ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЁР ОРОНО, ВЯТИТЕРЬЕВО, СЕБЕЖСКОЕ И БЕЛОЕ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «СЕБЕЖСКИЙ»

А. В. Горбунова, П. С. Зеленковский, Т. В. Понамарчук, В. Р. Хохряков

СПбГУ, г. Санкт-Петербург, сот

REGULARITIES OF ТНЕ DISTRIBUTION OF HEAVY METALS IN ТНЕ BENTHAL DEPOSITS ОР LAKE ORONO, VYATITEREVO, SEBEZHSKOYE AND ВЕLОЕ ОР SEBEZHSKY NATIONAL PARK

А. У. Gorbunova, Р. S. Zelenkovsky, Т. V. Ponamarchuk,

V. K. Khokhryakov

Saint Petersburg State Universily ofRussia, St. Petersburg

Аннотация. В работе представлены результаты исследования распределения содержаний тяжелых металлов в донных отложениях системы озёр национального парка «Себежский» Псковской области. Дана оценка их распределения для озёр Ороно, Себежское, Белое и Вятитерьево. Анализ на тяжелые металлы проведен рентгенофлуоресцентным. В результате работ было выявлено незначительное влияние селитебной зоны на систему озёр. Был определен фоновый уровень содержаний тяжелых металлов.

Ключевые слова: тяжелые металлы, Донные отложения, Национальныи парк «Себежский», мониторинг.

Введение

Донные отложения являются системой, способной накапливать и хранить информацию о состоянии и изменении геохимических, климатических и других условий внешней среды. Реакция проявляется в трансформации гранулометрического, минералогического и химического составов. Могут меняться окислительное-восстановительные и кислотно-щелочные условия, меняться скорость осадконакопления и т. д. При антропогенном воздействии загрязнение донных осадков оказывает влияние на экологические условия водных бассейнов, рыбопродуктивность. В связи с этим, изучение донных отложений приобретают особую значимость для оценки и контроля состояния водных объектов. Это позволяет получить интегральную оценку состояния исследуемых озер и их водосборной площади [З]. Кроме того, в начале проведения мониторинговых исследований водных объектов одним из наиболее показательных маркеров, свидетельствующих об антропогенном воздействии, является содержание в донных отложениях тяжелых металлов [5, 7, 9, 10].

Регион исследований, объекты и методы

Озёра Ороно, Вятитерьево, Белое и Себежское находятся на территории национального парка «Себежский» (расположен юго-запад Псковской области на границе с Беларусью и Латвией). В центре и на юге парк образован озерно-ледниковыми и флювиогляциальными формами рельефа. Территория находится на водоразделе реки Западная Двина и реки Великая, речная сеть густая. Озера имеют постледниковый генезис и объединены многочисленными протоками [2]. 

На берегу озер Ороно, Вятитерьево и Себежское находится город Себеж. В городе Себеж располагаются ряд предприятий (МУП «Райводоканал», МУП Себежского района «Теплоэнергия»), которые могут быть источниками загрязнений. Близ озер проходят автомобильные дороги. Расположение озёр вблизи антропогенных объектов обуславливает необходимость повышенного внимания к экологическому состоянию водоемов. Донные отложения при оценке состояния водного объекта, контроле загрязнения и мониторинге водной среды играют важную индикационную роль [7, 10]

Материалами послужили поверхностные пробы донных отложений. Пробы отбирали с различных глубин при помощи бентосного дночерпателя Ван-Вина по сети 500 х 500 м. Использовались полиэтиленовые пакеты с этикеткой номера пробы [1]. Отбор, хранение и транспортировка проб производились в соответствии с ГОСТ 17.1.5.01-80 [8]. Сеть пробоотбора размещалась таким образом, чтобы охватить площадь озера (рис. 1).

Рис. 1. Картосхема расположения точек отбора проб донных отложений

Анализ отобранных образцов донных отложений на содержание РЬ, As Cr, Ni, Zn, Си проводили рентгенофлуоресцентным методом с помощью рентгеновского анализатора АР—104. Преимущество данного метода обусловлено возможностью проведения анализа без разрушения образца и ДЛИтельной трудоемкой пробоподготовки. Также проведен статистический анализ результатов [4, 9, 10].

73

Таблица 1

Погрешность, некоторые статистические показатели для М, Cr, РЬ, Zn, Си (ррт)

си 13,15 менее 5 29 52 10,67 370/0

Обсуждение результатов

Содержания тяжелых металлов в донных осадках имеют широкий диапазон. Максимальные значения: Pb-110, Zc-185, Си-52, Ni-120, Ст- 125 ррт, минимальные — ниже порога обнаружения прибора. Содержание мышьяка во всех пробах донных отложений во всех исследуемых водоемах оказалось ниже порога обнаружения (5 ррт). В качестве фона использована медиана по всем исследуемым объектам, так как значения концентраций имеют логнормальное, или нормальное распределение. Это можно заметить по наиболее характерному для селитебных территорий Zn:

Рис. 2. Гистограмма распределения содержания Zn в пробах донных отложений системы озер национального парка «Себежский» (ррт)

На графике (рис 2) ярко выражено нормально распределение для содержаний цинбка, однако оно осложнено несколькими повышенными и понеженными значениями, лежащих вне основной выборки. Повышенные значения приурочены к территории города Себеж и однозначно связаны с антропогенным влиянием. Однако, для исключения ошибки пробы с подобными значениями будут повторно проанализированы.

Для интерпретации результатов и оценки общей картины распределения содержания тяжелых металлов был рассчитан суммарный индекс превышения концентраций над медианой для донных отложений (по сути, является аналогом суммарного индекса загрязнения почв Zc, рассчитываемого по МУ 2.1.7.730-99) [6]. При расчете индекса учитывались все значения, как превышающие фон, так и те, что были ниже его. Данный показатель удобен для расчета геохимической неоднородности бассейнов.

На основании анализа картосхемы распределения Zn и суммарного индекса превышения концентраций тяжелых металлов над медианой стоит отметить, что высокие концентрации Zn в пробах донных отложений на озере Себежское, как и ожидалось, приурочены к центру города Себеж и расположенной в нем автомобильной дороге.

Рис. 4. Картосхема распределения суммарного индекса превышения концентраций над медианой в пробах донных отложений системы озёр национального парка «Себежский»

Рис. 3. Картосхема распределения концентраций Zn в пробах донных отложений системы озёр национального парка «Себежский» (ррт)

Повышенные содержания цинка может быть связано как с природными (концентрируется при разложении органических веществ, поскольку он входит в зольный состав растений и микроорганизмов), так и антропогенными факторами. Высокие значения цинка также могут свидетельствовать о нахождении исследуемых водных объектов в селитебной зоне. Анализируя картографический материал можно однозначно утверждать, что зоны с повышенным содержанием цинка и прочих тяжелых металлов приурочено к городу Себеж, а также (что оказалось неожиданным) к территории небольшого поселения на берегу оз. Белое (юго-восточное побережье).

Выводы

1. Загрязнения тяжелыми металлами на изучаемых объектах не наблюдается.

2. Повышенные содержания тяжелых металлов приурочены к селитебным зонам города Себеж. Даже небольшие поселения на берегу водоема оставляют свой след в донных осадках.

З. Превышения суммарного показателя превышения фона элементов в донных осадках присутствуют, но незначительны. В основном они обусловлены повышением содержания Zn, РЬ, Cr.

4. Полученные результаты в дальнейшем позволят разработать систему комплексного мониторинга водоемов Себежского национального парка.

Литература

1. Алексеева И. Е., Белая Н. А., Бессонова А. М., Богданов Т. В., Горбунова А. В., Малкова Ю. Л., Питлев Р. А., Понамарчук Т. В. Организация мониторинговых работ по изучению состояния системы озер Национального парка «Себежский» // Сборник материалов участников XVIII Большого географического фестиваля, посвящённого 150-летию со дня рождения россиЙского кругосветного путешественника, исследователя Дальнего Востока В. К. Арсеньева (1872—1930 гг.), 80-летию со дня рождения российского экономгеографа, заведующего кафедрой экономической и социальной географии СПбГУ А. А. Анохина (1942—2021 гг.) и 100-летию со дня рождения выдающегося географа-ландшафтоведа, основоположника экологической географии А. Г. Исаченко (1922—2018 гг.). СПб.: Свое издательство, 2022. с. 267-271.

2. Белая Н. А., Богданов Т. В., Горбунова А. В., Понамарчук Т. В. Закономерности распространения тяжелых металлов в донных отложениях национального Парка «Себежский» // Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии. Труды XXXIII молодёжной научной конференции, посвящённой памяти члена-корреспондента ан СССР К. О. Кратца и академика РАН Ф. П. Митрофанова. 2022. С. 18—21.

[З] Гузева А. В., Попова Е. А., Зеленковский П. С., ПодлипскиЙ И. И., Хохряков В. Р. Эколого-геохимический мониторинг состояния оз. Сапшо и пос. Пржевальское (национальный парк «смоленское Поозерье»): методика // актуальные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии северо-запада России Материалы XXVII молодёжной научной школы-конференции, посвященной памяти члена-корреспондента АН СССР К. О. Кратца и академика РАН Ф. П. Митрофанова. Апатиты: Кольский научный центр Российской академии наук, 2016. С. 197—201

[4] Иванюкович Г. А., Зеленковский П. С., Дуброва С. В. Статистический анализ загрязнения территории при экогеологическом картографировании // Экология и промышленность России. 2016. № 20, том, номер 1. С. 3741 [5] Комитет по природным ресурсам и экологии Псковской области [Электронный ресурс]. URL: https://priroda.pskov.ru/nacionalnyy-park-sebezhskiy (дата обращения 13.11.2022)

1. КонноноваЛ. А., Подлипский И. И., Зеленковский П. С., Хохряков В. Р. Расчёт коэффициента суммарного загрязнения в почвах и донных отложениях рекреационной зоны национального парка «Смоленское Поозерье» // Экологические проблемы недропользования. Материалы Шестнадцатой международной молодежной научной конференции. 2016. С. 260—262.

2. Подлипский И. И., Зеленковский П. С. Методика проведения экологогеологической оценки состояния донных отложений озера Сапшо (национальный парк «Смоленское поозерье») // 15 межвузовская молодежная научная конференция «Школа экологической геологии и рационального недропользования — 2015». СПб.: Издательство СПбГУ, 2015. С. 52—57.

3. ГОСТ 17.1.5.01-80 «Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность» [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200012787 (дата обращения 13.11.2022)

4. Подлипский И. И. Эколого-геологическая оценка территории полигонов бытовых отходов. Санкт-Петербург, 2015

5. Поддипский И. И. Зеленковский П. С. Эколого-Геохимическая оценка состояния системы оз. Лошамьё (НП «Смоленское Поозерье») // Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Евразии. Материалы Всероссийской конференции с международным участием с элементами научной школы. Национальный исследовательский Томский политехнический университет. 2015. С. 530—536.

Summary: This work presented results of research distribution of heavy metal content in benthal deposits of system lakes of the Sebezhsky National Park. Estimated distribution for lakes 0rono, Sebezhskoye, Beloe and Vyatiteryevo. Samples taken using а Van-Veen bottom grab in accordance with GOST 17.1.5.Ol -80 «Hydrosphere. General requirements for sampling ofbottom sedimented water bodies for pollution analysis». Samples analyzed for heavy metals by the X-ray f1uorescence method using ап analyzer AR-104. Тп results the inf1uence of the residential zone оп the system of lakes was revealed. lndeed, the highest concentrations of РЬ П, Си, М, Cr аге distributed in parts of lakes with а residential inf1uence.