1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геохимия
  4. T. 68, № 12, 2023

Геохимия, 2023, T. 68, № 12, стр. 1312-1328

Эколого-геохимическая оценка снежного покрова в районе воздействия апатит-нефелинового производства кольского полуострова

В. А. Даувальтер a, *, С. С. Сандимиров a, Д. Б. Денисов a, М. В. Даувальтер b, З. И. Слуковский a

a Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН
184209 Мурманская обл., Апатиты, Академгородок, 14а, Россия

b Геологический институт Кольского научного центра РАН
184209 Мурманская обл., Апатиты, ул. Ферсмана, 14, Россия

* E-mail: v.dauvalter@ksc.ru

Поступила в редакцию 14.02.2023
После доработки 27.04.2023
Принята к публикации 27.05.2023

Аннотация

Представлены результаты исследований химического состава снежного покрова территории промышленной разработки апатит-нефелинового месторождения, направленных на эколого-геохимическую оценку степени воздействия горнорудного предприятия на окружающую среду. Установлено, что снег исследуемой территории Хибин обогащен ионами Cl– и Na+ (в среднем 38 и 41 мкг-экв/л) и имеет характерное для атмосферных осадков приморских районов севера европейской части России соотношение главных ионов (Cl– > ${\text{SO}}_{4}^{{2 - }}$ > ${\text{HCO}}_{3}^{ - }$ и Na+ > Ca2+ > K+=Mg2+) и величину минерализации (от 1.7 до 6.4 мг/л). Среднее содержание общего азота и фосфора в снеге импактной зоны составляет 495 и 26 мкг/л соответственно, что в 3 и 5 раз больше, чем в фоновой зоне, что объясняется их поступлением в атмосферу в составе пылевых выбросов горнорудного предприятия. В снеге импактной зоны содержание органического вещества (ХПКMn и Cорг 5.5 и 5.8 мг/л) примерно в 2 раза выше, чем в снеге фоновой зоны и в воде водных объектов Хибин. Вероятно, повышенное содержание органического вещества в снеге связано с поступлением из хвостохранилища органических веществ-реагентов, используемых при получении апатитового концентрата, а также интенсивным ростом одноклеточных зеленых водорослей Chlamydomonas nivalis (Bauer) Wille в условиях повышенного содержания соединений биогенных элементов и большой продолжительности светового дня. В снеге импактной зоны отмечены концентрации ряда тяжелых металлов (Zn, Mn, Cu, Cr, Pb, Cd), превышающие их содержание в воде водного объекта импактной зоны (13.4, 5.4, 3.8, 0.8, 0.65, 0.035 мкг/л соответственно). Эти металлы поступают в снег в составе пылевых выбросов рудника, а также загрязненных воздушных масс из промышленных регионов Евразии.

Ключевые слова: Арктика, Хибины, антропогенная нагрузка, качество вод, поверхностные воды

Список литературы

  1. Барабанов А.В., Калинина Т.А., Киселев А.А., Краснобаев А.И. (1999) Гигант в Хибинах. М.: Руда и металлы, 288 с.

  2. Даувальтер В.А., Даувальтер М.В., Салтан Н.В., Семенов Е.Н. (2008) Химический состав атмосферных выпадений в зоне влияния комбината “Североникель”. Геохимия. (10), 1131-1136.

  3. Dauvalter V.A., Dauvalter M.V., Saltan N.V., Semenov E.N. (2008) Chemical Composition of Atmospheric Precipitates within the Influence Zone of the Severonikel Smelter. Geochem. Int. 46(10), 1064-1069.

  4. Даувальтер В.А., Даувальтер М.В. (2019) Экологическое состояние подземных вод Восточного рудника АО “Апатит”. Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. (16), 131-135.

  5. Даувальтер В.А., Даувальтер М.В. (2020) Гидрохимический режим озера Комариное, Хибинский щелочной массив, Мурманская область. Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. (17), 158-162.

  6. Даувальтер В.А., Кашулин Н.А. (2015) Влияние деятельности горно-металлургических предприятий на химический состав донных отложений озера Имандра, Мурманская область. Биосфера. 7(3), 295-314.

  7. Даувальтер М.В., Даувальтер В.А., Денисов Д.Б., Слуковский З.И. (2021) Загрязнение горного озера стоками апатит-нефелинового производства. Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. (18), 150-154.

  8. Даувальтер М.В., Даувальтер В.А., Сандимиров С.С., Денисов Д.Б., Слуковский З.И. (2022а) Гидрохимический мониторинг поверхностных вод в зоне влияния деятельности ГОК “Олений Ручей”. Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. (19), 80-85.

  9. Даувальтер В.А., Денисов Д.Б., Дину М.И., Слуковский З.И. (2022б) Биогеохимические особенности функционирования малых арктических озер Хибинского горного массива в условиях изменения климата и окружающей среды. Геохимия. 67(6), 559-575.

  10. Dauvalter V.A., Denisov D.B., Dinu M.I., Slukovskii Z.I. (2022b) Biogeochemical Features of Functioning of Small Arctic Lakes of the Khibiny Mountains under Climatic and Environmental Changes. Geochem. Int. 60(6), 560-574.

  11. Даувальтер В.А., Денисов Д.Б., Слуковский З.И. (2022в) Влияние стоков апатит-нефелинового производства на биогеохимические процессы в арктическом горном озере. Геохимия. 67(10), 1013-1028.

  12. Dauvalter V.A., Denisov D.B., Slukovskii Z.I. (2022c) Impact of Wastewaters from Apatite–Nepheline Production on the Biogeochemical Processes in an Arctic Mountain Lake. Geochem. Int. 60(10), 1014-1028.

  13. Денисов Д.Б., Валькова С.А., Кашулин Н.А. (2018) Водорослевые сообщества и макрозообентоса водных экосистем Хибинского горного массива (Кольский полуостров). Вестник Кольского научного центра РАН. 10(1), 23-35.

  14. Дину М.И., Баранов Д.Ю. (2022) Роль органических веществ гумусовой природы в формировании равновесных форм элементов в водах озер Кольского полуострова: экспериментальные исследования и расчетные результаты. Геохимия. 67(1), 57-68.

  15. Dinu M.I., Baranov D.Y. (2022) Role of humic organic compounds in controlling equilibrium speciation of elements in lakes in the Kola Peninsula: experimental and computation results. Geochem. Int. 60(1), 67-77.

  16. Кашулин Н.А., Денисов Д.Б., Сандимиров С.С., Даувальтер В.А., Кашулина Т.Г., Малиновский Д.Н., Вандыш О.И., Ильяшук Б.П., Кудрявцева Л.П. (2008) Антропогенные изменения водных систем Хибинского горного массива (Мурманская область). Апатиты: Кольский научный центр РАН. Т. 1. 250 с. Т. 2. 282 с.

  17. Кашулин Н.А., Сандимиров С.С., Даувальтер В.А., Кудрявцева Л.П., Терентьев П.М., Денисов Д.Б., Валькова С.А. (2010) Аннотированный экологический каталог озер Мурманской области (Восточная часть. Бассейн Баренцева моря). В 2 ч. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН. Ч. 1. 249 с. Ч. 2. 128 с.

  18. Кашулин Н.А., Беккелунд А., Даувальтер В.А., Петрова О.В. (2019) Апатитовое горно-обогатительное производство и эвтрофирование Арктического озера Имандра. Арктика: экология и экономика. 35(3), 16-34.

  19. Котова Е.И., Шевченко В.П. (2014) Влияние дальнего атмосферного переноса на формирование ионного состава атмосферных осадков и снежного покрова прибрежной зоны западного сектора Российской Арктики. Фундаментальные исследования. Географические науки. (12), 2378-2382.

  20. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я. и др. (1989) Кислотные дожди. Л.: Гидрометеоиздат, 269 с.

  21. Мироненко В.А., Мольский Е.В., Румынин В.Г. (1988) Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах. Л.: Недра, 279 с.

  22. Мироненко В.А., Мольский Е.В., Румынин В.Г. (1989) Горнопромышленная гидрогеология. М.: Недра, 287 с.

  23. Моисеенко Т.И., Даувальтер В.А., Лукин А.А., Кудрявцева Л.П., Ильяшук Б.П., Ильяшук Е.А., Сандимиров С.С., Каган Л.Я., Вандыш О.И., Шаров А.Н., Шарова Ю.Н., Королева И.М. (2002) Антропогенные модификации экосистемы озера Имандра. М.: Наука, 487 с.

  24. Морецкий В.Н. (1976) О некоторых характеристиках долгопериодного крупномасштабного взаимодействия океана с атмосферой северного полушария. Труды ААНИИ. 319, 4-23.

  25. Никаноров А.М. (2001) Гидрохимия. СПб.: Гидрометеоиздат, 444 с.

  26. Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2021 г. (2022) / Под ред. Г.М. Черногаевой. М.: Росгидромет, 115 с.

  27. Першина Н.А., Семенец Е.С., Павлова М.Т., Свистов П.Ф. (2021) Влияние погодных условий на химический состав снежного покрова. Климат и природа. 41(4), 26-34.

  28. Раткин Н.Е. (2002) О возможностях применения метода расчета содержания сульфатов, никеля и меди в снежном покрове в геоэкологических исследованиях. Геохимия. (2), 208-219.

  29. Ratkin N.E. (2002) Applicability of the Method of Calculation of Sulfate, Nickel, and Copper Contents in Snow Cover to Geoecological Studies. Geochem. Int. 40(2), 177-188.

  30. Семенец Е.С., Свистов П.Ф., Талаш А.С. (2017) Химический состав атмосферных осадков Российского Заполярья. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 328(3), 27-36.

  31. Ферсман А.Е. (1968) Наш апатит. М.: Наука, 136 с.

  32. Шаповалов Н.А., Полуэктова В.А., Городов А.И., Крайний А.А., Винцковская И.Л., Рядинский М.М. (2015) Отечественные фосфорсодержащие пав-активные собиратели комплексного обогащения апатит-нефелиновых руд. Фундаментальные исследования. (2–8), 1689-1693.

  33. Яковенчук В.Н., Иванюк Г.Ю., Пахомовский Я.А., Меньшиков Ю.П. (1999) Минералы Хибинского массива. М.: Земля, 326 с.

  34. AMAP, 2005 (2005) AMAP Assessment 2002: Heavy Metals in the Arctic. Oslo, Norway: AMAP, 265 p.

  35. Banda K., Mulema M., Chomba I., Chomba M., Levy J, Nyambe I. (2023) Investigating groundwater and surface water interactions using remote sensing, hydrochemistry, and stable isotopes in the Barotse Floodplain, Zambia. Geology, Ecology, and Landscapes. https://doi.org/110.1080/24749508.2023.2202450

  36. Bertler N., Mayewski P.A., Aristarain A. et al. (2005) Snow chemistry across Antarctica. Annals of Glaciology. 41, 167-179.

  37. Dauvalter V.A., Dauvalter M.V., Slukovskii Z.I. (2020) The dynamics of the chemical composition of surface water in the zone of influence of North-West Phosphorous Company JSC. IOP Conf. Series: Earth Environ. Sci. 539, 012026.

  38. Dauvalter V., Slukovskii Z., Denisov D., Guzeva A. (2022) A Paleolimnological Perspective on Arctic Mountain Lake Pollution. Water. 14(24), 4044.

  39. Hoham R.W., Blinn D.W. (1979). Distribution of cryophilic algae in an arid region, the American Southwest. Phycologia. (18), 133-145.

  40. Intercomparison–2016 (2016) 1630: pH, Conductivity, Alkalinity, NO3-N, Cl, SO4, Ca, Mg, Na, K, TOC, Al, Fe, Mn, Cd, Pb, Cu, Ni and Zn. ICP Waters report 129/2016. Oslo: Norwegian Institute for Water Research, Report No. 7081, 72 p.

  41. Jung M.C. (2001) Heavy metal contamination of soils and waters in and around the Imcheon Au–Ag mine, Korea. App. Geochem. 16(11–12), 1369-1375.

  42. Jung M.C., Thornton I. (1996) Heavy metal contamination of soils and plants in the vicinity of a lead-zinc mine, Korea. App. Geochem. 11(1–2), 53-59.

  43. Jung M.C., Thornton I. (1997) Environmental contamination and seasonal variation of metals in soils, plants and waters in the paddy fields around a Pb–Zn mine in Korea. Sci. Tot. Environ. 198(2), 105-121.

  44. Gauthier P.T., Blewett T.A., Garman E.R., Schlekat Ch.E., Middleton E.T., Suominen E., Crémazy A. (2021) Environmental risk of nickel in aquatic Arctic ecosystems. Sci. Tot. Environ. 797, 148921.

  45. Gradinger R., Nürnberg D. (1996) Snow algal communities on Arctic pack ice floes dominated by Chlamydomonasnivalis (Bauer) Wille. Proc. NIPR Syrop. Polar Biol. 9, 35-43.

  46. Lloyd S.P. (1982) Least squares quantization in PCM. IEEE Transactions on Information Theory, 28(2), 129-137.

  47. MacQueen J. (1965) Some methods for classification and analysis of multivariate observations. In Proceedings of the Fifth Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability (Eds. Le Cam L.M., Nyeman J.). Berkeley: University of California, 281-297.

  48. Merrington G., Alloway B. (1994). The transfer and fate of Cd, Cu, Pb and Zn from two historic metalliferous mine sites in the UK. App. Geochem. 9(6), 677-687.

  49. Moiseenko T.I., Kudryavtseva L.P., Rodyushkin I.V., Dauvalter V.A., Lukin A.A., Kashulin N.A. (1995) Airborne contaminants by heavy metals and aluminium in the freshwater ecosystems of the Kola subarctic region (Russia). Sci. Tot. Environ. 160/161, 715-727.

  50. Mosser J.L., Mosser A.G., Brock T.D. (1977) Photosynthesis in the snow: the alga Chlamydomonas nivalis (Chlorophyceae). J. Phycology. 13(1), 22-27.

  51. Mu W., Chen Y., Liu Y., Pan X., Fan Y. (2018) Toxicological effects of cadmium and lead on two freshwater diatoms. Environ. Toxicol. Pharmacol. 59, 152-162.

  52. Palmer A.S., van Ommen T.D., Curran M.A.J., Morgan V. (2001) Ice-core evidence for a small solar-source of atmospheric nitrate. Geophys. Res. Lett., 28(10), 1953-1956.

  53. Pacyna J.M., Pacyna E.G. (2001) An assessment of global and regional emissions of trace metals to the atmosphere from anthropogenic sources worldwide. Environmental Reviews. 4, 269-298.

  54. Remias, D., Lutz-Meindl, U., Lutz, C. (2005). Photosynthesis, pigments and ultrastructure of the alpine snow alga Chlamydomonas nivalis. Eur. J. Phycol. 40, 259-268.

  55. Romesburg C.H. (1984) Cluster Analysis for Researchers. Belmont, CA: Lifetime Learning Publications, 334 p.

  56. Standard method for examination for water and wastewater (1999) 20-th Edition (Eds. Clescerl L.S., Greenberg A.E., Eaton A.D.). Washington: American Public Health Association USA, 2671 p.

  57. Terashima M., Umezawa K., Mori S., Kojima H., Fukui M. (2017) Microbial Community Analysis of Colored Snow from an Alpine Snowfield in Northern Japan Reveals the Prevalence of Betaproteobacteria with Snow Algae. Front. Microbiol. (8), 1481.

  58. Wagenbach D., Münnich K.O., Schotterer U., Oeschger H. (1988) The anthropogenic impact on snow chemistry at Colle Gnifetti, Swiss Alps. Ann. Glaciol. (10), 183-187.

  59. Wagenbach D., Legrand M., Fischer H., Pichlermayer F., Wolff E. 1998. Atmospheric near-surface nitrate at coastal Antarctic sites. J. Geophys. Res. 103 (D9), 11 007-11 020.

  60. Wang F., Zhang X., Wang F., Song M., Li Z., Ming J. (2022) Urban air quality in Xinjiang and snow chemistry of Urumqi Glacier No. 1 during COVID‑19’s restrictions. Environ. Sci. Pollut. Res. 29, 76 026-76 035.

  61. Zubova E.M., Kashulin N.A., Dauvalter V.A., Denisov D.B., Valkova S.A., Vandysh O.I., Slukovskii Z.I., Terentyev P.M., Cherepanov A.A. (2020) Long-Term Environmental Monitoring In An Arctic Lake Polluted By Metals Under Climate Change. Environments. 7(5), 34.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал