Эколого-геохимические особенности донных отложений Ладожского озера
|
Введение 3
Глава 1. Характеристика района работ 6
1.1 Водосбор Ладожского озера 6
1.2 Физико-географическая характеристика озера 8
3.3 Экологическое состояние и антропогенное воздействие 10
Глава 2. Материалы и методы 14
2.1 Полевые исследования 14
2.2 Лабораторные исследования 15
2.2.1 Определение валового содержания тяжелых металлов 15
2.2.2 Определение форм нахождения тяжелых металлов 15
2.2.3 Определение содержания органических веществ в пробах 17
2.3 Статистическая обработка и графические методы 18
Глава 3. Результаты и обсуждение 19
3.1. Определение валового содержания исследуемых тяжелых металлов 19
3.2. Определение форм нахождения исследуемых тяжелых металлов 24
Заключение 31
Благодарности 33
Список опубликованных работ по теме ВКР 34
Список литературы 36
Приложение 1 40
Приложение 2 41
Глава 1. Характеристика района работ 6
1.1 Водосбор Ладожского озера 6
1.2 Физико-географическая характеристика озера 8
3.3 Экологическое состояние и антропогенное воздействие 10
Глава 2. Материалы и методы 14
2.1 Полевые исследования 14
2.2 Лабораторные исследования 15
2.2.1 Определение валового содержания тяжелых металлов 15
2.2.2 Определение форм нахождения тяжелых металлов 15
2.2.3 Определение содержания органических веществ в пробах 17
2.3 Статистическая обработка и графические методы 18
Глава 3. Результаты и обсуждение 19
3.1. Определение валового содержания исследуемых тяжелых металлов 19
3.2. Определение форм нахождения исследуемых тяжелых металлов 24
Заключение 31
Благодарности 33
Список опубликованных работ по теме ВКР 34
Список литературы 36
Приложение 1 40
Приложение 2 41
Ладожское озеро - уникальный природный объект. По активным водным запасам Ладога превосходит Байкал. Озеро является крупнейшим пресноводным водоемом в Европе. Экосистемные услуги Ладожского озера во многом определяют социально-экономическое развитие территории и качество окружающей среды для нескольких миллионов человек.
Отметим, что Ладожское озеро является источником водоснабжения Санкт-Петербурга, ряда городов Ленинградской области и Республики Карелия. Воды Ладоги в большой степени определяют сток реки Невы. Ладога важна как транспортная магистраль, связывающая Северо-Западную часть РФ с центральными и южными регионами. Озеро также является частью торгового пути, позволяющего через Финский залив и Балтийское море выходить на зарубежные рынки.
Ладога богата биологическими ресурсами, особенно рыбными (из ценных видов: ладожский лосось, несколько подвидов сига и другие).
Важен тот факт, что участки литоральной зоны Ладожского озера и водоемы вокруг являются местами гнездования птиц (более 250 видов), а также стоянками птиц на беломоро-балтийском пролетном пути. Уникальность озеру придает обитание в нем ладожского подвида кольчатой нерпы (Phoca hispida ladogensis Nordq.) (Ладога, 2013). В декабре 2017 года северная часть акватории Ладоги приобрела официальный статус особо охраняемой природной территории (национальный парк «Ладожские шхеры») (http://oopt.aari.ru).
Государственной стратегия РФ по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития, утвержденная Указом Президента РФ от 4 февраля 1994 г. № 236 подчеркивает важность сохранения природных комплексов Онежского и Ладожского озер (Указ Президента Российской Федерации от 04.02.1994 г. № 236).
В качестве объекта исследования были выбраны донные отложения. Выбор обоснован способностью донных отложений аккумулировать поллютанты, в том числе тяжелые металлы и, таким образом, оценка состояния донных осадков может рассматриваться как интегральная характеристика экологического состояния водоемов.
Подвижность и токсичность элементов в природных объектах в значительной степени зависит от формы их нахождения и типа связи с матрицей субстрата. Исследование форм нахождения тяжелых металлов позволит определить насколько легко потенциальный поллютант может быть мобилизирован и вовлечен в биогеохимические циклы экосистемы, а также прогнозировать возможность вторичного загрязнения вод.
Ранее при исследованиях Ладожского озера различными организациями были получены данные о гранулометрическом составе донных отложений, химическом составе воды и донных осадков, особое внимание уделялось содержанию азота и фосфора и связанному с ними процессу эвтрофирования вод. Вместе с этим формы нахождения элементов остаются в тени - их исследование проводилось лишь в западной части озера и не имело характер мониторинга (Петрова, 2009).
Вопрос о необходимости комплексного мониторинга встает острее в связи с созданием в акватории озера национального парка для сохранения уникального природного комплекса озерных шхер (ййр://оорйаап.ги/оорРЛадожские-шхеры).
Цель нашего исследования - охарактеризовать эколого-геохимическое состояние донных осадков Ладожского озера для разработки дальнейших рекомендаций по оптимизации методов мониторинга донных отложений Ладожского озера. а также разработать некоторые рекомендации для дальнейших геоэкологических исследований.
Для достижения цели нами были поставлены следующие задачи:
1) отобрать пробы поверхностных донных осадков Ладоги для выявления областей, требующих в дальнейшем более подробного изучения;
2) определить валовое содержание тяжелых металлов (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Zn, Cu, V, Pb, Cd) и выявить закономерности их распределения в донных осадках Ладожского озера;
3) исследовать формы нахождения тяжелых металлов в данных пробах, а также оценить роль различных компонентов осадков в накоплении ТМ; выявить наиболее подвижные элементы, которые требуют большей бдительности при регулярных исследованиях;
4) определить роль органического (гумусового) вещества в связывании тяжелых металлов в устойчивые комплексы, для чего необходимо проанализировать общее количество органического вещества в донных осадках и исследовать зависимость между содержанием органического вещества и содержанием тяжелых металлов, связанных с ним;
Отметим, что Ладожское озеро является источником водоснабжения Санкт-Петербурга, ряда городов Ленинградской области и Республики Карелия. Воды Ладоги в большой степени определяют сток реки Невы. Ладога важна как транспортная магистраль, связывающая Северо-Западную часть РФ с центральными и южными регионами. Озеро также является частью торгового пути, позволяющего через Финский залив и Балтийское море выходить на зарубежные рынки.
Ладога богата биологическими ресурсами, особенно рыбными (из ценных видов: ладожский лосось, несколько подвидов сига и другие).
Важен тот факт, что участки литоральной зоны Ладожского озера и водоемы вокруг являются местами гнездования птиц (более 250 видов), а также стоянками птиц на беломоро-балтийском пролетном пути. Уникальность озеру придает обитание в нем ладожского подвида кольчатой нерпы (Phoca hispida ladogensis Nordq.) (Ладога, 2013). В декабре 2017 года северная часть акватории Ладоги приобрела официальный статус особо охраняемой природной территории (национальный парк «Ладожские шхеры») (http://oopt.aari.ru).
Государственной стратегия РФ по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития, утвержденная Указом Президента РФ от 4 февраля 1994 г. № 236 подчеркивает важность сохранения природных комплексов Онежского и Ладожского озер (Указ Президента Российской Федерации от 04.02.1994 г. № 236).
В качестве объекта исследования были выбраны донные отложения. Выбор обоснован способностью донных отложений аккумулировать поллютанты, в том числе тяжелые металлы и, таким образом, оценка состояния донных осадков может рассматриваться как интегральная характеристика экологического состояния водоемов.
Подвижность и токсичность элементов в природных объектах в значительной степени зависит от формы их нахождения и типа связи с матрицей субстрата. Исследование форм нахождения тяжелых металлов позволит определить насколько легко потенциальный поллютант может быть мобилизирован и вовлечен в биогеохимические циклы экосистемы, а также прогнозировать возможность вторичного загрязнения вод.
Ранее при исследованиях Ладожского озера различными организациями были получены данные о гранулометрическом составе донных отложений, химическом составе воды и донных осадков, особое внимание уделялось содержанию азота и фосфора и связанному с ними процессу эвтрофирования вод. Вместе с этим формы нахождения элементов остаются в тени - их исследование проводилось лишь в западной части озера и не имело характер мониторинга (Петрова, 2009).
Вопрос о необходимости комплексного мониторинга встает острее в связи с созданием в акватории озера национального парка для сохранения уникального природного комплекса озерных шхер (ййр://оорйаап.ги/оорРЛадожские-шхеры).
Цель нашего исследования - охарактеризовать эколого-геохимическое состояние донных осадков Ладожского озера для разработки дальнейших рекомендаций по оптимизации методов мониторинга донных отложений Ладожского озера. а также разработать некоторые рекомендации для дальнейших геоэкологических исследований.
Для достижения цели нами были поставлены следующие задачи:
1) отобрать пробы поверхностных донных осадков Ладоги для выявления областей, требующих в дальнейшем более подробного изучения;
2) определить валовое содержание тяжелых металлов (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Zn, Cu, V, Pb, Cd) и выявить закономерности их распределения в донных осадках Ладожского озера;
3) исследовать формы нахождения тяжелых металлов в данных пробах, а также оценить роль различных компонентов осадков в накоплении ТМ; выявить наиболее подвижные элементы, которые требуют большей бдительности при регулярных исследованиях;
4) определить роль органического (гумусового) вещества в связывании тяжелых металлов в устойчивые комплексы, для чего необходимо проанализировать общее количество органического вещества в донных осадках и исследовать зависимость между содержанием органического вещества и содержанием тяжелых металлов, связанных с ним;
В ходе работы были сделаны следующие выводы:
1. С точки зрения рекомендаций по оптимизации дальнейшего эколого-геохимического мониторинга донных отложений Ладожского озера наибольший интерес вызывают центральная и северная части озера в связи с максимальными значениями суммарного показателя геохимического загрязнения данных районов. Загрязнение и другими поллютантами ранее отмечались на севере (в районе Питкяранты) и в центральной части. Эти районы в дальнейшем следует изучить более подробно.
2. По большей части валовые концентрации ТМ в донных осадках Ладожского озера превышают региональный фон. В северной части Ладоги концентрации тяжелых металлов выше, чем в южной. Такое распределение можно объяснить различием подстилающих пород дна котловины и водосбора, глубин и гранулометрического состава осадков в южной и северной части озера.
Мы можем порекомендовать учитывать эти различия при мониторинговых исследованиях Ладоги и брать, возможно, разные фоновые значения содержания химических элементов в донных отложениях.
3. Относительное содержание элементов в подвижных формах меньше, чем в прочносвязанных. Низкая подвижность элементов подтверждает преобладающую роль природных процессов (роль пород водосбора озера и подстилающих котловину горных пород) над антропогенным приносом в формировании донных отложений.
Большинство исследуемых элементов в значительной степени связаны органическим веществом. Для северной части озера роль этой фазы-носителя выше, чем в южной.
Потенциально данная фаза может выступать в качестве буфера, при увеличении антропогенной нагрузки в будущем она может аккумулировать поступающие металлы, образуя с ними устойчивые комплексы.
Наиболее важными для изучения элементами в донных осадках Ладожского озера являются Zn, Ni, Cr и Cu, для них подвижные формы обнаружены на многих станциях.
3. Содержание органического вещества в пробах варьирует в пределах 0,6-10,47%. Максимальное значение относится к точке отбора проб, близкой к центральной части озера.
Наибольшие корреляции содержания связанной с органическим веществом фракции с ШШ наблюдается для V, Cu (0,75 для обоих) и Mn (0,72), также значимая корреляция наблюдается для Cr, Ni, Pb (0,65, 0,63, 0,62 соответственно).
1. С точки зрения рекомендаций по оптимизации дальнейшего эколого-геохимического мониторинга донных отложений Ладожского озера наибольший интерес вызывают центральная и северная части озера в связи с максимальными значениями суммарного показателя геохимического загрязнения данных районов. Загрязнение и другими поллютантами ранее отмечались на севере (в районе Питкяранты) и в центральной части. Эти районы в дальнейшем следует изучить более подробно.
2. По большей части валовые концентрации ТМ в донных осадках Ладожского озера превышают региональный фон. В северной части Ладоги концентрации тяжелых металлов выше, чем в южной. Такое распределение можно объяснить различием подстилающих пород дна котловины и водосбора, глубин и гранулометрического состава осадков в южной и северной части озера.
Мы можем порекомендовать учитывать эти различия при мониторинговых исследованиях Ладоги и брать, возможно, разные фоновые значения содержания химических элементов в донных отложениях.
3. Относительное содержание элементов в подвижных формах меньше, чем в прочносвязанных. Низкая подвижность элементов подтверждает преобладающую роль природных процессов (роль пород водосбора озера и подстилающих котловину горных пород) над антропогенным приносом в формировании донных отложений.
Большинство исследуемых элементов в значительной степени связаны органическим веществом. Для северной части озера роль этой фазы-носителя выше, чем в южной.
Потенциально данная фаза может выступать в качестве буфера, при увеличении антропогенной нагрузки в будущем она может аккумулировать поступающие металлы, образуя с ними устойчивые комплексы.
Наиболее важными для изучения элементами в донных осадках Ладожского озера являются Zn, Ni, Cr и Cu, для них подвижные формы обнаружены на многих станциях.
3. Содержание органического вещества в пробах варьирует в пределах 0,6-10,47%. Максимальное значение относится к точке отбора проб, близкой к центральной части озера.
Наибольшие корреляции содержания связанной с органическим веществом фракции с ШШ наблюдается для V, Cu (0,75 для обоих) и Mn (0,72), также значимая корреляция наблюдается для Cr, Ni, Pb (0,65, 0,63, 0,62 соответственно).
Подобные работы
- Формы нахождения тяжелых металлов в аквапочвах Ладожского озера
Магистерская диссертация, экология и природопользование. Язык работы: Русский. Цена: 4875 р. Год сдачи: 2022