Геохимия, 2022, T. 67, № 2, стр. 182-190

Особенности накопления ртути в донных отложениях двух арктических озер Западной Сибири

Ю. Г. Таций a*, Д. Ю. Баранов a**

a Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН
119991 Москва, ул. Косыгина, 19, ГСП-1, Россия

* E-mail: yutatsy@mail.ru
** E-mail: mitya.baranov.90@bk.ru

Поступила в редакцию 08.06.2020
После доработки 12.08.2020
Принята к публикации 15.10.2020

Аннотация

Изучены особенности распределения и поступления ртути в датированные донные отложения арктических озер, расположенных на полуострове Ямал (Лонгтибейто) и полуострове Гыдан (Гольцовое). Концентрации Hg показали значительное увеличение в верхних слоях отложений, концентрационные коэффициенты обогащения 14 и 10, фоновые содержания 4.3 и 5.2 нг/г, соответственно. Скорости седиментации в обоих озерах достаточно высоки. Для Лонгтибейто она относительно постоянна, среднее значение 660 ± 75 г/м2 год, а для Гольцового снижается к верхним слоям с 791 до 513 г/м2 год. Потоки общей Hg между озерами сильно различаются, но литогенный поток примерно одинаковый (5–7 мкг/м2 год). Поток Hg в Лонгтибейто существенно превышает поток в Гольцовом и составляет 41.5 мкг/м2 год. Послойный гранулометрический анализ с определением Hg в каждой фракции позволил выявить различия между озерами. В Гольцовом общую концентрацию в слое определяют высокие концентрации в самой мелкой (<0.045 мм) фракции, в Лонгтибейто эта фракция доминирует за счет высокой массовой доли. Показано появление в донных отложениях крупных (>0.2 мм) частиц с высоким содержанием Hg. Возможной причиной повышения концентраций Hg в верхних слоях может быть влияние нефте- и газодобычи в этом регионе.

Ключевые слова: арктические озера, Западная Сибирь, донные отложения, ртуть, скорость осадконакопления, потоки ртути, гранулометрия

Список литературы

  1. Атлас Ямало-Ненецкого автономного округа. Омск: ФГУП “Омская картографическая фабрика”, 2004. 303 с.

  2. Даувальтер В.А., Кашулин Н.А., Денисов Д.Б. (2015) Тенденции изменения содержания тяжелых металлов в донных отложениях озер Севера Фенноскандии в последние столетия. Труды Карельского научного центра РАН. (9), 62-75.

  3. Даувальтер В.А., Кашулин Н.А. (2018) Оценка экологического состояния Арктической пресноводной системы по результатам исследований содержания тяжелых металлов в донных отложениях. Геохимия. (8), 805-819.

  4. Dauvalter V.A., Kashulin N.A. (2018) Assessment of the Ecological State of the Arctic Freshwater System Based on Concentrations of Heavy Metals in the Bottom Sediments. Geochem. Int. 56(8), 842-856.

  5. Моисеенко Т.И., Разумовский Л.В. (2019) Реконструкция геоэкологических изменений в Западной Сибири по диатомовым комплексам из озерных отложений. ДАН. 487(2), 192-197.

  6. Московченко Д.В., Бабушкин А.Г. (2012) Особенности формирования химического состава снеговых вод на территории Ханты-Мансийского автономного округа. Криосфера Земли. 16(1), 71-81.

  7. Таций Ю.Г., Моисеенко Т.И., Разумовский Л.В., Борисов А.П., Хорошавин В.Ю., Баранов Д.Ю. (2020) Донные отложения арктических озер Западной Сибири как индикаторы изменений окружающей среды. Геохимия. 65(4), 362-378

  8. Tatsii Yu.G., Moiseenko T.I., Razumovskii L.V., Borisov A.P., Khoroshavin V.Yu., Baranov D.Yu. (2020) Bottom Sediments of the West Siberian Arctic Lakes as Indicators of Environmental Changes. Geochem. Int. 58(4), 408-422.

  9. Таций Ю.Г., Стахеев Ю.И. (2001) Определение содержаний ртути в пробах сложного состава. Партнеры и конкуренты. (4), 29-34.

  10. Allen-Gil S.M., Ford J., Lasorsa B.K., Monetti M., Vlasova T., Landers D.H. (2003) Heavy metal contamination in the Taimyr Peninsula, Siberian Arctic. Sci. Tot. Environ. 301, 119-138.

  11. AMAP. AMAP assessment 2011: mercury in the Arctic. Oslo, Norway: Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP). 2011. 193 p.

  12. Bengtsson L., Semenov V.A., Johannessen O.M. (2004) The Early Twentieth-Century Warming in the Arctic–A Possible Mechanism. J. Climate. 17(20), 4045-4057.

  13. Biester H., Bindler R., Martinez-Cortizas A., Engstrom D.R. (2007) Modeling the past atmospheric deposition of mercury using natural archives. Environ. Sci. Technol. 41, 4852-4860.

  14. Burke S.M., Zimmerman C.E., Branfireun B.A., Koch J.C., Swanson H.K. (2018) Patterns and controls of mercury accumulation in sediments from three thermokarst lakes on the Arctic Coastal Plain of Alaska. Aquatic Sciences. 80, 1. https://doi.org/10.1007/s00027-017-0553-0

  15. Drevnick P.E., Cooke C., Barraza D., Blais J., Coale K., Cumming B. et al (2016) Spatiotemporal patterns of mercury accumulation in lake sediments of western North America. Sci. Total Environ. 568, 1157-1170.

  16. Fitzgerald W.F., Engstrom D.R., Lamborg C.H., Tseng C.-M., Balcom P.H.; Hammerschmidt C.R. (2005) Modern and historic atmospheric mercury fluxes in northern Alaska: Global sources and Arctic depletion. Environ. Sci. Technol. 39, 557-568.

  17. Förstner U., Salomons W. (1980) Trace metal analysis on polluted sediments. Part I: Assessment of sources and intensities. Environ. Technol. Lett. 1, 494-505.

  18. Goodsite M.E., Outridge P.M., Christensen J.H., Dastoor A., Muir D., Travnikov O., Wilson S. (2013) How well do environmental archives of atmospheric mercury deposition in the Arctic reproduce rates and trends depicted by atmospheric models and measurements? Sci. Tot. Environ. 452–453, 196-207.

  19. Groot de A.J., Zschuppe K.H., Salomons W. (1982) Standardization of methods of analysis for heavy metals in sediments. Hydrobiologia. 92, 689-695.

  20. Hermanson M.H. (1998) Anthropogenic mercury deposition to Arctic lake sediments. Water Air Soil Pollut. 101, 309-321.

  21. Johansson, K. (1985) Mercury in sediment in Swedish forest lakes. Verh. Int. Ver. Theor. Angew. Limnol. № 22. 2359-2363.

  22. Kirk J., Gleason A. (2015) Tracking Long-range Atmospheric Transport of Contaminants in Arctic Regions Using Lake Sediments. In: Blais J., Rosen M., Smol J. (eds) Environmental Contaminants. Developments in Paleoenvironmental Research, vol 18. Springer, Dordrecht. 223-262. https://doi.org/10.1007/978-94-017-9541-8_10

  23. Lindqvist O., Johansson K., Aastrup M., Andcrsson A., Bringmark L, Hovsenius G., HAkanson L., Iverfeldt A., Meili M., Timm B. (1991) Mercury in the Swedish environment — Recent research on causes, consequences and corrective methods. Water Air Soil Pollut. 55(1–2), 1-261.

  24. Landers D., Gubala C., Verta M., Lucotte M., Johansson K., Vlasova T., Lockhart W.L. (1998) Using lake sediment mercury flux ratios to evaluate the regional and continental dimensions of mercury deposition in Arctic and boreal ecosystems. Atmos. Environ. 32(5), 919-928.

  25. Lockhart W.L., Macdonald R.W., Outridge P.M., Wilkinson P., DeLaronde J.B., Rudd J.W.M. (2000) Tests of the fidelity of lake sediment core records of mercury deposition to known histories of mercury contamination. Sci. Total Environ. 260, 171–180.

  26. Lockhart W.L., Wilkinson P., Billeck B.N., Danell R.A., Hunt R.V., Brunskill G.J., Delaronde J., St. Louis V. 1(998) Fluxes of mercury to lake sediments in central and northern Canada inferred from dated sediment cores. Biogeochemistry 40, 163-173.

  27. Muir D., Wang X., Yang F., Nguyen N., Jackson T., Evans M., Douglas M., Kӧck G. (2009) Spatial trends and historical deposition of mercury in eastern and northern Canada inferred from lake sediment cores. Environ. Sci. Technol. 43, 4802-4809.

  28. Nater E.A., Grigal D.F. (1992) Regional trends in mercury distribution across the Great Lakes states, north central USA. Nature. 358, 139-141.

  29. National Atmospheric Deposition Network (NADP). (2004). http://nadp.sws.uiuc.edu/mdn/

  30. Norton S., Kahl J. (1987) A Comparison of Lake Sediments and Ombrotrophic Peat Deposits as Long-Term Monitors of Atmospheric Pollution. In New Approaches to Monitoring Aquatic Ecosystems, ed. T. Boyle (West Conshohocken, PA: ASTM International, 1987), 40-57.

  31. Obrist D., Agnan Y., Jiskra M., Olson C.L., Colegrove D.P., Hueber J., Moore C.W., Sonke J.E., Helmig D. (2017) Tundra uptake of atmospheric elemental mercury drives Arctic mercury pollution. Nature. 547(7662), 201. https://doi.org/10.1038/nature22997

  32. Outridge P., Stern G., Hamilton P., Percival J., McNeely R., Lockhart W. (2005) Trace metal profiles in the varved sediment of an Arctic lake. Geochim. Cosmochim. Acta. 69, 4881-4894.

  33. Outridge P.M., Rausch N., Percival J.B., Shotyk W., McNeely R. (2011) Comparison of mercury and zinc profiles in peat and lake sediment archives with historical changes in emissions from the Flin Flon metal smelter, Manitoba, Canada. Sci. Total Environ. 409, 548-563.

  34. Perry E., Norton S.A., Kamman N.C., Lorey P.M., Driscoll C.T. (2005) Deconstruction of Historic Mercury Accumulation in Lake Sediments, Northeastern United States. Ecotoxicology. 14, 85-99.

  35. Reimann C., de Caritat P. Distinguishing between natural and anthropogenic sources for elements in the environment: regional geochemical surveys versus enrichment factors // Sci. Tot. Environ. 2005. V. 337. P. 91-107.

  36. Rognerud S., Skotvold T., Fjeld, Norton S.A., Hobæk A. (1998) Concentrations of trace elements in recent and preindustrial sediments from Norwegian and Russian Arctic lakes. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 55, 1512-1523.

  37. Rydberg J., Gälman V., Renberg I., Lambertsson L., Martínez-Cortizas, A. & Bindler R., 2008. Assessing the Stability of Mercury and Methylmercury in a Varved Lake Sediment Deposit. Environmental Science and Technology. 42(12), 4391-4396.

  38. Sanei H., Outridge P.M., Dallimore A., Hamilton P.B. (2012) Mercury-organic matter relationships in the pre-pollution sediments of thermokast and tundra lakes from the Mackenzie River Delta. Biogeochemistry. 107, 149-164.

  39. Swain, E.B., Engstrom, D.R., Brigham, M.E., Henning, T.A. and Brczonik, P.L. (1992) Increasing Rates of Atmospheric Mercury Deposition in Midcontinental North America. Science. 257, 784-787.

Дополнительные материалы отсутствуют.