MACRO- AND MICROELEMENTS DISTRIBUTION IN URBANIZED ECOSYSTEMS OF KARELIA

Cover Page

Abstract


The aim was to study the distribution of macro-and microelements in the main urban ecosystems of Karelia. Methods. Samples of soil, vegetation, surface water, sediments and biota (fish) were taken. In total, 300 samples were collected. The analysis of the material was carried out using epithermal instrumental neutron activation analysis (INAA), x-ray spectral analysis (XRF), and atomic absorption spectrometry (AAS) with "cold steam" and inductively coupled plasma spectrometry (ICP-MS). Concentration of 32 chemical elements in soil, birch leaves, sediments, water and biota (fish) was determined. Results. The distribution of macro- and microelements in soil and vegetation of these main cities of Karelia was determined. Geochemical profiles of distribution of elements in soils and vegetation were constructed. Concentration of heavy and toxic metals in the samples of water and sediments was close to the background values. High concentration of mercury in the muscles of predatory fish was found (CHg = 0.2÷0.3 mcg/kg). Conclusions. The levels of total accumulation of heavy and toxic metals in the soil of Petrozavodsk are classified as hazardous (Zc = 56), and soil pollution in Pitkyaranta, Sortavala and Suoyarvi is considered moderately dangerous (Zc = 15-31). A high degree of correlation between the concentration of elements in the soil and birch leaves was found. The water in lake Ladoga, lake Onega, and lake Suoyarvi in terms of the concentration of the elements presented in the article meets the Russian standards for drinking water.

Full Text

Считается, что Республика Карелия является одним из немногих регионов России, где природная среда находится в достаточно хорошем состоянии. Относительно небольшое количество промышленных предприятий и низкая плотность населения оказывают незначительную нагрузку на городскую и природную среду. Следует отметить, что в республике работают 143 крупных и более 3 000 малых предприятий. Основными отраслями в экономике республики являются лесозаготовительная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная промышленность и отрасли, основанные на добыче и переработке минеральных ресурсов. На их долю приходится около 10 % добываемой в России железной руды, 23 % производимой бумаги, более 9 % целлюлозы, 4 % деловой древесины. В Карелии 175 месторождений 24 видов полезных ископаемых. Разрабатываются месторождения железной руды, титана, ванадия, молибдена, хрома, марганца, никеля. Основные промышленные центры: Петрозаводск, Кондопога, Костомукша, Медвежьегорск, Питкяранта, Олонец, Суоярви. Географическое положение и специфика ландшафта делают природу республики особенно чувствительной к техногенным нагрузкам. Очевидно, что удаленное расположение Карелии от больших промышленных центров не может гарантировать высокую защищенность природной среды от различного рода антропогенных воздействий. Это расположение лишь означает, что характер возникающих в этом случае экологических проблем будет несколько иным, чем в других регионах. Влияние на природную среду Карелии в основном связано с развитием энергоемкой лесной и металлургической промышленности, а также с холодным климатом, требующим сжигания большого количества различных теплоносителей (уголь, мазут, газ, торф). В Республике Карелия проводится ежегодный мониторинг состояния окружающей среды. Результаты этих исследований публикуются в виде Государственных докладов. Согласно данным, приведенным в «Государственных докладах о состоянии окружающей среды Республики Карелия» [8, 9] экологические проблемы на территории республики практически отсутствуют. Тем не менее анализ существующих литературных источников показал, что, например, концентрация ртути [4, 16] в почве городов северного побережья Ладожского озера - Питкяранте и Сортавале - в 3-4 раза превышает фоновые значения. Особенно это касается Петрозаводска, где в среднем концентрация ртути в почве в 20 раз превышает фоновые значения. Кроме того, зафиксированы превышения ПДК отдельных компонентов в различных урбанизированных средах, приведены факты высокой концентрации сурьмы в почве Питкяранты, хрома и цинка в донных отложениях Онежского озера. Аналогичные проблемы с загрязнением окружающей среды возникают и на территории соседних стран - Финляндии и Норвегии [19-22], но там это преимущественно связано с транспортными потоками и газовыми выбросами. С учетом вышеизложенного изучение особенностей распределения широкого круга химических элементов - загрязнителей в основных природных средах городов Карелии - является актуальным и необходимым. Целью настоящей работы была оценка уровней концентрации и особенностей распределения макро- и микроэлементов в депонирующих и транспортирующих средах городов Карелии. Методы Отбор образцов К основным транспортирующим и депонирующим природным средам относятся атмосфера, водные потки, почва, донные отложения и биота. Отбор образцов этих сред проводился на территории восьми городов Карелии: Олонца, Питкяранты, Сортавалы, Суоярви, Петрозаводска, Медвежьегорска, Пиндушей и Повенца. В качестве индикаторов загрязнения атмосферного воздуха использовались листья березы повислой (Betula pendula). В Ладожском и Онежском озерах производился вылов рыбы: окуня, судака, щуки и леща. Почва. В городах и поселках образцы почвы отбирались из расчета один образец на 1 км2 площади города [10] (в Петрозаводске образцы отбирались на набережной и в центральной части города). Пробы отбирались пластиковым инструментом на площадке 5Х5 м с глубины 5-10 см методом конверта. Объединенную пробу составляли путем смешивания пяти точечных проб, отобранных на одной площадке. Масса объединенной пробы составляла 0,8-1,0 кг [7, 10]. Пробы высушивали при комнатной температуре и ситовали до крупности зерна 1 мм. Истирания образцов не проводилось. Растительность. Одновременно с отбором проб почвы на тех же площадках отбирали образцы растительности: листья березы с ветвей, расположенных на высоте 1,7-2,0 м от поверхности земли. Отмывания образцов не проводили. Пробы высушивали при температуре 20 °C до постоянного веса и измельчали. Масса образцов в воздушно-сухом состоянии составляла 15-20 г. Вода, донные отложения. Отбор проб производился в Ладожском озере, Онежском озере и озере Суоярви. При отборе проб воды и донных отложений определяли степень загрязнения металлами воды в пределах территории исследуемых городов, вблизи мест с активной антропогенной деятельностью или в местах слабого водообмена: в заливах, заводях и в затонах [5, 6]. Было отобрано по 5 точек вдоль побережья каждого из озер (всего 15 проб). Расстояние между точками отбора составляло ~ 20-40 км. Координаты точек отбора даны в табл. 4. Посуду, используемую при отборе проб, обрабатывали 10 % раствором азотной кислоты, тщательно промывали водопроводной водой, нейтрализовали 2 % раствором бикарбоната натрия и 3-4 раза промывали дистиллированной водой. Перед забором проб сосуды ополаскивали не менее трех раз отбираемой водой, пробы воды объемом не менее 200 см3 отбирали в емкости из стекла. Поверхностную воду отбирали на расстоянии 2-5 м от береговой линии; там же отбирали пробы донных отложений с глубины 1,0-1,5 м. Отбор проводили в два сосуда. Для определения общей концентрации микроэлементов сразу после отбора проба воду подкисляли концентрированной азотной кислотой из расчета 3,5-4 см3 концентрированной HNO3 на 1 дм3 пробы. При отборе проб для анализа на ртуть также проводили подкисление концентрированной HNO3 с добавлением 5 % раствора марганцовокислого калия до розовой окраски пробы (4 - 5 см3 на 1 дм3 пробы). Рыба. Отлов окуня, щуки, судака и леща проводили в Ладожском и Онежском озерах непосредственно участники данного проекта, частично недостаток рыбы восполнялся покупкой у местных рыбаков. Образцы отбирали в полиэтиленовые пакеты типа зип-лок, очищали от внешних загрязнений и промывали дистиллированной водой. Для длительной транспортировки образцы замораживали при температуре -20 °С. При подготовке к анализу рыбу размораживали и помещали в эмалированные кюветы, после этого вырезали с левой стороны, начиная от спинного плавника до начала ребер, вдоль тела 2-4 г скелетных мышц. Весь инструмент и стеклянную посуду мыли 5-10 % азотной кислотой и ополаскивали дистиллированной водой [18]. Анализ образцов Образцы почвы, донных отложений и растительности высушивали при температуре 20 °С до постоянного веса. Образцы рыбы поступали на анализ с естественным процентом влажности. Анализ микроэлементного состава отобранных образцов проводили в лаборатории Геологического института (ГИН) РАН (Москва) и Лаборатории нейтронной физики им. И. М. Франка (ЛНФ) ОИЯИ (Дубна) с помощью эпитеплового нейтронного активационного (ИНАА), рентгеноспектрального методов (РФА), масс-спектрометрии с индукционно связанной плазмой (ИСП-МС) и атомной абсорбционной спектрометрии (ААС) с «холодным» паром [1]. Эпитепловой инструментальный нейтронный активационный анализ (ИНАА) проводили на исследовательском реакторе ИБР-2 ЛНФ ОИЯИ. Анализ осуществлялся с помощью спектрометров на основе детекторов из сверхчистого германия большого объема фирмы «Canberra» с энергетическим разрешением 1,3 кэВ по линии 1 332 кэВ Со60. Были определены концентрации Mg, Cl, Na, Sc, Cr, Fe, Co, Zn, As, Se, Br, Rb, Mo, Ag, Sb, I, Cs, La, Au, Hg и Th [12]. Рентгеноспектральный анализ проводили с использованием последовательного волнового РФА спектрометра «S4 Pioneer» Bruker AXS. Обработку полученных результатов проводили с помощью пакета программ «S4 Spectra Plus». С помощью этого метода в почвах определили концентрации Ca, Mn, Ni, Cu, Zn, Rb, Ba, Pb, Th и U. В случаях, когда требовалось определение низких содержаний элементов в растительности, биоматериалах и воде, использовалась ИСП-МС. Масс-спектрометрия осуществлялась с помощью масс-спектрометра высокого разрешения «ELEMENT-2» (Thermo Ficher Scientific). Концентрацию ртути определяли методом ААС с «холодным» паром в лаборатории ГИН РАН. Контроль качества результатов анализа проводили с помощью анализа «холостых» проб, стандартных и контрольных образцов биологических материалов, аттестованных на содержание ртути. Предел определения концентрации ртути в образцах почвы, растительности, донных отложений и рыбы составлял 0,1 мкг/кг (ppb), для образцов воды - соответственно 0,01 мкг/л (ppb). Математическая обработка Коэффициент концентрации (Kc) рассчитывался по формуле: К = ^фо. где С - фактическое содержание элемента; Сфон - фоновое содержание элемента (заповедник «Кивач»). Расчет суммарного коэффициента загрязнения почвы (ZJ [10, 13] проводился по формуле: Z = (|кс) - (n - 1), где K - коэффициент концентрации i-го химического элемента, n - число, равное количеству элементов, входящих в геохимическую ассоциацию (в нашем случае n = 15). Результаты В табл. 1 приведены данные о кислотности почвы, концентрации макро- и микроэлементов в восьми городах Карелии. Кислотность почв в городах республики изменяется от кислой (рН = 3,9) до нейтральной или щелочной (рН = 6,7-7,2); средние значения кислотности в основном можно считать нейтральными (рН = 5,5-6,1), поэтому значения ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) взяты для суглинистых и глинистых почв с рН KCl > 5,5 [2, 3, 10]. Превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) и ОДК тяжелых и токсичных металлов в почве вышеперечисленных городов Карелии не обнаружено. Сравнение приведенных в табл. 1 данных с аналогичными фоновыми (заповедник «Кивач») показало превышение, иногда значительное, концентрации отдельных элементов фоновыми концентрациями. В Олонце можно отметить повышенную концентрацию As, W и Pb; в Пикяранте - Cu, Zn, As, Sb, Ta, W, Hg, Pb; в Сортавале - Cu, Zn, As, Sb, W, Hg, Pb; в Суоярви - As, Sb, Hg, Pb. Наиболее загрязненной оказалась почва Петрозаводска, где зафиксированы повышенные концентрации Ni, Cu, Zn, As, Br, Sb, W, Hg, и Pb. Наиболее «чистыми» оказались почвы Медвежьегорска, Пиндушей и Повенца. В табл. 2 приведены данные о концентрации элементов в листьях березы (Betula pendula) в восьми городах Карелии. Сравнение с фоновыми концентрациями (заповедник Кивач) показало, что в некоторых случаях имеется значительное превышение над фоном концентраций таких элементов, как Zn, Sb, W, Hg, и Pb в Питкяранте, Сортавале и Петрозаводске. Поскольку прямое сравнение концентраций элементов в почве и растительности представляется малопродуктивным, были рассчитаны коэффициенты концентрации (К^) для 28 элементов. Обсуждение результатов На основании расчетов по приведенной выше формуле были построены биогеохимические профили б Таблица 1 Концентрация макро- и микроэлементов в почве городов Карелии Сср (Мин.-Макс.), мг/кг (ppm), воздушно-сухой вес Элемент Олонец n=5 Питкяранта n=5 &ртавала n=7 Суоярви n=5 Зап. «Кивач» n=5 ПДК [2, 7] (ОДК) [3, 10] рН 6,1(5,8-6,3) 5,5(5,0-6,7) 5,5(4,8 - 6,6) 6,1(3,1-7,2) 4,7(4,3-5,5) Na, % 1,73(1,58-1,82) 1,67(1,25-1,85) 1,69(1,58-1,81) 1,96(1,28-2,39) 1,93(1,81-2,02) Mg, % 0,50(0,32 - 0,82) 0,76(0,33-1,29) 0,96(0,61 - 1,25) 0,48(0,17-1,01) 0,56(0,35-0,65) Al, % 4,69(4,12-5,09) 4,57(4,08-4,97) 5,05(4,22 - 5,65) 4,79(2,95-5,68) 4,65(4,39-4,77) Cl 119(100136) 125(105-163) 154(119-217) 207(105-454) 110(101 - 122) K, % 1,33(1,21-4,52) 1,31(0,96-1,71) 1,27(1,12-1,14) 1,16(0,81 - 1,51) 1,27(1,11 - 1,35) Ca, % 0,98(0,81 - 1,13) 1,15(0,98-1,45) 1,42(1,22-1,66) 1,39(0,90-1,71) 1,25(1,15-1,36) Sc 6,84(4,5-11) 8,38(4,5-14) 9,76(5,8-12,8) 5,64(4,31-7,22) 6,2(5,93-6,45) Ti, % 0,24(0,11-0,36) 0,26(0,17 - 0,33) 0,34(0,29 - 0,37) 0,16(0,11-0,19) 0,22(0,15 - 0,28) V 47(26,6-74) 69(32-119) 83(53-98) 44(38-52) 64(54 - 69) 150 Cr 41,1(18,4-71) 56(21,3 - 105) 64(32-76) 38(23-48) 30(22 - 38) (100)* Mn 278(181-384) 424(203-690) 500(418 - 581) 673(123-1440) 324(285-356) 1500 Fe, % 1,71(1,11-2,62) 2,34(1,08 - 3,95) 2,62(1,53-3,33) 1,69(1,07-2,79) 1,77(1,71 - 1,82) Co 6,19(3,35-10,7) 7,67(3,54-12) 10,7(5,8-14,4) 4,96(2,51-8,1) 5,8(5,3-6,2) 5, П.Ф. (72)* Ni 18,1(6,2-27,3) 22,8(10,1-39) 30(17-37) 13,1(4,99-17,4) 12,8(11,9-13,4) (80)* Cu 19(7,39-33) 53(21,8-101) 32(20,6-41) 24(6,19 - 36) 9,8(9,3-10,6) 3, П.Ф. (132)* Zn 54(22-85) 299(64 - 584) 121(76-215) 63(12,8 - 127) 40(32-45) 20, П.Ф. (220)* As 2,0(1,3-3,1) 3,51(1,78 - 5,6) 3,05(2,46-4,1) 2,89(0,88 - 5,1) 1,4(0,73 - 1,88) 2 (10)* Br 2,7(2,2 - 3,1) 4,14(2,33 - 6,8) 5,55(2,91-8,3) 6,21(2,84 - 12,4) 2,04(1,56-2,77) Rb 73,8(66-91) 112(72-139) 80(72-89) 54(37-84) 46(39 - 52) Sr 220(206-235) 170(113-234) 219(192-237) 275(193 - 320) 221(205-236) Zr 164(103-233) 183(128-214) 171(132-246) 171(126-238) 165(131 - 198) Sb 0,25(0,08 - 0,56) 0,39(0,15 - 0,9) 0,45(0,18-0,74) 0,47(0,13 - 0,73) 0,11(0,09 - 0,13) 4,5 Cs 1,5(0,88-2,6) 2,67(1,45-4,4) 2,22(1,65-2,63) 1,3(0,85-2,5) 0,81(0,73-1,01) Ba 628(572-658) 499(347-628) 720(623 - 869) 556(430-738) 387(333-410) La 20,9(15,5-29,5) 24(15,8 - 32) 24,8(12,2 - 31,5) 15,2(7,8-24) 6,2(5,2-8,1) Ce 39,1(28-56) 48,3(35-65) 45(21,7-57) 33(16,6-51) 13,4(11 - 15,5) Hf 4,04(2,7 - 5,2) 5,02(3,5-5,8) 4,0(3,15-5,7) 4,42(3,05-7,8) 3,9(3,11-4,2) Ta 0,67(0,45 - 0,93) 1,17(0,86-1,4) 0,64(0,36-1,04) 0,46(0,29-0,85) 0,24(0,18-0,31) W 1,82(0,44-6,3) 5,89(1,28 - 19,2) 1,04(0,74-1,7) 0,85(0,34-1,25) 0,29(0,21-0,32) Hg, ppb 37(27-57) 81(41 - 180) 99(31 - 147) 89(52 - 175) 0,025(0,021-0,029) 2100 Pb 29(7,81-93) 48(17,4 - 122) 31(13 - 50) 32,8(18,4-69) 9,9(9 - 12,2) 32(130)* Th 5,88(3,8-9,5) 11,1(7,6-14,4) 7,97(4,75-9,6) 4,69(2,25-10) 1,84(1,11-2,12) U 1,27(074-1,8) 3,19(2,1-4,3) 2,14(1,11-2,8) 1,48(0,62 - 3,72) 0,65(0,58-0,71) Элемент Петрозаводск n=9 Медвежьегорск n=7 Пиндуши n=5 Повенец n=5 Зап. «Кивач» n=5 ПДК [2, 7] (ОДК) [3, 10] рН 5,8(4,9-5,9) 5,5(4,8-6,2) 6,05(5,8 - 6,4) 5,6(4,9-6,5) 4,7(4,3-5,5) Na, % 1,14(0,59-1,57) 2,15(1,85-247) 2,41(2,29-2,46) 2,26(2,07-2,54) 1,93(1,81-2,02) Mg, % 0,52(0,26-0,82) 0,51(0,39 - 0,65) 0,44(0,39 - 0,49) 0,77(0,51 - 1,37) 0,56(0,35-0,65) Al, % 3,43(1,83-4,32) 5,18(5,08-5,31) 5,24(5,03 - 5,38) 5,44(5,21-6,07) 4,65(4,39-4,77) Cl 166(120-207) 158(119-192) 105(95-119) 127(105-150) 110(101 - 122) K, % 1,03(0,47-1,52) 1,47(1,19-1,73) 1,61(1,47 - 1,83) 1,29(1,14-1,43) 1,27(1,11 - 1,35) Ca, % 1,10(0,55-1,40) 1,36(1,08-1,69) 1,38(1,31 - 1,48) 1,69(1,46-2,09) 1,25(1,15-1,36) Sc 5,98(3,22 - 8,4) 5,23(3,81-7,93) 4,23(377-4,72) 5,87(4,51-8,2) 6,2(5,93-6,45) Ti, % 0,21(0,096-0,29) 0,16(0,13 - 0,21) 0,13(0,11-0,14) 0,17(0,15 - 0,18) 0,22(0,15 - 0,28) V 59(34-78) 39,5(25,5-57) 28,7(23,5 - 30,6) 38(35-47) 64(54 - 69) 150 Cr 42,8(29,3 - 62) 32,2(16,1-65) 27,6(21,7 - 39) 47(25-73) 30(22 - 38) (100)* Mn 415(107 - 684) 225(120-318) 199(182-230) 271(233 - 340) 324(285-356) 1500 Fe, % 2,44(1,23-3,76) 1,43(0,78-2,29) 1,12(1,01 - 1,24) 1,43(1,09-1,74) 1,77(1,71 - 1,82) Co 6,82(2,75-10,2) 4,56(2,24-8,3) 3,55(3,32 - 3,94) 4,93(3,84 - 7,11) 5,8(5,3-6,2) 5, П.Ф. (72)* Ni 21,8(10,7-34) 12,2(6,53-26,7) 8,15(7,51-9,62) 10,2(7,73-12,8) 12,8(11,9-13,4) (80)* Cu 49(13,1-75) 10,7(3,79-27,8) 6,79(4,99 - 8,58) 23,3(11,2-42) 9,8(9,3-10,6) 3, П.Ф. (132)* Zn 142(57-295) 42,6(9,8-82) 34(21-50) 38,6(19,7-89) 40(32-45) 20, П.Ф. (220)* As 7,28(3,54-21) 2,81(0,58 - 7,5) 1,46(0,61-3,51) 1,16(0,92-1,53) 1,4(0,73 - 1,88) 2 (10)* Br 10,3(5,4-24) 3,08(2,16-4,12) 2,46(1,98-3,04) 2,65(1,95 - 3,75) 2,04(1,56-2,77) Rb 48(17,7 - 71) 61(48-95) 68(57-91) 43,6(39,5-50) 46(39 - 52) Продолжение таблицы 1 Элемент Петрозаводск n=9 Медвежьегорск n=7 Пиндуши n=5 Повенец n=5 Зап. «Кивач» n=5 ПДК [2, 7] (ОДК) [3, 10] Sr 151(82-190) 233(200-265) 231(213-246) 2,37(210-266) 221(205-236) Zr 106(47-180) 131(84-184) 129(100-148) 208(96-420) 165(131 - 198) Sb 1,54(0,26-4,3) 0,38(,14-0,94) 0,17(0,04 - 0,32) 0,38(0,12-1,14) 0,11(0,09-0,13) 4,5 Cs 1,24(0,41-2,1) 1,15(0,72 - 1,66) 0,92(0,75-1,33) 0,63(0,49 - 0,74) 0,81(0,73-1,01) Ba 449(279 - 559) 859(349-1160) 1033(867-1180) 841(671-948) 387(333-410) La 12,5(4,41-22) 13,8(4,95-21,3) 14,1(12,3-16,1) 12,8(8,13-15,5) 6,2(5,2 - 8,1) Ce 25,8(10,2-45) 28,8(9,75-46) 29,5(23,3-32) 26,1(17,2 - 34,3) 13,4(11 - 15,5) Hf 2,47(1,22-4,15) 3,28(2,44-4,53) 3,15(2,56-3,85) 4,69(2,33-9,1) 3,9(3,11-4,2) Ta 0,34(0,12 - 0,62) 0,54(0,28 - 0,84) 0,32(0,26-0,44) 0,22(0,21-0,24) 0,24(0,18-0,31) W 2,33(0,71-4,61) 0,48(0,14-0,83) 0,36(0,15 - 0,74) 0,41(0,27-0,53) 0,29(0,21-0,32) ^ ppb 489(97-1074) 98(27-286) 21,4(15,6-29,8) 61(16,8 - 107) 0,025(0,021-0,029) 2100 Pb 74(25-125) 13,1(7,81 - 18,4) 9,14(7,81 - 12,1) 14,7(9,94-17,4) 9,9(9-12,2) 32(130)* Th 4,36(1,57 - 5,66) 5,73(1,78-9,81) 4,99(2,73-7,2) 3,91(2,07 - 6,51) 1,84(1,11-2,12) U 1,27(0,82-2,07) 1,44(0,62-2,84) 1,44(0,94 - 1,64) 0,85(0,78 - 0,92) 0,65(0,58 - 0,71) Примечания: П. Ф. - подвижные формы; * - ОДК для суглинистых и глинистых почв с рН KCl >5,5. Таблица 2 Концентрация макро- и микроэлементов в растительности городов Карелии Сср (Мин.-Макс.), мг/кг (ppm), воздушно-сухой вес Элемент Олонец n=5 Питкяранта n=5 Сортавала n=7 Суоярви n=6 Зап. «Кивач» n=5 Na 77(42 - 118 359(158-547) 198(66-373) 73(39-104) 79(45-93) Mg 3170(2546-3770) 2505(1627-3805) 2900(2329-3435) 3562(2885-4670) 2911(2105 - 3387) Al 197(73-393) 612(209-946) 437(126-912) 186(91-311) 220(174-303) Cl 223(110-296) 205(106-271) 556(192-1420) 201(91-316) 200(98-287) K, % 1,11(0,86-1,33) 1,27(0,98-1,55) 1,07(1,03-1,17) 1,29(1,15-1,38) 1,31(1,02-1,44) Ca, % 1,18(0,93-1,53) 1,03(0,75-1,28) 1,24(1,11 - 1,37) 1,37(1,24 - 1,63) 1,33(1,11 - 1,47) Sc 0,036(0,009-0,078) 0,11(0,05-0,19) 0,082(0,022 - 0,18) 0,025(0,008 - 0,038) 0,042(0,033-0,048) V 0,36(0,26-0,46) 1,64(1,03-2,21) 0,93(0,59-1,24) 0,24(0,07-0,38) 0,29(0,22 - 0,34) Cr 0,91(0,62-1,22) 3,25(1,95-6,5) 3,51(0,87 - 7,22) 1,43(1,01 - 1,88) 0,74(0,61-0,78) Mn 398(66-765) 434(106-1030) 296(87 - 738) 292(179-481) 438(385-491) Fe 160(78-273) 420(204-685) 363(127 - 640) 163(85-222) 159(111 - 198) Co 0,27(0,14 - 0,38) 0,55(0,21 - 1,01) 0,71(0,27-2,02) 0,31(0,09-0,74) 0,35(0,28 - 0,44) Ni 2,61(1,73-3,77) 5,13(1,94-11) 5,16(2,25 - 7,63) 1,88(1,15-2,45) 3,49(3,02 - 3,66) Cu 10(8,3-12) 21(16-25) 22(15-25) 12(7,2-18) 11(6,5-15) Zn 271(169-421) 502(244-766) 276(170 - 372) 335(187-450) 273(222-301) As 0,27(0,21-0,36) 0,74(0,58-0,87) 0,44(0,37-0,51) 0,41(0,32-0,52) 0,48(0,41-0,55) Br 1,77(1,65-2,05) 2,71(1,92 - 3,35) 1,67(1,43-1,86) 2,63(2,21-2,94) 2,16(1,88-2,35) Rb 5,64(2,54-9,7) 16,4(10,5-23) 9,62(2,64-24,2) 27,2(17,8-47) 9,2(8,1 - 13,2) Sr 55(39-96) 32(27-39) 50(42 - 59) 76(44-145) 63(48-99) Sb 0,023(0,005-0,046) 0,034(0,022 - 0,047) 0,046(0,016-0,072) 0,021(0,012 - 0,032) 0,036(0,021-0,045) Cs 0,014(0,008 - 0,025) 0,066(0,047-0,11) 0,031(0,016-0,089) 0,045(0,014 - 0,13) 0,014(0,008-0,021) Ba 85(48-110) 92(42-171) 119(41 - 197) 77(52-107) 94(78-105) La 0,16(0,07 - 0,24) 0,65(0,27-1,11) 0,29(0,11-0,54) 0,12(0,10-0,14) 0,16(0,12-0,22) Ce 0,44(0,38-0,51) 1,48(0,62-2,45) 0,69(0,26-1,33) 0,25(0,21-0,33) 0,42(0,32 - 0,48) Hf, ppb 41(40-42) 91(27 - 163) 59(17-102) 24(21-31) 44(36-49) Ta, ppb 60(21-87) 47(12 - 76) 60(28-110) 27(16-47) 50(33 - 69) W, ppb 26(14-52) 73(29-17) 93(48-210) 16(11-29) 30(12-45) Hg, ppb 23(16-37) 20(15-20) 18(12-22) 19(12-27) 12(9,2-15) Pb 0,03(0,01-0,04) 0,06(0,04-0,09) 0,05(0,03 - 0,08) 0,03(0,01-0,05) 0,02(0,01-0,03) Th, ppb 32(18-62) 320(120-521) 155(63-192) 33(15 - 55) 22(14-35) U, ppb 8(2-17) 103(33-160) 35(19-64) 42(11 - 130) 5(4 - 8) Элемент Петрозаводск n=9 Медвежьегорск n=8 Пиндуши n=5 Повенец n=5 Зап. «Кивач» n=5 Na 76(52-96) 94(37-157) 98(62-139) 72(43-136) 79(45-93) Mg 4360(2551 - 10500) 2940(1778-3626) 1982(1700-2484) 3033(2562 - 3391) 2911(2105 - 3387) Al 293(148 - 525) 378(149-922) 283(163-455) 148(62-292) 220(174-303) Cl 282(208 - 364) 258(112-461) 180(140-224) 295(125-488) 200(98-287) Продолжение таблицы 2 Элемент Петрозаводск n=9 Медвежьегорск n=8 Пиндуши n=5 Повенец n=5 Зап. «Кивач» n=5 K,% 1,11(0,87 - 1,36) 1,11(0,95-1,33) 0,92(0,77-1,05) 0,77(0,67-1,04) 1,31(1,02-1,44) Ca,% 1,39(0,92-2,64) 1,22(1,04-1,44) 0,94(0,78-1,08) 0,98(0,58-1,45) 1,33(1,11 - 1,47) Sc 0,065(0,043 - 0,078) 0,045(0,037-0,056) 0,031(0,02-0,044) 0,028(0,015 - 0,046) 0,042(0,033 - 0,048) V 0,92(0,61 - 1,33) 0,53(0,095-1,42) 0,34(0,24 - 0,54) 0,24(0,09-0,44) 0,29(0,22 - 0,34) Cr 1,47(1,14 - 1,89) 2,33(0,86-4,31) 0,91(0,66-1,11) 1,22(0,98 - 1,56) 0,74(0,61-0,78) Mn 834(113 - 3390) 508(350-1100) 174(80-344) 361(137-533) 438(385-491) Fe 320(260-400) 222(156-318) 145(98-199) 114(64-189) 159(111 - 198) Co 0,31(0,16-0,82) 0,44(0,28-1,13) 0,14(0,08 - 0,19) 0,17(0,05 - 0,34) 0,35(0,28 - 0,44) Ni 2,71(1,42-3,65) 3,31(1,46-5,32) 1,54(1,28-2,21) 2,34(1,85-2,91) 3,49(3,02 - 3,66) Cu 18(10-24) 18(12-28) 12(7,5-16) 10(6,3-15) 11(6,5 - 15) Zn 350(251-525) 512(323 - 648) 276(213-410) 286(201-380) 273(222 - 301) As 0,37(0,26-0,55) 0,29(0,21-0,38) 0,15(0,09 - 0,31) 0,17(0,12-0,23) 0,48(0,41-0,55) Br 1,76(1,52-2,33) 1,83(1,36-2,34) 1,55(1,15-2,35) 1,48(1,12-1,78) 2,16(1,88-2,35) Rb 10,7(5,91-22) 25,5(17,5-41) 22,2(10,5 - 33) 12,2(9,81 - 15,4) 9,2(8,1 - 13,2) Sr 31(21-40) 45,2(41-49) 36(24,3 - 57) 32(13,8-47) 63(48-99) Sb 0,051(0,039 - 0,77) 0,022(0,010 - 0,038) 0,016(0,01-0,025) 0,014(0,009-0,019) 0,036(0,021-0,045) Cs 0,012(0,01-0,015) 0,086(0,043 - 0,18) 0,063(0,024 - 0,11) 0,023(0,011-0,039) 0,014(0,008 - 0,021) Ba 97(19-184) 68(39-91) 103(63-165_ 100(66-152) 94(78-105) La 0,11(0,064-0,13) 0,21(0,09 - 0,32) 0,21(0,15 - 0,27) 0,16(0,11-0,18) 0,16(0,12 - 0,22) Ce 0,26(0,18-0,37) 0,48(0,71-0,65) 0,51(0,35-0,65) 0,32(0,28-0,38) 0,42(0,32 - 0,48) Hf,ppb 29(23-37) 35(32 - 38) 29(21-39) 24(18 - 35) 44(36-49) Ta,ppb 12(10 - 19) 11(8-13) 8(6-11) 4(2 - 7) 50(33-69) W,ppb 50(30-60) 49(13 - 110) 28(12-41) 23(15 - 34) 30(12-45) Hg,ppb 13(11 - 16) 20(14-29) 16(12 - 18) 11(9-13) 12(9,2-15) Pb 0,05(0,02 - 0,08) 0,03(0,01-0,05) 0,02(0,01-0,05) 0,02(0,01-0,05) 0,02(0,01-0,03) Th,ppb 19(15-22) 83(42-13) 84(57-14) 35(11-73) 22(14-35) U,ppb 10(9 - 36) 31(15-45) 24(17-37) 16(10-23) 5(4-8) распределения элементов в почве и растительности городов Питкяранта, Сортавала и Петрозаводск (рис. о. Анализ приведенных на рис. 1 графиков показал, что для почвы Питкяранты характерно загрязнение (Кс = 5-7,5) Cu, Zn, Sb, W, Th, и Pb; для Сортавалы характерно загрязнение почвы Cu, Zn, Sb, Hg (Кс = 3-5); почва Петрозаводска загрязнена Cu, As, Br, Sb, Hg и Pb (Кс = 5-19). Уровень загрязнения листьев березы значительно ниже (в 2-4 раза), чем почвы, но перечень загрязняющих элементов в основном повторяет почвенное загрязнение. Коэффициенты корреляции между концентрациями элементов в почве и в листьях березы для Питкяранты составляли r = 0,904, p < 0,001, для Сортавалы r = 0,955, p < 0,001, для Петрозаводска r = 0,628, p < 0,001. Таким образом, показана большая степень этой зависимости (расчет проводили с помощью программы MINITAB-16). Кроме значений предельно допустимой концентрации (ПДК) для Российской Федерации нормируется значение так называемого суммарного коэффициента загрязнения почвы (ZJ по основным токсичным элементам [10, 13]. Так как токсичные элементы делятся на три класса опасности: 1-й класс - чрезвычайно опасные, к ним относятся Zn, As, Se, Cd, Hg и Pb; 2-й класс - высоко опасные: Co, Ni, Cr, Cu, Sb и Mo; 3-й класс - умеренно опасные: Ba, V, W, Mn, и Sr, то расчет Zc проведен с учетом коэффициента концентрации (Кс) пятнадцати элементов, относящихся к этим группам опасности: Mо, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sr, Sb, Ba, W, Hg и Pb. Результаты этих расчетов подтверждают, что наиболее высокие концентрации токсичных элементов по сравнению с фоновыми выявлены в почвах городов Питкяранта, Петрозаводск и Сортавала (рис. 2). В табл. 3 приведена классификация почв по степени опасности в зависимости от значения Zc [10]. В соответствии с этой классификацией загрязнение почв городов Олонца, Медвежьегорска, Повенца и Пинду-шей находится в пределах допустимого, загрязнение почв Петрозаводска классифицируется как опасное (Zc = 56), Питкяранты, Сортавалы и Суоярви - как умеренно опасное (Zc = 15-31). Таблица 4 Концентрация микроэлементов в воде трех озер Карелии ^р. (Cмин. - Cмакс.), мкг/л (ppb) Ладожское озеро п=5 Озеро Суоярви п=5 Онежское озеро п=5 ПДК [14] 61.14215/32.47045 62.22967/32.30377 61.79817/34.37320 - проб 61.49062/31.60484 62.10594/32.33424 62.56895/35.11337 - С.Ш./В.Д. 61.57126/31.45035 62.00991/32.36612 62.89031/34.45693 - 61.69837/30.69018 62.11126/32.36990 62.89282/34.55032 - 61.68171/30.71310 62.17124/32.41539 62.82758/34.82777 - рН отн. ед. 6,67(5,01-7,89) 7,78(7,68-7,89) 7,35(6,33-7,91) - Li 1,01(0,75-1,18) 0,33(0,31-0,35) 0,81(0,58 - 1,13) 30 Cr 0,36(0,22-0,51) 0,37(0,32-0,40) 0,32(0,21-0,53) 50 Mn 22,3(6,97 - 35,4) 40(38-42) 49(22,5 - 84) 100 Co 0,11(0,04 - 0,18) 0,16(0,15-0,17) 0,11(0,031-0,24) 100 Ni 0,97(0,72-1,33) 0,46(0,39-0,57) 1,26(0,72-1,63) 100 Cu 1,36(0,85 - 1,7) 2,25(1,97-2,58) 2,12(1,55 - 3,51) 1000 Zn 5,12(4,36-6,6) 7,28(6,12-8,66) 10,1(6,53-16,1) 5000 As 0,75(0,61-0,87) 0,84(0,46-1,43) 0,43(0,23 - 0,52) 50 Br 12,07(8,62-14) 7,19(6,97-7,33) 11,2(9,9-13,9) - Rb 1,52(1,28-2,0) 0,91(0,87-0,96) 1,56(0,98-2,12) 100 Sr 38,40(11-53) 16,8(15,3-19,1) 34,4(21-61) 7000 Mo 0,14(0,08 - 0,25) 0,039(0,034 - 0,045) 0,23(0,069-0,61) 250 Cd 0,05(0,02 - 0,08) 0,057(0,047 - 0,065) 0,039(0,025-0,051) 1 Sn 0,08(0,07 - 0,09) 0,18(0,14 - 0,24) 0,16(0,14 - 0,16) - Sb 0,13(0,07 - 0,18) 0,44(0,22 - 1,01) 2,48(0,97 - 3,58) 50 Cs 0,03(0,02 - 0,04) 0,021(0,01-0,032) <0,01 - La 0,28(0,22 - 0,37) 0,66(0,48-0,99) 1,67(0,063 - 0,25) - Ce 0,46(0,38 - 0,59) 1,11(1,02-0,21) 0,29(0,097 - 0,49) - Hg 0,035(0,016-0,056) 0,064(0,039 - 0,088) 0,028(0,017 - 0,039) 0,5 Pb 0,44(0,25 - 0,62) 1,36(0,81 - 1,87) 0,51(0,23 - 0,93) 30 Th 0,05(0,03 - 0,09) 0,012(0,01-0,014) 0,13(0,11-0,14) - U 0,11(0,08 - 0,14) 0,046(0,035 - 0,063) 0,15(0,075 - 0,21) - Категории загрязнения почв [10, 13] Таблица 3 Категория Величина Zc Допустимая Менее 16 Умеренно опасная 16-32 Опасная 32 - 128 Чрезвычайно опасная Более 128 Все восемь городов (за исключением Олонца), в которых проводилось исследование, расположены на берегах трех озер: Ладожского, Суоярви и Онежского, соответственно снабжение городов питьевой водой производится также из этих озер. В табл. 4 показаны уровень кислотности и концентрация микроэлементов в воде этих трех озер, а также значения ПДК микроэлементов в питьевой воде. Анализируя эти данные, можно сделать вывод о том, что вода в Ладожском, Онежском озерах и озере Суоярви по концентрации микроэлементов соответствует нормативам, принятым в РФ для питьевой воды [5, 14]. Донные осадки являются депонирующей средой, и их химический состав отражает долговременные закономерности. Эта система образована нанесением и отложением на дно водоемов разных веществ в итоге физических, химических и биологических процессов. Оценка загрязнения донных отложений существенно затруднена тем, что для донных осадков отсутствует понятие «предельно допустимые концентрации», что связано с санитарно-токсикологической сущностью данного показателя. В настоящее время существует только один региональный норматив, который вводит такие понятия, как «целевой уровень» концентрации (аналог-фон), «предельно возможный» уровень (аналог ПДК) и уровень «требующий вмешательства» [11]. В табл. 5 приведены данные о концентрации химических элементов в донных отложениях Ладожского, Онежского озер и озера Суоярви. В качестве объекта для сравнения использованы данные по почве, отобранной в заповеднике «Кивач», а также нормативы, приведенные в работе [11]. Концентрация макро- и микроэлеметов в донных отложениях трех озер Карелии Сср. (Ммин.-Ммакс.) мг/кг (ppm), воздушно-сухой вес Таблица 5 Элемент Ладожское озеро Озеро Суоярви Онежское озеро Норматив [9] n=5 n=5 n=5 Na, % 2,05(1,94-2,17) 2,25(2,06-2,41) 1,88(1,65-2,17) - Mg 3670(2270-5754) 2305(1369-3859) 5760(2115-7287) - Al, % 4,83(4,64-5,10) 4,73(4,61-4,85) 4,78(4,21-5,32) - S 179(134-225) <100 938(250-2014) - Cl 68(39-95) 98(65-128) 111(47-245) - K, % 1,72(1,42-2,02) 1,31(1,11-1,52) 1,27(1,05-1,65) - Ca, % 0,96(0,81-1,09) 1,01(0,72-1,29) 1,53(0,88-2,29) - Sc 4,71(1,82-8,4) 4,53(1,46-5,91) 5,21(2,46-7,11) - Ti 1300(682-1800) 1449(561-2440) 1676(765-2720) - V 28,3(17,6-43) 25,1(15,1-37) 32,2(14,5-42) - Cr 22,3(8,79-44) 20,9(13,4-26,6) 78(19,5-229) 100*-380** - 380*** Mn 208(156-246) 212(92-378) 288(126-446) - Fe, % 1,14(0,72-1,87) 0,93(0,55-1,42) 1,50(0,72-2,06) - Co 3,94(1,81-7,42) 2,32(0,94-3,51) 6,28(2,55-11) - Ni 8,46(4,2-15,3) 5,05(2,46-7,11) 19,4(7,25-46) 35-35-210 Cu 5,52(4,32-6,81) 7,73(2,11-15) 58(14,2-107) 35-35-190 Zn 25,3(22,6-29,5) 32,6(15,5-82) 744(145-1810) 140-480-720 As 1,79(0,56-3,85) 0,53(0,43-0,66) 1,18(0,62-2,21) 29-55-55 Br 1,45(1,13-1,74) 2,01(1,55-2,42) 2,64(2,11-3,26) - Rb 90(66-102) 45,5(38-51) 47(38-59) - Sr 181(159-209) 287(264-310) 246(224-306) - Zr 156(65-293) 157(55-258) 121(72-207) - Sb 0,061(0,024-0,11) 0,05(0,043-0,064) 1,23(0,45-4,6) - Cs 1,38(0,96-2,22) 0,54(0,39-0,63) 0,61(0,53-0,72) - Ba 471(365-529) 670(529-875) 1050(512-2530) - La 10,9(9,21-13,2) 7,83(3,14-13,8) 9,42(8,2-12,4) - Ce 21(19,5-26) 15,4(6,8-26,6) 19,1(14,5-27) - Hf 3,98(1,26-7,61) 3,67(1,59-5,92) 2,83(1,87-4,55) - Ta 0,45(0,34-0,62) 0,33(0,11-0,73) 0,26(0,094-0,41) - W 0,85(0,46-1,13) 1,21(0,48-1,62) 4,12(1,15-7,32) - Hg ppb 22,1(12,4-32) 18,2(16-19) 35,8(6,2-59) 300-500-10000 Pb 19(13,1-28,1) 21,5(7,66-43,6) 174(19,1-362) 85-530-530 Th 3,61(2,33-4,32) 1,56(0,98-2,37) 2,55(1,97-3,11) - U 0,91(0,62-1,12) 0,56(0,35-0,77) 0,73(0,53-1,04) - Примечание. * - целевой уровень (фон); ** - предельно возможный уровень; *** - уровень, требующий вмешательства. К числу приоритетных загрязняющих веществ донных отложений относятся тяжелые металлы. В отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся процессам разложения, металлы способны лишь к перераспределению между отдельными компонентами водных систем, они существуют в разных формах и различных степенях окисления. Анализируя данные, приведенные в табл. 5, можно отметить, что концентрация химических элементов в донных отложениях в основном находится в пределах «фоновых» значений. Наиболее загрязненными оказались донные отложения Онежского озера: для них характерно повышенное содержание S, Cr, Cu, Zn, Sb, Ba, W и Pb. Являясь составной частью грунтов, металлы попадают в организмы бентосов, а далее рыб, и в особенности хищных как вершины водной трофической цепочки. В табл. 6 приведены данные о концентрации тяжелых и токсичных металлов в мышцах щуки, судака и окуня, выловленных в Ладожском и Онежском озерах. Таблица 6 Концентрация микроэлементов в мышцах рыб Ладожского и Онежского озер («живой вес»), Сер. (Смин.-Смакс.), мг/кг (ppm) Ладожское озеро Объект Щука, n=6 Судак, n=5 Окунь, n=9 ПДК [15] Элемент/Масса, г 662(240-2100) 1100(560-1660) 205(120-360) Cr 0,07(0,05-0,09) 0,049(0,047-0,055) 0,055(0,039-0,069) 1 Mn 0,29(0,14-0,41) 0,86(0,51-1,21) 0,45(0,35-0,57) - Fe 2,47(1,61-4,65) 4,45(1,64-7,25) 5,51(4,48-6,2) - Co 0,004(0,003-0,01) 0,008(0,003-0,012) 0,006(0,003-0,009) - Ni 0,04(0,03-0,06) 0,051(0,034-0,067) 0,046(0,038-0,06) - Cu 0,36(0,26-0,56) 0,42(0,29-0,55) 0,41(0,33-0,51) 10 Zn 11,1(6,50-17,75) 6,27(5,55-6,98) 8,34(6,91-9,81) 40 As 0,06(0,04-0,10) 0,065(0,062-0,068) 0,036(0,028-0,046) 1 Se 0,16(0,13-0,21) 0,23(0,21-0,24) 0,25(0,23-0,29) - Br 2,24(1,15-3,32) 1,93(1,54-2,33) 2,11(1,95-2,22) - Rb 10,43(9,06-11,93) 7,82(2,86-12,8) 11,3(9,5-13,1) - Mo 0,02(0,01-0,02) 0,02(0,01-0,03) 0,02(0,01-0,03) - Sr 3,18(1,44-7,67) 3,24(1,3-5,18) 1,48(1,11-2,02) - Cd 0,01(0,00-0,01) 0,007(0,005-0,011) 0,008(0,005-0,011) 0 Sn <0,005 <0,005 0,012(0,009-0,018) - Cs 0,04(0,02-0,05) 0,024(0,006-0,043) 0,022(0,011-0,029) Hg 0,33(0,23-0,49) 0,197(0,06-0,334) 0,23(0,12-0,31) 0,3-0,6 Pb <0,05 0,099(0,058-0,14) 0,067(0,043-0,085) 1 Онежское озеро Объект Щука, n=8 Судак, n=5 Окунь, n = 10 ПДК [15] Эл-т/Масса, г 410(230-960) 425(360-673) 155(82-332) Cr 0,086(0,068-0,096) 0,061(0,045-0,072) 0,055(0,042-0,065) 1 Mn 0,31(0,14-0,63) 0,330(0,21-0,33) 0,44(0,22-0,55) - Fe 3,02(1,73-5,6) 4,167(3,2-5,5) 4,58(3,84-5,42) - Co 0,004(0,003-0,008) 0,005(0,006-0,005) 0,006(0,003-0,011) - Ni 0,051(0,031-0,062) 0,033(0,04-0,03) 0,039(0,03-0,047) - Cu 0,42(0,31-0,56) 0,353(0,43-0,35) 0,43(0,31-0,49) 10 Zn 10,5(6,5-18,3) 8,600(8,20-10,30) 8,77(7,21-11) 40 As 0,075(0,063-0,11) 0,036(0,032-0,041) 0,034(0,03-0,042) 1 Se 0,17(0,13-0,26) 0,22(0,18-0,25) 0,24(0,21-0,26) - Br 3,12(2,87-3,35) 2,18(1,22-3,13) 2,72(2,33-3,18) - Rb 11,2(10,4-11,9) 10,920(13,00-12,20) 10,9(8,21-12,3) - Mo 0,026(0,024-0,028) 0,013(0,012-0,016) 0,019(0,013-0,025) - Sr 3,31(1,44-6,51) 1,33(1,32-1,21) 1,42(1,02-1,96) - Cd 0,006(0,004-0,008) 0,008(0,011-0,005) 0,007(0,006-0,008) 0 Sn <0,005 0,006(0,005-0,007) 0,011(0,007-0,013) - Cs 0,03(0,019-0,045) 0,023(0,025-0,030) 0,022(0,014-0,03) Hg 0,38(0,21-0,54) 0,37(0,31-0,43) 0,22(0,11-0,29) 0,3-0,6 Pb 0,15(0,12-0,18) 0,056(0,055-0,053) 0,065(0,047-0,074) 1 Сравнение данных, приведенных в табл. 6, со значениями ПДК показало, что концентрация тяжелых и токсичных металлов в мышцах окуня, судака и щуки в обоих озерах находится в пределах принятых в РФ нормативов. При этом следует обратить внимание на достаточно высокую концентрацию ртути в мышцах щуки, судака и окуня. Ртуть и ее соединения являются высокотоксичным, кумулятивным ядом, поражающим кроветворную, ферментативную, нервную системы и почки. Ртуть относится к числу элементов, постоянно присутствующих в окружающей среде и живых организмах. В мышцах рыбы ртуть присутствует в основном (до 80 %) в метилированной форме: метилртути (метилртутный гидроксид CH3HgOH (MMHg)) [17, 18]. Это соединение - наиболее стабильная форма метиловой ртути в пресноводной среде и является самым распространенным органическим соединением ртути в пресноводных системах. Среднеарифметическая концентрация Hg в мышцах щуки, судака и окуня, показанная в табл. 6, составляет значение 0,3-0,5 от ПДК. Тем не менее, принимая во внимание возможность кумулятивного накопления Hg в организме человека, следует признать потенциальную опасность регулярного употребления этих видов рыб в рационе питания местного населения. Выводы • Суммарное загрязнение почв городов Олонца, Медвежьегорска, Повенца и Пиндушей находится в пределах допустимого. Загрязнение почв Петрозаводска классифицируется как опасное, городов Питкяранта, Сортавала и Суоярви - как умеренно опасное. • Взаимосвязь между концентрацией элементов в почве и листьях березы (листья не отмывались от поверхностного загрязнения) следует признать высокой, что позволяет считать в данном конкретном случае листья березы косвенным индикатором загрязнения воздушной среды. • Вода в Ладожском, Онежском озерах и озере Суоярви по концентрации микроэлементов соответствует нормативам, принятым в РФ для питьевой воды (ГОСТ, СанПин). • В донных отложениях Онежского озера обнаружено повышенное содержание S, Cr, Cu, Zn, Sb, Ba, W и Pb. Пространственное распределение и уровни загрязнения донных отложений Онежского озера этими элементами нуждаются в дальнейшем изучении. • Концентрация тяжелых и токсичных металлов в мышцах окуня, судака и щуки в Ладожском и Онежском озерах находятся в пределах ПДК, принятых в РФ. Тем не менее следует признать потенциальную опасность регулярного употребления этих видов рыб в рационе питания местного населения. Работа выполнена в рамках совместных исследований Геологического института РАН (г. Москва) и Лаборатории нейтронной физики им. И. М. Франка ОИЯИ (г. Дубна). Благодарности Авторы выражают свою глубокую благодарность коллегам и друзьям, оказавшим неоценимую помощь в проведении данной работы: Г. А. Грановской и Н. А. Чу-гунову. Отдельно свою признательность авторы выражают А. С. Духанину за предоставление базы и помощь в проведении полевых работ. Авторство Горбунов А. В. внес основной вклад в концепцию и дизайн исследования, подготовил первый вариант статьи; Ляпунов С. М. существенно переработал и окончательно утвердил присланную в редакцию рукопись; Ермолаев Б. В. внес определяющий вклад в анализ и интерпретацию данных, существенно переработал статью на предмет важного нтеллектуального содержания; Окина О. И. внесла определяющий вклад в анализ и интерпретацию данных по концентрациии элементов в водной среде и биоте; Фронтасьева М. В. разработала общий дизайн и откорректировала текста статьи; Павлов С. С. произвел математическую обработку данных.

About the authors

A. V. Gorbunov

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: anatolygor@yandex.ru
Moscow

S. M. Lyapunov

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Moscow

B. V. Ermolaev

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Moscow

O. I. Okina

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Moscow

M. V. Frontas'eva

Joint Institute for Nuclear Research

Dubna, Russia

S. S. Pavlov

Joint Institute for Nuclear Research

Dubna, Russia

References

  1. Беклемишев М. К., Иванов В. М., Мугинова С. В., Осипова Е. А., Проскурнин М. А., Шаповалова Е. Н. Объекты окружающей среды и их аналитический контроль // Методы анализа объектов окружающей среды / под ред. Шеховцовой Т. Н. Краснодар: Арт-Офис, 2007. 380 с.
  2. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Введены в действие постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 23 января 2006 г. № 1 с 1 апреля 2006 г. Роспотребнадзор 2006, М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006, С. 15.
  3. ГН 2.1.7.251 1-09. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве (утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 18 мая 2009 г. N 32) М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. С. 11.
  4. Горбунов А. В., Ляпунов С. М., Ермолаев Б. В. Распределение ртути в природных и урбанизированных средах Карелии // Экология человека. 2019. № 4. С. 10-17. DOI: https://doi.org/10.33396/1728-0869-2019-4-10-17
  5. ГОСТ Р 51592-2000. Вода. Общие требования к отбору проб. М.: Стандартинформ, 2008. C. 48.
  6. ГОСТ Р 51593-2000. Вода питьевая. Отбор проб. М.: Стандартинформ, 2008. C. 295-304.
  7. ГОСТ Р 53123-2008 (ИСО 10381-5:2005). Качество почвы. Отбор проб. Ч. 5. Руководство по изучению городских и промышленных участков на предмет загрязнения почвы. М.: Стандартинформ, 2009. C. 30.
  8. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2015 г. / Министерство по природопользованию и экологии Республики Карелия; редкол.: А. Н. Громцев (гл. ред.) и др. Петрозаводск, 2016. 260 с. URL: http://economy.krc.karelia.ru/publ. php?id=17566&plang=r
  9. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2017 г. / Министерство по природопользованию и экологии Республики Карелия; редкол.: А. Н. Громцев (гл. ред.) и др. Петрозаводск, 2018. 272 с.
  10. МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. Методические указания. M.: Минздрав России, 1999. С. 11
  11. Нормы и критерии оценки загрязненности донных отложений в водных объектах Санкт-Петербурга. Региональный норматив. Санкт-Петербург,1996, 20 с.
  12. НСАМ 510-ЯФ. Определение микроэлементов в горных породах, рудах, почвах, донных отложениях, золах растений, и в твердых биологических материалах растительного и животного происхождения нейтронно-активационным методом. М., 201 1. 38 с.
  13. Сает Ю. Е., Ревич Б. А., Янин Е. П. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.
  14. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. M.: Минздрав России, 2002. С. 46.
  15. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. M.: Минздрав России, 2002. С. 269.
  16. Яшин И. М., Кузнецов П. В., Петухова А. А. Экогеохимическая оценка почв и лесопарковых фаций Петрозаводска // Известия ТСХА. Вып. 4, 2011. С. 30-43.
  17. ADDENDUM FOR ORGANIC MERCURY COMPOUNDS (Alkyl and Dialkyl Mercury Compounds) Supplement to the 1999 Toxicological Profile for Mercury // Agency for Toxic Substances and Disease Registry Division of Toxicology and Human Health Sciences Atlanta, GA 30333, March 2013. Р. 143.
  18. Anatoliy V. Gorbunov, Boris V. Ermolaev, Sergey M. Lyapunov, Olga I. Okina, Sergey S. Pavlov, Marina V. Frontasyeva. Estimation of Mercury Intake from Consumption of Fish and Seafood in Russia // Food and Nutrition Sciences. 2016. Vol. 7. P. 1-8. Available at: http://www.scirp.org/ journal/fns, doi: 10.4236/fns.2016.77053.
  19. Bergback B., Johansson K., Mohlander U. Urban metal flows: a case study of Stockholm // Water Air Soil Polution. 2001. Vol. 1. P. 3-24.
  20. Hjortenkrans D., Bergback B., Haggerud A., Hjortenkrans D., Bergback B., Haggerud A. Мetal emissions from brake linings and tires: case studies of Stockholm, Sweden 1995/1998 and 2005 // Environmental Sciences and technologies. 2007. Vol. 41. P. 5224-5230.
  21. Lokola-Ruskanoia K., Cantola M., Halonen T. et al. Mercury-haltiger Schwarzer Schiefer und menschlicher Quecksilberverbrauch in Ostfinnland // Auswirkungen und Mechanismen, Okologische Geologie. 2003. Vol. 43, N 3. P. 283-297.
  22. Zevenhoven R., Kilpinen P. Control of pollutants in flue gases and fuel gases // Report TKKENY-4. 2nd edition. EspooTurku, Finland, 2002. 298 p.

Statistics

Views

Abstract - 56

PDF (Russian) - 27

Cited-By


PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2020 Gorbunov A.V., Lyapunov S.M., Ermolaev B.V., Okina O.I., Frontas'eva M.V., Pavlov S.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies