Сотрудники лаборатории эволюционной биогеохимии и геоэкологии Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) изучили биогеохимические процессы в субарктическом озере Имандра (Кольский полуостров) и их влияние на формирование вод и донных отложений.

Была выдвинута гипотеза о возможности развитии начальной стадии диагенеза в техногенных илах. Биогеохимический круговорот элементов, включая тяжёлые металлы, создает опасные условия для придонной фауны. Результаты исследования опубликованы в журнале Geochemistry International.

Исследование донных отложений позволяет получить информацию о процессах, происходивших в водном объекте в течение десятков предыдущих лет, а также оценить состояние озера и степень влияния антропогенной деятельности на водосборе, современного изменения климата. С начала 1940-х гг и до 1990-х происходило максимальное загрязнение озера Имандра, и как следствие, возрастание концентраций ряда химических элементов, в частности, содержания тяжёлых металлов. С начала 1990-х происходило снижение антропогенной нагрузки и потоков загрязняющих веществ в озеро. Сопутствующее потепление климата в регионах Субарктики вызвало повышение продуктивности водоёма.

Авторами было доказано, что снижение потоков загрязнения озера и содержаний металлов в воде не отразилось на поверхностных донных отложениях вследствие комплекса биогеохимических процессов, способствующих круговороту элементов в системе «вода-донные отложения» и диффузии тяжелых металлов к поверхности. В поверхностных слоях донных отложений сформировались аномально высокие концентрации тяжелых металлов, среди которых в первую очередь выделяются Ni и Cu под влиянием биогеохимических процессов, препятствующих захоронению металлов. Возникают бескислородные условия в придонных слоях воды вследствие окисления органических веществ и восстановления железа, марганца и серы. Возникает круговорот элементов, в редокс-цикл вовлекаются и тяжелые металлы, которые в ионных формах поднимаются до границы оксиклина и затем осаждаются в окисленном состоянии на поверхности донных отложений.

Донные отложения представляют собой биогеохимический реактор, в котором ежесекундно протекает множество реакций. В случае озера Имандра мы видим динамичную систему, в которой отражается огромный комплекс биогеохимических процессов:
1) седиментация и адсорбция, которая определяет ковариационное поведение элементов;
2) редокс-цикл элементов вследствие изменения окислительно-восстановительных условий в поверхностных горизонтах донных отложений и придонных вод;
3) биогеохимические процессы вследствие как микробной окислительно-восстановительной деятельности, так и отложения останков организмов планктона (фито- и зоо-) и донных беспозвоночных.

При анализе биогеохимических процессов, происходящих в донных отложениях, авторами выдвинута гипотеза о развитии начальной стадии диагенеза в техногенных илах озера. Поэтому, несмотря на снижение потока загрязнений в озеро, донные отложения по-прежнему создают экологическую опасность для водной фауны.

Работа выполнения при финансовой поддержке Российского научного фонда.

Источник: пресс-служба ГЕОХИ РАН.