Апатитские ученые изучили процессы биогеохимической миграции редкоземельных элементов

Кольский полуостров можно считать уникальной территорией для моделирования процессов, происходящих на Земле в связи с деятельностью человека. Здесь сосредоточено множество горнопромышленных и энергетических предприятий, в частности, Кольская атомная электростанция. Ее реактор охлаждается с помощью системы перекачки воды из одного плеса озера Имандра, на берегу которого она располагается, в другой.

Плес Экостровская Имандра, откуда забирают воду для охлаждения, загрязнен значительно сильнее, чем Бабинская Имандра, а температура воды в канале достигает летом 26 градусов, в то время как приповерхностные воды всей Имандры не прогреваются выше 21. Таким образом, сбросной канал Кольской АЭС можно рассматривать как макет современного влияния человека на арктические водоемы: индустриальное загрязнение и аномальное прогревание воды считается одним из наиболее опасных и влиятельных факторов последних десятилетий.

Сотрудники Института проблем промышленной экологии Севера более тридцати лет изучают этот канал и место его впадения в Бабинскую Имандру: состав флоры и фауны, температурный режим, накопление тяжелых металлов в донных отложениях и телах рыб. В новом исследовании они обратили внимание на высшую водную растительность. Статья об этом исследовании опубликована в журналах Geochemistry International и «Геохимия».

В месте впадения канала в озеро экологи отбирали воду и водные растения: рдест злаколистный (Potamogeton gramineus), уруть очередноцветковую (Myriophyllum alterniflorum) и водный мох фонтиналис противопожарный (Fontinalis antipyretica). Затем методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой максимально полно определили химический состав воды и тканей этих растений. Полученные результаты позволили проследить, какие элементы наиболее и наименее активно усваивают водные растения.

Лучше всего переходили из воды в растения алюминий, титан, железо и церий — их концентрация в тканях растений была на пять-шесть порядков выше, чем в воде. Натрий, кальций, калий и магний, чье содержание в воде было наибольшим, накапливались наряду с оловом, бором, кадмием и мышьяком гораздо менее активно. Их концентрация в растениях достигала значений на два-три порядка большее, чем в воде.

Полученные данные полезны для оценки физиологических особенностей водных растений и эффективности очистки воды с их помощью. Больше всего исследованные растения концентрируют алюминий, титан, железо, церий, ванадий, иттрий, празеодим и лантан, причем в теплых водах биоаккумуляция намного эффективнее — на порядки выше, чем в других водоемах.

От меди и других тяжелых металлов лучше очищают воду уруть и рдест, при этом мох фонтиналис живет достаточно долго и успевает за счет этого связать большее количество элементов от алюминия до стронция. Ученые также выяснили, что ранее не принимавшееся во внимание связывание редкоземельных металлов гуминовыми комплексами имеет большое значение для понимания биогеохимической роли растений в пресных водоемах.

Результаты работы могут лечь в основу нового направления исследований по геоэкологической оценке распределения химических элементов в находящихся под влиянием промышленности арктических озерах, биоиндикации и биологической очистке водоемов.