Введение 3
Глава 1. Обзор литературы 7
*’к1.1. Роль донных отложений в формировании экологического состояния озер 7
4"1.2. Экологическое нормирование содержания загрязняющих веществ в донных
отложениях 7
1.3. Тяжелые металлы в составе донных отложений 8
1.3.1. Классификация тяжелых металлов 9
Глава 2. Физико-географическая характеристика района исследований 19
2.1. Общая характеристика Волжско-Камского заповедника
2.2. Геологическое строение и рельеф
2.4. Почвы
2.6. Гидрологическая характеристика
2.6.1. Подземные воды
2.6.2. Поверхностные воды
2.6.3. Заиление озер заповедника
2.6.4. Гидрохимический режим озер
Глава 3. Материал и методика
Глава 4. Результаты и их обсуждение
4.1. Гранулометрический состав и типология донных отложений
4.2. Физико-химические свойства донных отложений
Органическое вещество
4.3. Тяжелые металлы
ВЫВОДЫ
Литература
Особо охраняемые природные территории (ООПТ) - это участки земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, которые имеют особое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение, которые изъяты решениями органов государственной власти полностью или частично из хозяйственного использования и для которых установлен режим особой охраны (ФЗ «Об особо охраняемых природных территориях» В настоящее время система ООПТ в России включает 103 заповедника, 51 национальный парк, 59 федеральных заказника общей площадью более 3% от площади страны. Часть охраняемых территорий России имеет международный статус (www.mnr.gGv.ru).
Сохранение и изучение экосистем в естественном состоянии - основные задачи ООПТ. Этому способствует проведение научно-исследовательской работы, в том числе и по теме: «Наблюдения явлений и процессов в природном комплексе заповедника и их изучение по программе Летописи природы». Организация экологического мониторинга отдельно взятого заповедника или национального парка зависит от природных особенностей, финансовых и кадровых возможностей. За время существования заповедной системы в России был накоплен уникальный материал, характеризующий природные особенности этих территорий.
В Волжско-Камском государственном природном биосферном заповеднике (ВКГПБЗ) накоплены многолетние ряды данных по различным компонентам. В частности, комплексные исследования всех водных объектов ведутся с 1983 г. (Унковская и др., 2002). Современные исследования осуществляются на сети постоянных мониторинговых станций и включают в себя: гидрологические наблюдения (измерение расходов воды и взвешенных наносов в период весеннего половодья), отбор гидрохимических проб на определение 23 ингредиентов (газовый состав, рН, основные и биогенные ионы, величина биохимического и химического потребления кислорода, концентрация АПАВ, тяжелые металлы), анализ фито-и зоопланктонных проб на определение видового состава, численности и биомассы отделов водорослей и групп зоопланктона. Эффективные многолетние наблюдения позволили получить результаты, направленные на выявление особенностей гидрохимического режима водоемов, сезонной и межгодовой динамики планктонных сообществ в разных типах водоемов и на осуществление ежегодного контроля над качеством вод.
Одним из широко используемых индикаторов экологического состояния являются донные отложения, которые отражают в своем состояние всю историю природно-антропогенных изменений (Мизандронцев, 1990). Донные отложения являются интегральным показателем уровня загрязненности водоемов, так как представляют собой сложную многокомпонентную систему и активно участвуют во внутри водоёмном круговороте веществ и энергии и являются средой обитания многочисленных групп бентосных организмов.
Донные отложения озер Волжско-Камского заповедника до настоящего времени оставались мало изучены. В 1989 г. Б.Д. Хасаншиным проводился отбор проб грунтов на оз. Белое с дальнейшей целью использования сапропеля как удобрения на полях (пробный материал в связи с проектом очистки водоема) («Летопись природы», 1990). Но данные работы так и остались на стадии проекта. В 2007 г. была выполнена оценка скорости осадконакопления в озере Раифское (Иванов, 2007). Изучение водно-физических свойств донных отложений, распределение по типу и гранулометрическому составу заповедных озер, определение состава бактериобентоса выполнено Институтом Волжского бассейна РАН (г. Тольятти) (Шерышева, 2016, 2016а).
Целью настоящей работы является общая характеристика состава и свойств и оценка уровня содержания тяжелых металлов в составе донных отложений модельных озер Раифского участка Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника.
Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:
1. Систематизировать сведения о поведении тяжелых металлов в водных
экосистемах;
2. Проанализировать подходы к оценке загрязненности донных отложений металлами с использованием фоновых геохимических критериев;
3. Определить уровень накопления и характер пространственного Л распределения валовых и подвижных форм тяжелых металлов в составе
£донных отложений разнотипных озер заповедника;
4. Оценить влияние некоторых факторов среды на показатели общего содержания и подвижности тяжелых металлов в донных отложениях озер.
Апробация работы: Результаты работы были доложены на VI Молодежной научной школе - конференции с международным участием «Актуальные проблемы экологии Волжского бассейна» (15-16 марта 2017, Институт Волжского бассейна РАН, г. Тольятти), материалы представлены для опубликования в журнале «Вода: химия и экология».
Научная новизна и практическая значимость. Впервые дана комплексная оценка содержания тяжелых металлов в донных отложениях модельных озер Раифского участка Волжско-Камского заповедника. Полученные данные могут быть использованы при проведении мониторинга экологического состояния озер ВКГПБЗ в рамках ведения «Летописи природы».
Благодарности: Выражаю благодарность научным руководителям - доктору хим. наук, профессору Латыповой Венере Зиннатовне и канд. биол. наук Иванову Дмитрию Владимировичу за помощь в работе. Благодарю директора ФГБУ «Волжско-Камский государственный заповедник», доктора биол. наук Горшкова Юрия Александровича и заместителя директора по научной работе, канд. биол. наук Бакина Олега Александровича за предоставление фондовых материалов заповедника, коллег и сотрудников заповедника за помощь при проведении полевых работ. Выражаю благодарность Маланину Виталию Викторовичу и сотрудникам лаборатории
Института проблем экологии и недропользования АН РТ за помощь в обработке и анализе проб.
Установлены общие закономерности и частные особенности распределения ТМ в зависимости от физико-химических свойств донных отложений и гидрологических особенностей водосбора. В число основных факторов, влияющих на накопление ТМ, входят кислотно-щелочные условия донных отложений, содержание в них органических веществ и гранулометрический состав, качественно проявляющиеся в типе отложений. Л 2. Среднее валовое содержание тяжелых металлов в озерах Раифского участка Волжско-Камского биосферного заповедника составляет для Cd 0,60, Pb 10,9, Cu 18,0, Co 6,6, Ni 25,3, Zn 46,9, Cr 13,8, Mn 396,3, Fe 13227,2 мг/кг. Кратность превышения валового содержания металлов в донных отложениях над региональным фоном варьировала от 1,1 до 5,3. В основном она укладывалась в величину 1,5, что было обусловлено природными вариациями состава и свойств отложений. Единственная контрастная геохимическая аномалия по ряду металлов, включая Cd, которая может иметь антропогенный генезис, выявлена на ст. 5 оз. Раифское, расположенной в прибрежной зоне и подверженной влиянию стоков с объектов общественного питания. Относительное накопление отдельных металлов (Pb, Cu, Zn) в донных отложениях профундали озер Линево и Карасиха обусловлено биогенным фактором.
3. Среднее содержание подвижных форм тяжелых металлов в озерах заповедника составляет для Cd 0,21, Pb 2,7,Cu 1,0, Co 1,1, Ni 2,2, Zn 13,4, Cr 0,5, Mn 137,9, Fe 290,4 мг/кг и в большинстве изученных озер превышает фоновые показатели для озер Татарстана. Есть основания полагать, что относительно высокое абсолютное содержание подвижных форм ТМ связано с кислым характером донных отложений исследуемых озер. Среднее содержание и показатели вариабельности подвижных форм хрома в озерных отложениях находились на уровне региональных фоновых значений.
4. Установлена связь между типами озерных отложений и показателями накопления в них валовых и подвижных форм металлов, содержание которых увеличивается в ряду пески - илы (органические отложения).
5. Подвижность металлов в составе донных отложений озер находится в прямой зависимости от уровня содержания в них органического вещества и обратной - от реакции среды. Геохимический ряд металлов по убыванию подвижности (%) в составе отложений озер выглядит следующим образом: Mn (39) - Cd (33) - Zn (27) - Pb (25) - Co (15) - Ni (8) - Cu (7) - Cr (5) - Fe (3). В глинистых отложениях относительная подвижность металлов, за исключением свинца и меди, выше, чем в песках и органических осадках.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
