6.9. Озеро Сердцевидное.

Самое высокогорное озеро, находится в зоне горной тундры, подвержено только аэротехногенному загрязнению, поэтому химический состав воды и донных отложений оз. Сердцевидное формируется за счет химического выветривания горных пород и влияния выбросов близрасположенных предприятий. Концентрации практически всех элементов в колонке донных отложений этого озера довольно низкие по сравнению с озерами, расположенными вниз по течению р. Куна. Первый фактор (вес 43%) в факторной модели химического состава донных отложений оз. Сердцевидное объединяет тяжелые металлы, приносимые в составе воздушных выбросов комбината «Североникель» – Ni, Cu, Co, Pb, имеющие положительные коэффициенты, а также элементы с отрицательными коэффициентами – щелочноземельные металлы (Sr, Ca, Mg), источником поступления которых являются предприятия ОАО «Апатит» (табл. 6.9). Во втором факторе (вес 21%) высокий коэффициент имеет только Fe, которое также характеризуется наибольшим содержанием в поверхностном слое. В третьем факторе элементов с высокими коэффициентов не отмечено.

Рис. 6.9. Кластерный анализ для слоев донных отложений оз. Сердцевидное.

Кластерным анализом (рис. 6.9) в донных отложениях оз. Сердцевидное отдельно выделяется поверхностный слой (0-1 см), к которому примыкает группа поверхностных слоев 1-4 см. Остальные слои расположены случайно. Скорость осадконакопления можно косвенно рассчитать по реперным элементам Ni и Cu, выбрасываемым в атмосферу с конца 30-х годов XX века. Учитывая, что колонка была отобрана в 1993 г., и что заметное увеличение концентраций вышеназванных элементов начинается со слоя 2-3 см, можем определить скорость осадконакопления, равную примерно 0.5 мм/год. Малая скорость может быть объяснена малой площадью водосбора озера, невысокой биологической активностью и малыми скоростями выветривания горных пород в условиях горной тундры.

Исследованные озера имеют общие закономерности формирования химического состава донных отложений. Для определения факторов, имеющих наибольшее влияние на этот процесс, был проведен корреляционный анализ между основными географическими, морфометрическими, гидрологическими и гидрохимическими характеристиками исследуемых озер (табл. 6.10 и 6.11).

Таблица 6.10. Значения коэффициентов корреляции (r) между основными географическими, морфометрическими, гидрологическими и гидрохимическими характеристиками исследуемых озер. H – высота озера над уровнем моря, L – глубина озера, S – площадь озера, pH – водородный показатель водной толщи, Me_В – концентрация элемента в воде, Me_ДО – концентрация элемента в донных отложениях

Показатель	H	L	S	pH
pH	0.21	0.80	0.52	1.00
Щелочность	0.02	0.91	0.62	0.95
Cорг	-0.57	0.03	0.15	-0.29
FeВ	-0.36	-0.44	-0.36	-0.40
AlВ	-0.47	0.02	-0.08	-0.12
CuВ	-0.46	-0.39	-0.25	-0.35
NiВ	-0.75	-0.44	0.04	-0.48
ZnВ	-0.50	-0.43	-0.22	-0.38
MnВ	-0.43	-0.46	-0.35	-0.45
CdВ	-0.46	-0.37	-0.24	-0.30
SiВ	-0.03	0.36	0.33	0.61
ППП	-0.20	-0.76	-0.57	-0.87
CuДО	0.11	0.79	0.57	0.84
NiДО	-0.39	-0.12	0.32	0.14
ZnДО	0.32	0.86	0.53	0.95
CoДО	-0.14	0.92	0.68	0.86
CdДО	0.71	0.30	-0.15	0.38
PbДО	0.72	0.35	0.04	0.57
Mn	0.10	0.82	0.50	0.77
FeДО	0.07	0.89	0.46	0.83
KДО	0.13	0.88	0.49	0.84
NaДО	0.13	0.92	0.52	0.87
SrДО	0.10	0.69	0.31	0.68
CaДО	-0.07	0.68	0.38	0.62
MgДО	0.11	0.89	0.45	0.78
CrДО	0.25	0.83	0.51	0.87
AlДО	0.46	0.51	0.15	0.61
AsДО	0.16	1.00	0.67	0.99
HgДО	-0.97	0.02	0.78	0.17
PДО	0.93	0.87	0.38	0.97

Таблица 6.11.

Значения коэффициентов корреляции (r) между концентрациями отдельных элементов в воде и донных отложениях исследуемых озер

Элемент	Ni	Cu	Zn	Cd	Mn	Fe	K	Na	Sr	Ca	Al
r	0.62	-0.15	-0.56	-0.44	-0.18	-0.38	0.99	1.00	0.86	0.98	-0.54

Высота озера над уровнем моря сказалась в первую очередь на химическом составе воды озер. Все анализируемые тяжелые металлы снижают концентрацию в водной толще с увеличением абсолютной отметки уреза воды в озере (табл. 6.10). Такая же закономерность прослеживается и в отношении Hg в донных отложениях. Но два других тяжелых металла, приобретающих в последние десятилетия статус глобальных загрязнителей (Cd и Pb) увеличивают свои концентрации по мере повышения уровня озера. Этот факт подтверждает глобальность загрязнения этих токсичных тяжелых металлов, потому что основным источником поступления этих элементов является трансграничный перенос.

С увеличением глубины и площади озера происходит снижение содержания тяжелых металлов в водной толще и увеличение содержания в донных отложениях (табл. 6.10). Эту закономерность можно объяснить тем, что с увеличением этих морфометрических параметров, а, следовательно, с увеличением объема водных масс в озере увеличивается время их нахождения в озере, а это способствует сорбции металлов на взвешенном материале, образованию более крупных частиц, т.е. коагуляции, и осаждению их на дно водоемов. Сорбция и усвоение металлов осуществляется также и живыми организмами, в первую очередь фито- и зоопланктоном, а также за счет образования металлорганических комплексов. В пользу этого говорят высокие коэффициенты корреляции между валовой концентрацией тяжелых металлов и органического углерода в водной толще.

На содержание металлов в воде и донных отложениях исследуемых озер сказалось также проявление процессов закисления. С увеличением величины pH в водной толще происходит снижение содержания основной массы металлов, и увеличение их содержания в донных отложениях (табл. 6.10, 6.11). Как было отмечено в предыдущей главе, такие металлы, как Al, Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Pb, Cr, Cd в максимальных концентрациях были обнаружены в воде озерах Травяное и Купальное, в которых проявляются процессы закисления и обладающие минимальными величинами pH водной толщи. Такая обратно пропорциональная зависимость от величины pH водной толщи обнаружена в целом для озер Кольского полуострова (Моисеенко, 1996, 2003). И наоборот, концентрации этих металлов, а также щелочных и щелочноземельных металлов, в поверхностных слоях донных отложений увеличиваются с увеличением pH водной толщи. Подобная тенденция отмечена и в других озерах Северной Фенноскандии (Даувальтер, 1998). Таким образом, проявление процессов закисления способствует снижению содержания металлов в поверхностных слоях донных отложений и увеличению их концентраций в водной толще благодаря десорбции и снижению скоростей седиментации металлов при низких значениях pH.