Введение к работе
Актуальность темы. Проблема загрязнения поверхностных вод тяжелыми металлами (ТМ) приобретает все большую актуальность вследствие их токсичности, способности длительное время функционировать в экосистемах и аккумулироваться в живых организмах. Кольский полуостров интенсивно загрязняется ТМ. Здесь сосредоточены мощные металлургические предприятия: комбинаты "Печенганикель" и "Североникель", перерабатывающие высокосернистые медно-никелевые руды Норильского горно-обогатительного комбината, атакже Олене-горский ГОК, произюдящий железный концентрат. Сотни тонн ТМ поступают со стоками и атмосферными выбросами горно-промышленного комплекса. Наряду с загрязнением ТМ, происходит закисление территорий водосборов и озер. Это приводит к повышению мобильности ТМ в экосистеме и увеличению токсичности и биоаккумуляции. Экологическое действие ТМ и кислотообразующих соединений, таким Образом, тесно взаимосвязано. Значительная часть ТМ, выпадающих на территорию водосборов, связывается и захороняется в донных отложениях озер. Поэтому их содержание в седиментах характеризует суммарную пагрузку, позволяет определить источники загрязнения и установить исторические тренды, т.е. является индикатором мониторинга. В то же время, содержание ТМ в донных отложениях озер Кольского полуострова оставалось практически неизученным. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы, связанные с познанием закономерностей аккумуляции и распределения ТМ в донных отложениях озер в условиях антропогенных нагрузок. Оценка экологической опасности токсичных ТМ для экосистем озер необходима при планировании и реализации природоохранных мероприятий.
Цель работа заключается в выявлении закономерностей распределения ТМ в донных отложениях озер под воздействием антропогенного загрязнения водоемов, определение экологической опасности, создаваемой ТМ, для водных экосистем.
Задачи исследований:
-
Изучить природные факторы формирования качества поверхностных вод Кольского полуостроваиустановить источники антропогенного поступления ТМ в водоемы и степень их влияния.
-
Определить фоновые концентрации ТМ для донных отложений озер
Кольского Севера.
-
Исследовать аккумуляцию ТМ в седиментах во временном интервале на основе определения вертикального распределения их концентраций как отражения истории естественных нагрузок на водосборы озер.
-
Установить зависимость содержания ТМ в воде исследуемых озер от их концентраций в поверхностных слоях донных отложений.
-
Изучить закономерности территориального распределения концентраций ТМ в поверхностных слоях донных отложений озер, установить зависимости их концентраций с удалением от источника загрязнения.
-
Определить уровень загрязнения донных отложений озер ТМ и подсчитать количественные значения индекса экологического риска, создаваемого ТМ в донных отложениях для водных экосистем.
Для исследования оценки экологического состояния водоемов выбрали следующие ТМ: Ni, Си, Со, Zn, Pb, Cd и Hg. Эти элементы являются одними из основных загрязняющих веществ на Кольском Севере, вследствие наличия мощных предприятий горно-металлургического комплекса, урбанизации и разветвленной сети автомобильных и железных дорог. Также определялись концентрации Fe, Мп и А|, играющих важную роль в процессах адсорбции ТМ.
Личный вклад автора. В основу работы положены исследования автора, проводившиеся в 1989-1994 г.г. и обобщенные в ряде статей и отчётов. Научные разработки, определившие структуру и основные положения диссертации, а также проведение первичной обработки и химических анализов проб донных отложений, выполнены автором самостоятельно.
Теоретическое значение и научная новизна. На основе исследований донных отложений более ста озер Северной Феноскандии установлены закономерности территориального и вертикального распределения ТМ в зависимости от вида и удаленности антропогенных источников загрязнения. Определены фоновые концентрации ТМ в седиментах озер Кольского региона. Установлено распределение концентраций ТМ в толщах донных отложений на фоне восстановленной истории антропогенных нагрузок на водосборы озер. Выявлено влияние закислення озер на содержания ТМ в донных отложениях. Получена зависимость распределения концентраций ТМ в поверхностных слоях донных отложений озер с расстоянием от источников загрязнения. Определены критерии оценки коэф-
фициента (Ct) и степени загрязнения (CJ донных отложений озер ТМ и рассчитаны их количественные значения для исследуемых озер. Установлены критерии оценки токсичности ТМ на основе количественного определения значений индекса экологического риска (RI). создаваемого ТМ в донных отложениях для гидробионтов. Рекомендован ряд показателей для оценки экологического состояния пресноводных экосистем Севера.
На зашиту выносятся: 1. Закономерности накопления ТМ в современных донных отложениях озер территорий Субарктики, подверженных влиянию атмосферных выбросов и стоков предприятий цветной металлургии.
-
Определение влияния закислення озер на концентрации металлов в донных отложениях.
-
Адаптированная применительно к региональным условиям Кольского Севера методика определения индекса экологического риска Хокансона (RI) для оценки качества поверхностных вод.
Практическая значимость. Результаты исследований были использованы для:
-
проведения экологической экспертизы я принятия согласованных природоохранных решений по снижению выбросов металлургическими комбинатами;
-
экологического обоснования необходимости реконструкции металлургических комбинатов "Печенганикель" (1991) и "Североникель" (1992). Они вошли в отчеты совместной российско-норвежской экспертной группы проблем загрязнения поверхностных вод приграничных территорий между Россией и Норвегией, подготовленных для Министерств Экологии России и Норвегии.
Публикации и апробации работы. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ.
Материалы диссертации доложены на ряде Всесоюзных и региональных научных конференций: "Проблемы охраны окружающей среды Севера" Всесоюзной научной конференции молодых ученых и специалистов (Мурманск, 1990), "Актуальные проблемы биологии и рациональное природопользование" Республиканской конференции молодых ученых и специалистов (Петрозаводск, 1990), "Проблемы изучения рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря" V Региональной конференции (Петрозаводск, 1992), а также на международных симпозиумах: "Symposium on the State of the Environment and Environmental Monitoring in Northern Fennoscandia and the Kola Peninsula" (Rovaniemi,
Finland, 1992), "International Symposium on the Ecological Effects of Arctic Airborne Contaminants" (Reykjavik, Iceland, 1993).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы и приложения, содержит 34 таблицы и 44 рисунка. Список литературы включает 272 названия (146 иностранных). Текст работы изложен на 121 странице. Общий объем работы- 200 страниц.