Введение 3
1. Литературный обзор 5
1.1 Общее положение об особо охраняемых природных территориях 5
1.2 Функциональные зоны национального парка «Смоленское Поозерье» 6
1.3 Актуальность проведения эколого-геохимического мониторинга 8
1.4 Мониторинг почв загрязненных тяжелыми металлами и металлоидами 9
1.5 Использование донных отложений при оценке состояния водных объектов 13
2. Характеристика объекта исследования 15
2.1 Физико-географическая характеристика и современное экологическое состояние Национального Парка 15
2.2 Геологическое строение 22
2.3 Гидрогеологические условия 27
2.4 Тектоника 29
2.5 Полезные ископаемые 30
3. Методика исследований 32
3.1. Методика отбора проб 34
3.2 Лабораторный анализ проб 35
3.3 Гранулометрический анализ 35
3.4 Рентгено-флуоресцентная спектрометрия 36
3.5 Ртутный аналитический комплекс РА-915+ 37
3.6 Статистические методы анализа полученных данных 38
4. Результаты исследований 39
Заключение 49
Благодарности 51
Список литературы 52
Приложение 54
Национальный парк «Смоленское Поозерье» образован на территории Демидовского и Духовщинского районов Смоленской области в 1992 году «для сохранения природных комплексов в рекреационных, просветительских, научных и культурных целях». Парк находится далеко в стороне от крупных промышленных центров, ограничена сельскохозяйственная, транспортная и строительная структура. На данной территории расположено 35 больших и малых ледниковых озер, каждое из них по-своему прекрасно и неповторимо.
С 2014 года сотрудниками и студентами кафедры экологической геологии Санкт- Петербургского государственного университета совместно с администрацией национального парка «Смоленское Поозерье» проводятся работы по эколого-геохимической оценке территории парка. За 3 года было изучено несколько наиболее крупных озер (Сапшо, Лошамье, Баклановское, Рытое, Мутное, Чистик, Городище, Гнилое, Дго и др.) и прилегающие к ним территории.
Объектом моего исследования является территория в районе оз. Лошамье. По результатам мониторинга прошлых лет, проводимого администрацией национального парка совместно с аттестованными лабораториями г. Смоленска на оз. Лошамье было установлено превышение концентрации ртути над ПДК в 20 раз в 2008 году (для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурного водопользования), затем концентрация снизилась (превышение в 7 раз в 2009, с 2010 - ниже ПДК). Очевидно, что подобная динамика свидетельствует о разовом загрязнении объекта. Это явление оказывается весьма необычным для потенциально чистой зоны, находящейся на строго заповедной территории. Повышенная концентрация ртути в поверхностной воде исследуемой территории не могут быть связаны с ее поступлением из природных источников, так как Смоленская область по своему геологическому строению не относится ни к зоне рудопроявления данного элемента, ни к зоне вулканической активности.
Для выявления источника загрязнения с 2014 года сотрудниками и студентами кафедры экологической геологии Санкт-Петербургского государственного университета совместно с администрацией национального парка «Смоленское Поозерье» было решено проводить полный анализ природных компонентов (почв и донных отложений) в акватории и водосборной площади озера. Задача исследования заключается в изучении особенности распределения ртути в донных отложениях и в почве, а также установлении возможных источников поступления ртути в водоем.
Целью данной работы является комплексная эколого-геохимическая оценка территории вблизи озера Лошамье национального парка «Смоленское Поозерье». Одним из главных аспектов эколого-геохимического исследования озера Лошамье является выявление загрязняющих веществ в почве и донных отложений озера, в т.ч. такого тяжелого металла как ртуть.
Для осуществления поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Осуществить полевой сбор донных отложений и почв, а также выполнить полевые описания почвенных разрезов и шурфов.
2. Выполнить анализ отобранных проб почв и донных осадков с территории оз. Лошамье, при помощи рентгено-флуоресцентной спектрометрии и ртутного аналитического комплекса РА-915+ на валовое содержание тяжелых металлов (Сг, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, As, Cd, Hg).
3. Провести статистическую обработку всех полученных данных за 2014-2016 года, рассчитать фоновые концентрации исследуемых тяжелых металлов для почв и донных осадков.
4. Оценить закономерности площадного распределения тяжелых металлов и металлоидов в почвах и донных осадках исследуемой территории, а также оценить соотношение их концентраций в данных природных средах.
5. Сделать выводы о состоянии анализируемых компонентов окружающей среды, а также, при необходимости, дать некоторые рекомендации по мониторингу, сохранению природной среды и развитию национального парка «Смоленское Поозерье».
В результате исследований озера Лошамье национального парка «Смоленское Поозерье» был изучен гранулометрический состав донных отложений. Была выявлена зависимость гранулометрического состава донных осадков от глубины озера. В мелководной его части накапливается слабогравийный песчаный алеврит, в более глубоких частях озера преобладает крупно-среднезернистый алевритисный песок.
В работе были рассчитаны фоновые концентрации Zn и Pb в почвах вблизи озера. Статистический анализ выявил их однородное площадное распределение, а также не установил районов значимого накопления. При исследовании вертикальной миграции данных элементов было установлено их однородное распределение с глубиной. Небольшие вариации в значениях можно аргументировать погрешностью измерений. Концентрации Сг, Co, Ni, Cu, As, Cd оказались ниже порога обнаружения рентгено-флуоресцентного спектрометра. Среднее валовое содержание исследуемых тяжелых металлов не превышает установленные гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2511 -09.
Главной задачей исследований в районе озера Лошамье являлось определение закономерностей распределения ртути на данной территории.
При статистической обработке результатов было установлено, что горизонтальное распределение ртути является однородным и соответствует логнормальному закону для почв, и нормальному закону для донных отложений. Для наглядного выявления областей наибольшей аккумуляции были рассчитаны коэффициенты концентрации и построены карты распределений.
Результаты также показали, что фоновое содержание ртути в донных осадках озера значительно (более чем в 4 раз) превышает этот показатель для почв. Высокие концентрации ртути в воде, зафиксированные в 2008 году, возможно, связаны со сбросом поллютанта в воды озера. Это обязательно следует учитывать при дальнейших эколого-геохимических исследованиях.
Версия о миграции ртутного загрязнения в системе “почвы - донные осадки” не подтвердилась, так как для проверки этой гипотезы были проанализированы пробы почв со значительной территории в районе озера Лошамье.
На основании полученных результатов за период 2014-2016 гг. можно сформулировать следующие рекомендации по мониторингу территории национального парка:
• рекомендуется в дальнейшем при мониторинге таких важных поллютантов как Сг, Co, Ni, Cu, As, Cd использовать более чувствительные методы химического анализа (пример ICPE IS, ICPE MS). Однако из-за дороговизны данных методов следует отбирать несколько проб- индикаторов в местах наиболее интенсивного накопления ртути, так как остальные элементы распределены по площади равномерно. Полученные результаты о фоновых содержаниях тяжёлых металлов в почвах строго заповедной зоны национального парка могут в будущем использовать как регионально-кларковые показатели при эколого-геохимических исследованиях всего региона.
• для оперативного контроля содержания Zn и Pb можно использовать наиболее быстрый и экономичный метод рентген-флуоресцентной спектрометрии.
• при мониторинге содержания Hg следует учитывать разность ее фонового содержания в почвах и донных осадках исследуемой территории.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
