Fractions of trace metals in the sediments of permafrost-affected lakes in Northern Siberia, Lena delta
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-2-160-172
Аннотация
Цель исследования — оценка роли компонентов донных отложений в накоплении микроэлементов в озерах криолитозоны (дельта Лены, северная Сибирь). Проведен фракционный анализ некоторых микроэлементов (V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, Pb). Пробы были отобраны из 10 озер в летний период экспедиции «ЛЕНА 2019». Содержание химических элементов в осадках измеряли прибором ICP-MS. Результаты работы показали относительно однородное распределение кислоторастворимых форм металлов в донных отложениях разных озер. Большинство элементов преимущественно закреплено в устойчивых минеральных и металлоорганических соединениях. Однако для V, Co и Cr в некоторых озерах отмечен высокий уровень подвижности. Металлы растворимых комплексов способны мигрировать из донных отложений в воду за счет изменений физико-химических параметров водной среды. Кроме того, органические и минеральные вещества осадков обладают низкой потенциальной способностью связывать металлы в устойчивые соединения.
При поддержке: Тема НИР Института озероведения РАН — СПб ФИЦ РАН № 0154-2019-0003 «Разработка комплексных методов изучение и оценка характеристик твердых частиц наноразмера в водоемах с разным уровнем антропогенного воздействия»; тема НИР Института проблем промышленной экологии севера КНЦ РАН № 1021111018324‐1
Об авторах
A. V. Guzeva
Институт озероведения РАН — СПб ФИЦ РАН
Россия
Россия
Санкт-Петербург
I. R. Elizarova
Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН
Россия
Россия
Апатиты
A. E. Lapenkov
Институт озероведения РАН — СПб ФИЦ РАН
Россия
Россия
Санкт-Петербург
Z. I. Slukovskii
Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН
Россия
Россия
Апатиты
Список литературы
1. Kokelj S., Jenkins R., Milburn D., Burn C.R., Snow N. The influence of thermokarst disturbance on the water quality of small upland lakes, Mackenzie Delta Region, Northwest Territories, Canada. Permafrost Periglacial Processes. 2005, 16 (4): 343–353. https://doi.org/10.1002/ppp.536.
2. Thompson D., Woo M. Seasonal hydrochemistry of a high Arctic wetland complex. Hydrological Processes. 2009, 23: 1397–1407. doi: 10.1002/hyp.7271.
3. Chetverova A., Skorospekhova T., Morgenstern A., Alekseeva N., Spiridonov I., Fedorova I. Hydrological and hydrochemical characteristics of lakes in the Lena River delta (Northeast-Siberia, Russia). Polarforschung. 2017, 87 (2): 111–123. doi: 10.2312/polarforschung.87.2.111.
4. Morgenstern A., Grosse G., Schirrmeister L. Genetic, morphological, and statistical characterization of lakes in the permafrost-dominated Lena Delta, Fairbanks, Alaska. D.L. Kane eds. Permafrost. Proceedings of the 9th International Conference on Permafrost, Institute of Northern Engineering, University of Alaska, Fairbanks, 2008: 1239–1244.
5. Tessier A. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Analytical Chemistry. 1979, 51(7): 844–851. https://doi.org/10.1021/ac50043a017.
6. Li X., Shen Z., Wai O., LI Y. S. Chemical forms of Pb, Zn and Cu in the sediment profiles of the Pearl River Estuary. Marine Pollution Bulletin. 2001, 42: 215–223. https://doi.org/10.1016/S0025-326X(00)00145-4.
7. Moore F., Nematollahi M., Keshavarzi B. Heavy metals fractionation in surface sediments of Gowatr bay–Iran. Environmental Monitoring and Assessment. 2015, 187 (1): 4117. doi: 10.1007/s10661-014-4117-7.
8. Slukovskii Z. Background concentrations of heavy metals and other chemical elements in the sediments of small lakes in the south of Karelia, Russia. Vestnik of MSTU. 2020, 23 (1): 80–92. doi: 10.21443/1560-9278-2020-23-1-80-92.
9. Guzeva A., Slukovskii Z., Dauvalter V., Denisov D. Trace element fractions in sediments of urbanised lakes of the arctic zone of Russia. Environmental Monitoring and Assessment. 2021, 193: 378. doi: 10.1007/s10661-021-09166-z.
10. Tnoumi A., Angelone M., Armiento G., Caprioli R., Crovato C., De Cassan M., Montereali M.R., Nardi E., Parella L., Proposito M., Spaziani F., Zourarah B. Assessment of Trace Metals in Sediments from Khnifiss Lagoon (Tarfaya, Morocco). Earth. 2021, 2: 16–31. https://doi.org/10.3390/earth2010002.
11. Guzeva A., Krylova E., Fedorova I. Environmental aspects of molecular composition of humic acids isolated from lake sediments of a permafrost-affected area of the Arctic. Polish Polar Research. 2021, 42 (3): 173–191. doi: 10.24425/ppr.2021.137142.
12. Grigor’ev M.N. Kriomorfogenez ust’evoj oblasti r. Leny. Cryomorphogenesis of the estuarine region of the river Lena. Yakutsk: SO RAN, 1993: 175 p. [In Russian].
13. Schwamborn G., Andreev A., Tumskoy V., Rachold V., Grigoriev M., Pavlova E., Dorozhkhina M., Hubberten H. Evolution of Lake Nikolay, Arga Island, western Lena River delta, during late Weichselian and Holocene time. Polarforschung. 2002, 70: 69–82.
14. Morgenstern A., Grosse G., Günther F., Fedorova I., Schirrmeister L. Spatial analyses of thermokarst lakes and basins in Yedoma landscapes of the Lena Delta. The Cryosphere. 2011, 5: 849–867. https://doi.org/10.5194/tc-5-849-201.
15. Bol’shiyanov D.Yu., Makarov A.S., Shnajder V., Shtof G. Proiskhozhdenie i razvitie del`ty` reki Leny`. Origin and development of the delta of the river Lena. St. Petersburg: AARI, 2013: 268 p. [In Russian].
16. FGBU VSEGEI 2014. Governmental geological map of the Russian Federation. Map of Quaternary deposits. S-51, S-52: 1:1000000, Ministry of Natural Resources and Ecology of the Russian Federation. Available at: http://webmapget.vsegei.ru/index.html (accessed 18.01.2022).
17. Swarnalatha K., Letha J., Ayoob S., Rachold V., Grigoriev M., Pavlova E., Dorozhkhina M., Hubberten H. Risk assessment of heavy metal contamination in sediments of a tropical lake. Environmental Monitoring and Assessment. 2015, 187: 322. doi: 10.1007/s10661-015-4558-7.
18. Passos E., Alves J., Garcia C., Costa A.S. Metal fractionation in sediments of the Sergipe River, northeast, Brazil. J. Brazil. Chem. Soc. 2011, 22 (5): 811–1004. https://doi.org/10.1590/S0103-50532011000500004.
19. Wedepohl K. The composition of the continental crust. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995, 59 (7): 1217–1232. https://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00038-2.
20. Lin J., Rayhan A. S., Wang Y., Wu Z., Lin Y., Ke H., Li T., Chen K., Cai M. Distribution and contamination assessment of heavy metals in soils and sediments from the Fildes Peninsula and Ardley Island in King George Island, Antarctica. Polar Research. 2021, 40. doi:10.33265/polar.v40.5270.
21. Guieu C., Huang W. W, Martin J-M., Yong Y.Y. Outflow of trace metals into Laptev Sea by the Lena River. Marine Chemistry. 1996, 53(3–4): 255–267. https://doi.org/10.1016/0304-4203(95)00093-3.
22. Dong Y, Lin H., Zhao Y. Menzembere E. Remediation of vanadium-contaminated soils by the combination of natural clay mineral and humic acid. Journal of Cleaner Production. 2021, 279: 123874. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123874.
23. Lopez D., Gierlowski-Kordesch E., Hollenkamp C. Geochemical mobility and bioavailability of heavy metals in a lake affected by acid mine drainage: Lake Hope, Vinton County, Ohio. Water, Air & Soil Pollution. 2010, 213: 27–45.
24. Slukovskii Z.I. Accumulation level and fractions of heavy metals in sediments of small lakes of the urbanized area (Karelia). Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Nauki o Zemle. Vestnik of Saint Petersburg Univer-sity. Earth Sciences. 2020, 65 (1): 171–192. https://doi.org/10.21638/spbu07.2020.109 [In Russian].
25. Slukovskii Z. I., Dauval’ter V.A. Features of Pb, Sb, Cd accumulation in sediments of small lakes in the south of the Republic of Karelia. Trudy Karel’skogo nauchnogo tsentra RAN. Transactions of Karelian Research Centre of Russian Academy of Science. 2020, 4: 75–94. [In Russian].
26. Turner A. Trace metal contamination in sediments from UK estuaries: an empirical evaluation of the role of hydrous iron and manganese oxides. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2000, 50 (3): 355–371. https://doi.org/10.1006/ecss.1999.0573.
27. Derkachev A., Nikolaeva N., Mozherovsky A., Grigor’eva T.N., Ivanova E. D., Pletnev S.P., Barinov N.N., Chubarov V.M. Mineralogical and Geochemical Indicators of Anoxic Sedimentation Conditions in Local Depressions within the Sea of Okhotsk in the Late Pleistocene-Holocene. Russian Journal of Pacific Geology. 2007, 1 (3): 203–229. doi: 10.1134/S1819714007030013.
Рецензия
Для цитирования:
Guzeva A.V., Elizarova I.R., Lapenkov A.E., Slukovskii Z.I. Fractions of trace metals in the sediments of permafrost-affected lakes in Northern Siberia, Lena delta. Проблемы Арктики и Антарктики. 2022;68(2):160-172. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-2-160-172
For citation:
Guzeva A.V., Elizarova I.R., Lapenkov A.E., Slukovskii Z.I. Fractions of trace metals in the sediments of permafrost-affected lakes in Northern Siberia, Lena delta. Arctic and Antarctic Research. 2022;68(2):160-172. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-2-160-172
Просмотров: 195
Послать статью по эл. почте 
