ФОРМИРОВАНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ АНОМАЛИЙ В СОВРЕМЕННЫХ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ
1, 1, 2, 1, 1, 1,
1ФГБУН Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН, г. Петрозаводск
2ФГБУН Институт геологии и минералогии им. СО РАН, г. Новосибирск
Онежское озеро - второе по величине озеро Европы, расположенное в зоне сочленения двух геологических структур (Балтийского щита и Русской платформы) и отличающееся гетерогенностью экосистемы, обусловленной сложным строением котловины.
Задача исследования состояла в том, чтобы изучить проявления геохимических аномалий на границе вода-дно в Онежском озере, формирующихся под влиянием природных и антропогенных факторов. Исследован химический, газовый, изотопный состав придонных вод и донных отложений, подверженных влиянию речных вод, сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности, хозяйственно-бытовых городских сточных вод, а также участков дна в районах субаквальной разгрузки подземных вод и в районе покмарков, достигающих зоны контакта донных отложений и вод озера. Проведено сравнение с распределением химических элементов на границе вода-дно в тех же лимнических зонах озера, где обнаружены аномалии, но воздействия, вызывающие их образование, минимальны.
Ретроспективный анализ показал, что в условиях железо-гумусо-кремневого накопления процессы рудообразования в донных отложениях Онежского озера происходят в районах с малыми скоростями осадконакопления. Железо-марганцевые образования в виде слоек и корок (содержание Fe и Mn достигает 60 и 12 %, соответственно) образуются преимущественно в профундали и являются следствием коллоидных явлений и окислительно-восстановительных процессов в ходе диагенетических преобразований осадка. Необходимо отметить, что поверхностный слой таких донных отложений как правило, обогащен микроэлементами (Zn, Pb, Ni, Cu, Cd, Co, Sb, коэффициенты обогащения 1.5-3). Изучение их вертикального распределения в колонке донных отложений Петрозаводской губы в зоне влияния р. Шуя показали, что в результате различных землеустроительных мероприятий на территории водосбора поступление в донные отложения таких элементов как Fe, Mn, V, As, Cd значительно увеличилось. Наибольшие изменения произошли в накоплении Mn (среднее содержание в илах залива за последние 50 лет увеличилось с 0.4 до 1%, концентрация в пороховидной руде достигает 19%). Высокие концентрации тяжелых металлов наблюдаются в осадках прибрежной зоны г. Петрозаводска, что является примером влияния селитебной территории на формирование донных отложений. Газонасыщенные поверхностные осадки "покмарков" в Петрозаводской губе не содержат высоких концентраций металлов, но в отличие от донных отложений озера, формирующихся в окислительной среде и имеющих окисленный поверхностный слой, эти донные отложения имеют восстановительный характер.
В отдельных районах озера (Уницкая губа, залив Большое Онего) выделены зоны с аномальным распределением показателей (электропроводность, сульфаты, СО2, микрокомпоненты, рН) в придонном слое, что может свидетельствовать о субаквальной разгрузке подземных вод. В поверхностном слое донных отложений этих зон происходит дифференциация микроэлементов с их накоплением в твердой фазе и поровых водах. Геохимические аномалии малоконтрастные, но постоянны во времени.
Необходимо отметить, что обнаруженные природные газовые и рудные аномалии и аномалии, формирующиеся под влиянием подземных вод, не оказывают значимого воздействия на газовый и солевой состав вод озера, но негативно влияют на бентические организмы.
Наибольшее влияние на химический состав воды и водные сообщества имеют донные отложения, сформированные под влиянием взвешенного стока ЦБК в Кондопожской губе. Они содержат аномально-высокие концентрации органического вещества и биогенных элементов: концентрация Сorg достигает 40%, Norg - 1%, С:N (до 44) и C:Р (до 400), высоко содержание фенолов (до 55 мкг⋅г-1), лигносульфонатов (до 600 мкг г-1). Донные отложения отличаются визуально (рыхлая масса черных, грязно-серых тонов, в колонке можно различить пузырьки газа). Осадки имеют восстановительный характер (низкие Eh и рН до -190 мВ и 5.2, соответственно). Придонные слои воды испытывают постоянный дефицит кислорода, величины потребления кислорода донными отложениями очень высокие (до 4гО2м-2⋅сут-1). Донные отложения характеризуются высокой внутренней нагрузкой. Поступление минеральных веществ в воду достигает 1.3 г⋅ м-2⋅сут-1, поступление фосфора соответствует уровню высоко эвтрофного водоема (10 мгР⋅м-2сутки-1). Интенсивно-загрязненные осадки занимают около 20 км2 дна в вершинной части залива, а влияние органического и биогенного загрязнения на экосистему водоема прослеживается по донным отложениям не только во всем заливе, но и в открытой части Онежского озера. Исследование выполнялось при поддержке РНФ № 16-17-10076 (40%), РФФИ № 11-05-01140 (30%), темы НИР 82 № 000-2014-0012 (30%).
