Исследовано накопление токсичных элементов в озерах Севера

Исследователи говорят, что в течение предшествующего столетия резко увеличилось антропогенное поступление элементов в окружающую среду, которое связано со все возрастающими объемами добычи металлов и их рассеиванием в окружающей среде.
Многие отдаленные от промышленных центров районы накапливают в окружающей среде металлы и металлоиды. В снежном покрове Гренландии и высокой Арктике обнаружены повышенные концентрации таких опасных элементов как Hg, Cd и Pb.

Угроза нарастания содержаний металлов, связана с тем, что, попадая в окружающую среду, они включаются в биогеохимические циклы и накапливаются в живых организмах, включая человека, оказывая токсическое действие на них. Цель работы ученых — определить особенности распространения металлов и металлоидов в водах суши арктического бассейна трех крупных арктических регионов и дать оценку антропогенного нарастания уровней содержаний элементов в водах суши с использованием фактора обогащения вод металлами.

Статья «Геохимические закономерности распространения элементов в водах озер арктических регионов» ученых Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского РАН, и ТюмГУ вышла в журнале «Геохимия». В основу работы легло обобщение результатов оригинальных исследований химического состава малых озер тундры и лесотундры на Европейской России (ЕР, Кольский регион – 35 озер), Западной Сибири (ЗС, Ямало-Ненецкий регион – 52) и Восточной Сибири (Норильский регион – 12).

Химический состав вод озер исследованных территорий арктической зоны имеет как общие характеристики, так и специфические черты, которые обусловлены особенностями геохимической структуры водосборов и различиями антропогенной нагрузки. Все озера характеризуются как низкоминерализованные с низкими содержаниями биогенных элементов.

Наиболее высокая минерализация характеризует воды Норильского региона, как следствие близости расположения исследованных озер к промышленной зоне. По минерализации и значениям рН воды Ямало-Ненецкого и Кольского регионов крайне вариабельны согласно разнообразию геологической структуры их водосборов. На Кольском Севере и на севере Западной Сибири встречаются закисленные озера с низкими значениями рН, высокой прозрачностью вод и большими содержаниями сульфатов. Для заболоченных водосборов характерны озера с высокой цветностью вод.

Влияние производств концерна «Норникель» проявилось в повышенных концентрациях Ni и Сu в озерах Норильского и Кольского регионов. Содержания Al, Cd, Cs, и Se самое высокое в северных водах арктической зоны Европейской территории. Известно, что кислотные осадки, которые здесь зарегистрированы, приводят к более интенсивному выщелачиванию элементов из подстилающих пород.

Самые высокие концентрации Pb выявлены в водах озер вокруг Норильского комбината, что отражает влияние промышленно урбанизированного комплекса. Для вод озер Западной Сибири характерны более высокие содержания также Cu, V, Sb и As. RDA-анализ продемонстрировал различия в сродстве микроэлементов к основным физикохимическим параметрам вод.

Щелочные и щелочноземельные металлы характеризуются высоким сродством к электропроводности для всех регионов, и это — закономерное явление при формировании состава природных вод. Для вод озер Кольского и Норильского регионов доказано высокое сродство Ni, Cu, Co и других переходных металлов к содержаньям сульфатам, что может быть объяснено техногенными выбросами медно-никелевых комбинатов техногенных сульфатов, а также геохимическими особенностями водосборов этих регионов.

Для оценки антропогенного влияния на воды исследованных территорий ученые рассчитали фактор обогащения вод элементами. Самые высокие значения EF получены для Норильского региона (ВС) по металлам: Re, Ni, V, Cu, Cd, Mo, Sb. Для вод ЗС в зонах тундры и лесотундры наибольшие факторы обогащения для Pb, V, As, Sb и особенно Mo. В озерах зоны тундры и лесотундры ЕР более высокие значения ЕF для Ni, Cd, As, Sb и особенно Se, что отражает влияние промышленной деятельности в этом регионе.

Расчет фракции выброса продемонстрировал его высокую эффективность для оценки обогащения вод редкими элементами, включая и высокотоксичные. Поэтому, несмотря на то, что содержания токсичных элементов не превышает нормативы качества вод, материалы исследователей продемонстрировали глобальное нарастание содержаний элементов в водах суши, которые включаются в биогеохимические циклы элементов в арктических регионах и могут накапливаться в живых организмах и оказывать токсическое действие. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ.