PT - JOURNAL ARTICLE
AU - Даувальтер, В. А.
AU - Слуковский, З. И.
AU - Постевая, М. А.
AU - Денисов, Д. Б.
TI - Гидрохимический мониторинг озер города Мурманска
DP - 2023-04-11
SO - https://rep.herzen.spb.ru/publication/951
AB - Введение Города Арктической зоны Российской Федерации характеризуются наличием многочисленных пресноводных экосистем, которые являются неотъемлемой их составляющей, нуждающейся во всестороннем изучении и охране с учетом постоянного роста антропогенной нагрузки, а также глобальных климатических изменений, касающихся всей планеты. Мурманская область обладает богатыми запасами минеральных ресурсов, что сказалось в бурном развитии промышленных зон и урбанизированных территорий, и это неизменно ухудшает экологическое состояние водной среды региона. Одной из основных проблем современной лимнологии является отсутствие достоверных данных об экологическом состоянии городских озер, а они имеют очень большую рекреационную значимость для жителей городов, которые отдыхают на берегах водоемов, плавают, ловят рыбу. Проект Российского научного фонда № 19-77-10007 «Экологическая оценка и прогноз устойчивого функционирования водных экосистем урбанизированных территорий в Арктической зоне» был задуман сотрудниками ИППЭС КНЦ РАН и реализован с целью дать оценку современного состояния водной среды урбанизированных территорий в Арктической зоне с применением комплекса гидрохимических и гидробиологических методов. Ключевой территорией для его реализации стал г. Мурманск - самый крупный город, расположенный за Полярным кругом, а основными объектами исследования стали 8 озер, которые были практически не изученными. В итоге за три года впервые были получены уникальные сведения обо всех важнейших компонентах экосистем озер г. Мурманска. Первые результаты исследований гидрохимического состава озер г. Мурманска были предоставлены ранее в публикациях [2, 6, 7]. В данной статье представлены результаты гидрохимического мониторинга 157 озер г. Мурманска, проведенные в 2018-2020 гг. Объекты и методы Пробы воды были отобраны в 8 озерах, расположенных в разных частях г. Мурманска и имеющих большую рекреационную значимость для жителей и гостей города. Список озер, методика отбора и проведения химического анализа подробно представлены в публикациях [2, 6, 7]. Пробы воды отбирали 2-х литровым пластиковым батометром. Для исследования химического состава воды пробы отбирались с поверхностного слоя (1 м от поверхности) и придонного слоя (1 м от дна). Аналитические исследования проводились в ИППЭС КНЦ РАН и в Институте геологии Карельского НЦ РАН. Отбор проб воды и анализ химического состава воды осуществляли согласно принятым методикам [5, 8]. В пробах воды были определены рН, электропроводность, щелочность, концентрации основных ионов, содержание биогенных элементов и органического материала. Концентрации более 50 микроэлементов определяли масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) на приборе ХSeries-2 ICP-MS (Thermo Ficher Scientific) и приборе ELAN 9000. Результаты и обсуждение Основными источниками загрязнения г. Мурманска являются выбросы Мурманской ТЭЦ (в составе трех источников теплоснабжения: Мурманская ТЭЦ, Южная и Восточная котельные), мусоросжигательного завода и автотранспорта, а также пыль, образующаяся при погрузке-разгрузке угля, апатитового концентрата и других грузов в Мурманском морском торговом порту. Озера города расположены в нескольких километрах от Кольского залива Баренцева моря, поэтому на формирование химического состава воды озер города влияют поступления морских аэрозолей (частиц морской соли, поступающих в атмосферу в результате испарения брызг, образующихся при ветровом волнении). В результате проведенных гидрохимических исследований было установлено, что химический состав воды озер г. Мурманска значительно отличается от состава озер ненарушенных территорий (табл. 1). В воде озер г. Мурманска отмечено увеличение минерализации по сравнению с фоновыми значениями, что связано с повышенным поступлением солей в результате урбанизации территории их водосборов. В сезонной динамике минерализации отмечено увеличение значений в зимнее время и уменьшение в летнее (рис.). Увеличение минерализации в зимнее время связано с сезонными особенностями питания водоемов - в зимнее время основным источником питания служат подземные воды с повышенной минерализацией, а в летнее время основным источником является поступление атмосферных осадков. Минерализация в придонном слое воды озер, как правило, больше, чем в поверхностном, что, вероятно, связано с повышенным притоком минеральных веществ из донных отложений после микробиологического разложения органического вещества. 158 Таблица 1. Медианные значения величин pH, главных ионов и минерализации (мг/л) озер г. Мурманска и озер восточной части Мурманской области [4] №№ Озера pH Ca2+ Mg2+ Na+ K+ НСОз so42 Cl- Минерализация 1 Северное 7.01 24.9 5.6 79.6 3.9 24.2 23.6 145.4 312.4 2 Семеновское 6.91 6.64 2Ä 8.0 2J) 2.0 11.1 11.0 19 1.9 18.2 19.3 10.6 10.8 18.6 18.2 71.2 71.4 3 Среднее 7.40 7.08 18.6 18.0 19 3.8 17.3 17.6 18 3.7 42.1 42.2 30.8 31.8 24.3 24.8 140.6 140.7 4 Большое 6.47 6.49 3.1 3.2 1.2 1.2 9.9 9.8 0.7 0.7 4.2 4.2 6.7 6.4 16.8 16.4 42.62 42.07 5 Окуневое 6.95 8.7 2.1 6.1 1.3 19.5 14.3 8.9 60 6 Ледовое 7.81 7.18 45.7 73.3 8_J> 12.1 115.3 127.1 *L6 li.i 116.5 286.0 40.4 14.7 177.5 171.0 527.1 697.6 7 Треугольное 6.45 6.11 1.9 2.3 0.8 0.9 3.2 3.2 0.7 0.7 5.0 8.7 3.9 3.3 3.9 4.1 19.3 23.3 8 Южное 8.10 7.90 40.6 42.3 9.9 10.0 56.3 57.2 7^6 8.1 147.5 155.4 20.8 23.6 84.5 88.7 373.9 382.2 [4] 6.42 1.4 0.71 2.5 0.33 4.8 1.7 2.3 14 Примечание. В числителе указано придонном слое; если значение одно, значение в поверхностном слое, в знаменателе то оно указано для поверхностного слоя. Рис. Сезонное распределение минерализации (мг/л) в поверхностных и придонных слоях воды озер Семеновское и Ледовое в 2018-2020 гг. По классификации О.А. Алекина [1] воды озер Северное, Семеновское, Большое и Ледовое относятся к хлоридному классу и натриевой группе, Окуневое - к гидрокарбонатному классу и кальциевой группе (распределение главных ионов, типичное для основной массы озер Мурманской области), Треугольное и Южное - к смешанному гидрокарбонатно-хлоридному классу и натриевой группе, а Среднее - к смешанному гидрокарбонатно-хлоридному классу и кальциевой группе. Увеличение содержания главных катионов щелочных и щелочноземельных металлов (Ca2+, Mg2+, Na+ и K+), а также главных анионов (HCO3-, SO42-, Cl-) связано с поступлением морских аэрозолей, а также с влиянием городской среды, в том числе с использованием реагентов для противогололедной обработки городских дорог. Например, на территории юго-западного административного округа Москвы установлено высокое содержание ионов Cl- (до 9000 мг/л), Na+ (до 6000 г/л), Ca2+ (до 1000 г/л), K+ (до 29 мг/л), Mg2+ (до 6.2 мг/л) в снеговой воде, отобранной вблизи 159 в дорог, на которых используются противогололедные реагенты [3]. Существенным фактором повышения содержания V и Ni в воде городских озер Мурманска является деятельность предприятий теплоэнергетики, работающих на мазутном топливе (Мурманская ТЭЦ, котельные). Наибольшее содержание V было обнаружено в воде оз. Среднее, ближе всех расположенного к Мурманской ТЭЦ, а в оз. Ледовое отмечены наибольшие содержания тяжелых металлов Ni, Cu, Zn, Co и W, также как и Mn и Fe. Оз. Ледовое из всех исследуемых озер, судя по содержанию главных ионов, биогенных элементов, нефтепродуктов и тяжелых металлов, подвержено наибольшему антропогенному влиянию и является самым загрязненным. В воде всех исследуемых городских озер содержание Fe, Mn, V, Ni Cu и Zn выше, так же как и щелочных Li и Rb и щелочноземельных Sr и Ba, чем среднее содержание в озерах водосбора Баренцева моря. Повышенные концентрации вышеперечисленных щелочных и щелочноземельных металлов, также как и основных катионов и B, вызваны влиянием переноса морских аэрозолей из Кольского залива и поступлением солей из противогололедных реагентов. Благодаря антропогенному влиянию, в том числе поступлению и разложению нефтепродуктов в воде оз. Ледовое отмечено наибольшее содержание соединений азотной группы, особенно аммоний-иона, свидетельствующее о наличии восстановительной обстановки, подавляющей протекание продукционных процессов. Образование восстановительной обстановки в придонных слоях воды с повышением содержания аммоний-иона, железа и марганца зафиксировано также в оз. Семеновское в зимнее время, что может угнетающе воздействовать на гидробионты, в том числе и рыб, в это время. Значительное количество загрязняющих веществ и соединений поступает в городские водные объекты при выщелачивании фундаментов зданий и сооружений подземными водами, приобретающими агрессивность на урбанизированных территориях, при разрушении городских дорог, зданий и сооружений, в результате работы автотранспорта и т.д. Озеро Большое является источником питьевого водоснабжения г. Мурманска, оно практически со всех сторон окружено лесом, поэтому в меньшей степени подвержено загрязнению - величина pH воды находится на границе слабокислой и нейтральной, содержание главных ионов ненамного превышает фоновые значения, а содержание биогенных элементов и органических веществ даже меньше, чем в озерах восточной части Мурманской области. Поэтому вода этого озера может быть использована для питьевого водоснабжения г. Мурманска. Выводы Впервые проведенный гидрохимический мониторинг озер г. Мурманска показал существенное загрязнение водоемов, что связано с влиянием городской среды, в первую очередь атмосферных выбросов местной ТЭЦ, мусоросжигательного завода и автотранспорта, пыли, образующейся в Мурманском морском порту, использование противогололедных реагентов для обработки дорог. Величины pH и минерализации воды, содержание главных 160 ионов, биогенных элементов и многих микроэлементов, включая тяжелые металлы, значительно выше фоновых значений. Главными источниками загрязнения озер являются выбросы Мурманской ТЭЦ, мусоросжигательного завода и автотранспорта, пыль, образующаяся при погрузке-разгрузке грузов в Мурманском морском порту, использование реагентов для противогололедной обработки городских дорог, выщелачивание фундаментов зданий и сооружений подземными водами.