеятельности. Их аккумуляция в органи рыб отражает уровень нагрузки металлов на водоем в течение длительн периода.

Установлена высокая аккумулирующая способность никеля в ночках, ни и жабрах, где протекают интенсивные обменные процессы (табл.4). В олыпих концентрациях никель содержится в рыбах из озер Имандра и сьярви, однако тенденция к накоплению никеля в организме рыб (особенно в е) проявляется н в отдаленных районах Кольского Севера, что указывает на [шение фоновых значений элемента в природных водах. Содержание никеля птах и печени сигов из озер финляндской Лапландии, кумжи из оз. Енозеро )'кп из оз.Бабье не превышает 0.3 мг/кг сырого веса, их можно принять к ими к норме для даттых видов. В озерах Имандра и Куэтсъярви содержание мышцах увеличивается до 0.5 мг/кг сырого веса, а в печени - до 1-1.5 мг/ кг но веса. Содержание Ni в мышцах в отдельных случаях может превышать для пищевых рыбных продуктов (0,5 мг/кг) на 10-30%. Наиболее массовое ювание рыб нефрокалыдггозом тесно связано с накоплением никеля в почке iccchko, 1995).

Соли меди являются высокотоксичными веществами, поэтому предельно сшмая концентрация меди в воде рыбохозяйственных водоемов очень кая - 0.001 мг/л. Сравните содержания меди в печени рыб различных озер зало высокие содержания меди у рыб из достаточно чистых районов - озера е. Енозеро, озера Финляндии. В то же время в озерах, испытывающих -'йствие сточных вод медно-шпселевых предприятий, содержание меди в ни рыб (при высоком уровне концентраций никеля в этом органе) игельно ниже. Данное явление было отмечено нами впервые в 1978 г. и верждалось неоднократно в течение ряда лет (Кудрявцева, Моисеенко, 1988). югачная закономерность была позднее подтверждена в работах H.A. улииа (1994) на примере Печенгского района. Можно предположить, что чение содержания меди в печени может бьпъ следствием антагонистических модействий с шпселем или патологическим перерождением органа рявцева, Моисеенко 1988).

Стронций участвует в обмешшх процессах в косшой ткмш. увеличише содержания в окружающей среде вызывает патологические изменения пой ткани (Ковальский, 1974). На Кольском Севере существуют имические провшппш с высоким содержанием стронция - Ловозерские и ииские горные массивы. По уровню содержания стронция в системах низма можно выделить две группы: мягкие ткани - количество Sr менее 5 г сырого веса и костные - более 100 мг/кг. В жабрах стронций нитрируется в хрящевой основе жаберных дуг, они занимают промежуточное )жение. В сигах озер Имандра, Умбозсро и Ловозеро отмечается высокий

уровень Бг во всех системах организма сша ( в почках сигов - от 1 мг/кг сы| веса до 50 мг/кг сырого веса). В озерах, не подверженных влиянию сточных содержание стронция в почках рыб изменяется от 0 до 1 мг/кг сырого вес: скелете рыб содержите стронция в озерах центральной часта полуостров; 400 мг/кг сырого веса. Высокое содержание стронция в оршшзмах рыб в ол центральной части Кольского полуострова объясняется не только техноген воздействием, но и геохимическими особенностями региона.

Таблица 4. Содержание металлов (мкг/г сухого веса) в органах и тканях рыб различных водоемов Кольского Севера

Элемент Орган, оз.Куэт- оз.Имандра оз.Пиренга, оз.Бабье,

ткань съярви Чунозеро, Кочеявр Еиозеро

№ почка 33 25 3.5 2

печень 4.8 2 1.5 1

жабры 12 10 2.5 3

Си почка 73 50 16 6

печень 33 35 50 46

жабры 56 36 3.3 3.5

Ъ\\ почка 406 220 190 120

печень 136 190 206 180

жабры 550 600 280 290

А1 почка 42 120 25 10

печень 51 100 15 20

жабры 5 35 18 3.5

скелет 28 75 20 15

5г почка 6 190 2 1

печень 0.3 5.4 0.5 0.2

жабры 40 147 22 66

скелет 216 830 183 102

Мп почка 20 35 14 4

печень 9.7 12 6.5 4.6

жабры 74 82 44 28

скелет 98 153 31 70

Со почка 30 35 2.7 1.6

печень 1.8 9 1.5 1.1

жабры 18 2 2.9 3.5

В последние годы в южных районах Скандинавского п-ова и на востоке |Ш0Й Америки возгшкла проблема накопления алюминия пресноводными /мгонтами в связи с вымыванием его кислыми осадками из почв водосборов \an et al., 1990; Herrman, Baron, 1980). Наибольшее содержание Al в ппме рыб отмечается в ночке, жабрах и скелете. При этом выделяется губа я оз. Имандра, где содержание А1 в жабрах в десятки раз выше по сравнению yiHMH озерами. Мы предполагаем, что аккумуляция А1 в оргашгзме рыб та с содержаниями этого элемента во взвешенных формах. Этот же вывод иерждают и норвежские специалисты (Rosseland, Blakar, 1992; Rosseland et )95).

Исследование биоаккумуляции других элементов; Со, Zn, Мп позволяет )!пъ лишь об уровне их содержаний в организме рыб; столь отчетливых иомерностей распределения их в оргшшзме рыб не наблюдается.

ВЫВОДЫ

1. Загрязнегше поверхностных вод Кольскою Севера обусловлено как техногенным загрязнением водосборов, так и непосредственным сбросом ных вод в водные объекты. Высокая пагрузка сульфатов на водосборы юдит к изменению соотношения сульфатов и гидрокарбонатов в рхностных водах. Сульфаты занимают превалирующее положегше. В льтате снижения объемов производства в последгше годы наметилась ешщя к сгшжегшю содержания сульфатов в водоемах.

2. Закислеггае вод развивается вследствие нагрузки кислотообразующих _'С1в (сульфатов) гга водосборы и нарушетшя природного поступления юнов с водосборов. Из 450 обследованных в 1995 г. озер 26% были [слены (рН<6), а 30% находились в критическом состоянии (ANC < мкэкв/л). могря на наметившуюся тенденцию к снижештю содержашш сульфатов в : рхностных водах в течение последних 5 лет, интенсивность закисления вод 1аняется, что является следствием 40-летней нагрузки сульфатов на >сборы.

3. Появлегше кислотных эпизодов на ручьях в период половодья имеет :еместное распространение па территории Кольского Севера. Основными торами, обусловливающими депрессию рН в период половодья, являются: 5авлеште более кислыми снеговыми водами; вытеснение слабых кислот более ьными; усилештьш вьпгос легкой фракшш оргатшческих кислот из лесгтьтх :истем.

4. Поступление в водоемы сточных вод горно-металлурпгчес предприятий повышает мшгершшзащгю вод, изменяет соотношение ochobi ионов, снижает прозрачность. Дашпле процессы, как правило, сопровожд токсичное загрязнетше вод. Вследствие снижегшя нагрузки сточных вод водоемы наметилась теггдеггция к снижешпо минерализации в оз. Имандра.

5. Поступление хозбыговых стоков в водоемы привело к увеличе1 содержания фосфора и азота в локальных участках водоемов. Их сезон динамика согласуется с лимническими процессами в субарктических озе| Среднегодовая концентрация кремшш в озере постепешю снижается, с 1967 1994 г. содержание Si в воде плеса Йокостровская Имандра упало с 2.19 мг/л 0.55 мг/л. Содержание органического вещества в больших озерах Кальск Севера низкое, при этом мало варьирует как по сезонам года, так и районам.

6. Токсичное загрязнетше водоемов металлами обусловл - деятельностью металлурптческих предприятий. Для Кольского реш

приоритетными токсикантами являются тяжелые металлы. Ареалы их высо когщентраций (Ni 20 мкг/л, Си 5 мкг/л) ограштчиваются 30 км зоной вок плавилен за счет воздуцгных переносов, а в озерах-приемниках сточггьгх тяжелые металльг могуг распространятся по ходу потока гга расстоятше до 100

7. У рыб в районах влтгяштя выбросов промышленных прсдприя происходит аккумулящтя Ni, Cu, Sr и Al во всех сггстемах оргатгизма, при э максимально в тючках, печегш и жабрах, где протекают шгтенсггвггые обмен процессы.

По материалам диссертации оггубликовацьт следуюггпге работы:

1. Кудрявцева Л.П., Моисеенко Т.И. Закономерности распределе тяжельгх металлов в органах гг тканях сига ггз различных водоемов Колье* Севера. Антропогенное воздействие гга экосистемы Кольского Севера. Анап Изд. Кольского филиала АН СССР, 1988. С. 89-94.

2. Моисеенко Т.И., Кудрявцева Л.П. Уровгпг содержашгя тяже, металлов в радужной форели, выращиваемой на подогретых водах А Экология, биологическая продуктггвность гг проблемы марикультуры Бареш моря. Тез. докл. II Всесогозн. коггф. Мурманск, 1988. С. 234-235.

3. Moiseenko Т., Kudrjavtseva L. The regularities of the heavy mi accumulation in organism system of fresh water fishes and pathological proce; Excess and deficiency of trace elements in relation to human and animal hcalL Arctik and Subarctik region. Nordic Concil Academy of Science and Letters, 199( 27-81.

4. Мопсеенко Т.Н., Яковлев В.А., Кудрявцева Л.П. Токсикологические скш аккумулящт тяжелых металлов в водных экосистемах Кольского ера. Вторая всесоюзная конференция по рыбохозяйс геенной токсикологии. 1кт-Петербург, 1991. С. 55-57.

5. Moiseenko Т., Lukin A., Kashulin N., Kudrajvtseva L. Airborne laminants by heavy metals in (lie freshwater ecosystem of the Kola Subarctik ■ion (Russia). Ecological Effects of Arctic Airborn Contaminants. International nposium, p. 103.

6. Moiseenko T., Mjedle M., Brandmd T., Brettum P., Dauvalter V., Kagan Kashulin N., Kudijavtseva L„ Lukin A., Sandimirov S., Traen T., Vandysh 0., covlev V. 1994. Pasvik River Watercours, Barents Region: Pollution Impact and ilogical Responses. Oslo and Apatity. Investigation in 1993. INEP-NIVA report 044, 87 p.

7. Rodushkin I., Moiseenko T., Kudijavtseva L. Aluminium in the Surface lei of Kola Peninsula. Environmental and Heals related to the Production of minium, Bergen, Norwey, p. B-4.

8. Hovind H., Traaen T., Kudijavtseva L.P., Roduslikin l.V. Intercalibration )7, INEP Part, in International Co-operative Programme for Assessment and uiitoiing of Acidification of Rivers and Lakes, NIVA, Oslo, Norway, 1993, p. 43.

9. Mosello R., Bianchi M., Geiss H„ Kudijavtseva L.P., Rodushkin l.V. >UACON-MedBas "Acid Rain Analysis", Ispra, Italy, 1994, p. 39.

10. Mosello R., Bianchi M.. Geiss H., Kudijavtseva L.P., Roduslikin l.V. )UACON-MedBas "Acid Rain Analysis", Ispra, Italy, 1995, p. 44.

11. Moiseenko T.I., Kudijavtseva L.P., Rodushkin I.V., Lukin A.A., shulin N.A., Dauvalter V.A. Airborne Contaminants by Heavy Metals and lminium in the Freshwater ecosystems of the Kola Subarctic Region (Russia). -The . Tot. Environ., v.160/161, 1995, p. 715-727.

12. Rodushkin I.V.,Moiseenko T.I., Kudijavtseva L.P. Aluminium in Surface iter of Kola Peninsula. -The Sci. Tot. Environ., v. 163, 1995, p. 55-59.

13. Rodushkin I.V., Kudijavtseva L.P. Analysis of heavy metals in water »pies// Thez. of Symp. Development of environmental techology in the Barents à on, Kemi, Finland, 1995, p. 5.

14. Moiseenko T.I., Roduslikin I.V., Kudijavtseva L.P., Vdovichev A. ;chanisms of epizodic acidification and its effects on speciations of trace elements streams in Kola North, Russia // Acid Rain'95?, Thez. of the conference, 26-30 le, 1995, p. 364.

15. Rodushkin I.V.,Moisecnko T.I., Kudijavtseva LP. Changing in I elements speciation in Kola North surface waters during snow melt // Acid Rain Thez. of the conference, 26-30 June, 1995, p. 361.

16. Моисеенко Т.И., Кудрявцева Л.П. Никель в поверхностных н< Кольского Севера, его аккумуляция и токсические эффекты. Пробл химического и биологического мониторинга экологического состоягшя вон объектов. Изд-во КНЦ РАН, 1995 с. 25-37.

17. Моисеенко Т.Н., Родюишш И.В., Даувальтер В.А., Кудрявцева . Формирование качества вод и донных огложешш водоемов арктичса бассейна в условиях антропогенных нагрузок. Апатиты. Изд-во Колье; научного центра ( в печати), 15 усл.изд.