Прошлым летом в сети широко разошлась новость об исследовании ученых Кольского научного центра РАН и Мурманского морского биологического института РАН, которое выявило повышенные концентрации молибдена в донных отложениях озера Портлубол. Содержание этого элемента в осадках действительно сильно выделялось на фоне других северных водоемов. Однако детальный анализ показал, что тревожиться не о чем: максимальные значения молибдена зафиксированы в глубинных, то есть наиболее древних слоях осадков, сформировавшихся до начала промышленной эпохи. Это означает, что аномалия имеет природное происхождение и связана с геологией Лицевского рудного района.
Этот случай иллюстрирует одну из важных экологических задач Мурманской области: как разграничить естественные геохимические особенности и последствия человеческой деятельности? На состав донных отложений здесь влияют три фактора. Первый – геология водосборных бассейнов: регион богат месторождениями никеля, меди, урана и молибдена, которые поступают в воду при естественном выщелачивании пород. Второй – это загрязнение от горнодобывающих предприятий и транспорта. Третий – атмосферный перенос загрязнителей из промышленных районов соседних регионов и стран. Так, например, повышенные концентрации свинца и сурьмы даже в удаленных от городов озерах – последствия начавшегося в XIX веке активного сжигания угля в Европе и Северной Америке.
Без надежных данных о естественном фоне интерпретация результатов мониторинга затруднена: высокие концентрации элементов могут быть ошибочно приняты за признак загрязнения. А реальное антропогенное воздействие может, наоборот, остаться незамеченным. Федеральные нормативы содержания тяжелых металлов именно в озерных отложениях в России отсутствуют, поэтому очень важно создать региональную геохимическую «систему координат». Эту работу в рамках проекта РНФ выполнили сотрудники Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН – статья об их новом исследовании опубликована в журнале «Доклады наук о Земле».
Донные отложения озер аккумулируют вещества, поступающие из водосборного бассейна и атмосферы. Верхние слои отражают современное состояние, глубинные – сохраняют информацию о периоде до активной промышленной деятельности. Исследователи поставили перед собой задачу определить эталонные показатели содержания 43 химических элементов в донных отложениях региона, которые станут точкой отсчета при оценке воздействия на природные объекты.
Исследуемая территория (изучаемые озера отмечены звездочками, а населенные пункты Мурманской области — кружками).
В анализ вошло 417 проб из 53 озер арктического региона. Использовались как материалы полевых работ 2018–2024 годов, так и архивные образцы. Чтобы выбрать пробы, которые не несут в себе следы антропогенного влияния, применили палеолимнологический подход. Маркером служит свинец (Pb): его повышенные концентрации в поверхностных горизонтах кернов указывают на воздействие промышленности и транспорта.
Глубина «чистых» слоев варьировалась от 6 до 55 см, что отражает различия в скорости накопления осадков. Для расчетов использовали медиану – статистический показатель, устойчивый к случайным выбросам концентраций и дающий более объективную оценку фона, чем среднее арифметическое.
Анализ массива данных позволил восстановить геохимическую картину региона. В целом содержание большинства редких элементов в донных отложениях Мурманской области ниже или близко к среднему значению для земной коры (кларку). При этом выявлены отклонения, у которых есть объяснимые причины.
Повышенные фоновые значения зафиксированы для цинка, молибдена, кадмия и урана. Кадмий естественным образом накапливается в глинистых минералах осадочных пород – аналогичная ситуация характерна для озер Сибири, Норвегии и Карелии, что подтверждает природный характер аномалии. Накопление урана и молибдена связано с геологией региона. В Лицевском урановорудном районе концентрации урана в донных отложениях могут многократно превышать кларк из-за выщелачивания из пегматитовых гранитов и метасоматитов. Подтверждением служит соотношение тория и урана: в обогащенных озерах этот индекс значительно ниже единицы, тогда как в среднем по региону он составляет 1,4. Аналогичные процессы отмечены в районе Хибинского щелочного массива.
Отдельный пример: озеро Питьевое на полуострове Средний. Здесь в донных отложениях обнаружены повышенные концентрации свинца, цинка и кадмия. Однако вертикальный профиль кернов показал, что пики концентраций приходятся не на верхние, а на глубинные слои. Микроскопический анализ выявил частицы сфалерита с примесями свинца и кадмия, что указывает на природное происхождение металлов из локальных рудопроявлений.
Сравнение с данными по Карелии показало различия в составе осадков. В Мурманской области они менее обогащены органическим веществом, что характерно для этих широт, но содержат больше элементов терригенного происхождения (титан, цирконий, редкоземельные металлы). Также местные озера естественным образом богаче никелем и медью, что соответствует распределению месторождений в регионе.
Таким образом, повышенная концентрация металла в донных отложениях не тождественна загрязнению. Часто это отражение геологических особенностей водосборного бассейна, и без понимания регионального фона корректная оценка уровня загрязнения затруднена.
Если при мониторинге в Лицевском районе обнаруживается высокое содержание урана, специалисты могут интерпретировать это как геологическую особенность, а не как инцидент. Если же большие количества никеля находят в районе промышленной зоны сверх установленного фона, это указывает на техногенное влияние.
Исследователи рассматривают свою работу как начало более масштабного исследования. Они планируют расширить базу данных за счет включения новых образцов донных отложений, чтобы дополнить и уточнить полученные медианные значения концентраций 43 химических элементов, сделав региональный геохимический базис более репрезентативным. Особое внимание уделят озерам из недостаточно изученных частей Мурманской области, включая западные и центральные районы. Количество определяемых элементов тоже планируется увеличить.
Авторы намерены инициировать работу по официальному закреплению полученных фоновых концентраций на региональном уровне. Регистрация региональных реперных значений позволит создать практический инструмент для государственных оценок и научных изысканий. Полученные в результате исследования данные уже могут использоваться как ориентиры при проведении экологического мониторинга, особенно учитывая начало разработки новых месторождений.
На фото: Полевые работы на северных озерах. Фото - лаборатория геоэкологии и рационального природопользования Арктики ИППЭС КНЦ РАН.
Источник: Минобрнауки России
