Current State of Ecosystem of Anchialine Meromictic Mogilnoye Lake (Kildin Island, Barents Sea)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Mogilnoe Lake is a representative of little-studied meromictic water reservoir beyond the Arctic Circle, which has an underground connection with the Barents Sea. This paper presents some aspects of the ecological state of the lake using data on the distribution of sulfur compounds (as a marker of the intensity of anaerobic processes in water reservoir), redox-dependent chlorophenolic compounds, and organochlorine compounds from the group of persistent organic pollutants in bottom sediments and soils of the lake's catchment area. The progression of hydrogen sulfide contamination of lake waters observed throughout the 20th century has been confirmed: an increase in hydrogen sulfide concentrations in the monimolimnion (210 mg/l) and an increase in the boundary of its distribution are observed. The content of reduced sulfur compounds and the features of their distribution in sediments of Mogilnoe Lake are comparable to those in bottom sediments of marine water bodies with euxinic anoxia. It has been shown that the presence of organochlorine compounds (including persistent organic pollutants) in bottom sediments and soils of catchment area of the lake can be associated not only with transfer by air and water flows, but also as a result of anthropogenic/technogenic impact on the lake in the 20th century.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. M. Kokryatskaya

Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: nkokr@yandex.ru
Russian Federation, Arkhangelsk

G. N. Losyuk

Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nkokr@yandex.ru
Russian Federation, Arkhangelsk

E. S. Kolpakova

Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nkokr@yandex.ru
Russian Federation, Arkhangelsk

A. V. Velyamidova

Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nkokr@yandex.ru
Russian Federation, Arkhangelsk

E. D. Krasnova

Lomonosov Moscow State University

Email: nkokr@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

D. A. Voronov

Institute for Information Transmission Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: nkokr@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

K. V. Titova

Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nkokr@yandex.ru
Russian Federation, Arkhangelsk

E. A. Vakhrameeva

Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nkokr@yandex.ru
Russian Federation, Arkhangelsk

R. A. Aliev

Kurchatov Institute

Email: nkokr@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Беленкова В.В., Саввичев А.С. Микробиологические исследования на озере Могильном // Природа. 2021. № 3. С. 50–60.
  2. Волков И.И. Геохимия серы в осадках океана М.: Наука. 1984. 272 с.
  3. Волков И.И., Жабина Н.Н. Методы определения различных соединений серы в морских осадках // Химический анализ морских осадков. М.: Наука. 1980. С. 5–27.
  4. Геохимия осадочного процесса в Балтийском море. М.: Наука, 1986. 231 с.
  5. Горбачева Е.А. Токсикологические исследования донных отложений прибрежных районов Баренцева моря // Научные труды Дальрыбвтуза. 2017. Т. 41. С. 11–15.
  6. Горленко В.М., Вайнштейн М.Б., Качалкин В.И. Микробиологические процессы. Реликтовое озеро Могильное. Л.: Наука, 1975. С. 188–197.
  7. Гуревич В.И., Цееб Р.Я. Реликтовое озеро Могильное. Л.: Наука, 1975. 298 с.
  8. Даувальтер В.А. Геоэкология донных отложений озер. Мурманск: Изд-во Мурманского гос. техн. ун-та, 2012. 242 с.
  9. Дерюгин К.М. Реликтовое озеро Могильное (остров Кильдин в Баренцевом море) // Труды Петергофского естественно-научного института. 1925. № 2. 111 с.
  10. Емельянов Е.М., Кравцов В.А., Тарасов Г.А. Основные черты состава донных осадков анаэробного озера Могильного // Океанология. 2010. Т. 50. № 3. С. 440–457.
  11. Иванов В.М. Распространение и геохимическая деятельность бактерий в осадках океана. Океанология. Химия океана. Т. 2. Геохимия донных осадков. М: Наука, 1979. 544 с.
  12. Исаченко Б.Л. Исследования над бактериями Северного Ледовитого океана // Труды Мурманской научной промысловой экспедиции 1906 г. Петроград, 1914. 297 с.
  13. Кокрятская Н.М., Волков И.И. Восстановленная сера в донных осадках Белого моря. Система Белого моря. Т. IV. Процессы осадкообразования, геология, история. М.: Научный мир. 2017. С. 700–711.
  14. Кононец М.Ю., Пахомова С.В., Розанов А.Г. и др. Определение растворенных форм железа в морской воде с помощью феррозина // Журнал аналитической химии. 2002. Т. 57. № 7. С. 704–708.
  15. Клюев Н.А., Шелепчиков А.А., Сойфер В.С. и др. Метод проточного экстрагирования из твердых веществ // Журнал аналитической химии. 2003. Т. 58. № 7. С. 707–708.
  16. Краснова Е.Д. Экология меромиктических озер России. Прибрежные морские водоемы // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 3. С. 322–333.
  17. Лосюк Г.Н., Кокрятская Н.М., Краснова Е.Д. Сероводородное заражение прибрежных озер на разных стадиях изоляции от Белого моря // Океанология. 2021. Т. 61. № 3. С. 401–412.
  18. Лосюк Г.Н., Кокрятская Н.М., Вахрамеева Е.А. и др. Соединения восстановленной серы в донных осадках водоемов на разных стадиях отделения от Кандалакшского залива Белого моря (меромиктическое озеро Трехцветное) // Океанология. 2023. № 5. С. 784–795. https://doi.org/10.31857/S0030157423050076
  19. Лунина О.Н., Горленко В.М., Попова О.А. и др. Сезонные изменения структуры сообщества аноксигенных фототрофных бактерий реликтового озера Могильное (о. Кильдин, Баренцево море) // Микробиология. 2005. Т. 74. № 5. С. 677–686.
  20. Митяев М.В., Корсун С.А., Стрелков П.П. и др. Древние береговые линии Восточного Кильдина // Доклады Академии наук. 2008. Т. 423. № 4. С. 546–550.
  21. Остров Кильдин. Век XVIII. URL: http://kildin.ru/Vek18.html (дата обращения 20.09.2023).
  22. Пименов Н.В., Русанов И.И., Байрамов И.Т. и др. Микробиологические процессы в воде и осадках. Реликтовое озеро Могильное. Мурманск: Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича. 2002. С. 56–70.
  23. Реликтовое озеро Могильное (исследования 1997–2000 гг.). Мурманск: Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича. 2002. 164 с.
  24. Соколов В.С. Определение реакционноспособных форм железа и марганца в морских осадках // Химический анализ морских осадков. М.: Наука. 1980. С. 28–42.
  25. Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях с поправками, внесенными в 2019 году. Текст и приложения // UNEP Chemicals. 2020. 95 c. URL: http:// www. pops. int/ The Convention/ Overview/ Text of the Convention/ tabid/ 2232/ Default. aspx. Accessed 15 September 2021/ (дата обращения 20.10.2023).
  26. Химия морей и океанов. М: Наука, 1995. 415 с.
  27. Aliev R.A., Bobrov V.A., Kalmykov S.N. et al. Natural and artificial radionuclides as a tool for sedimentation studies in the Arctic region // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2007. V. 274. № 2. P. 315–321.
  28. AMAP Assessment 2009 – Persistent Organic Pollutants (POPs) in the Arctic. Science of the Total Environment Special Issue. Elsevier. 2010. V. 408. P. 2851–3051.
  29. Briois C., Gullett B., Ryan S. et al. Temperature and concentration effects on the dioxin and furan formation from a mixture of chlorophenols over fly ash // Organohalogen Compounds. 2006. V. 68. Р. 850–856.
  30. Field J.A., Sierra-Alvarez R. Biodegradability of chlorinated aromatic compounds // Science dossier. Euro Chlor. 2007. Р. 15–33.
  31. Gorlenko V., Vainshtein M., Kachakkin V. Microbiological Characteristic of Lake Mogil’noe // Archiv fur Hydrobiologie. 1978. V. 81. № 4. P. 475–492.
  32. Gribble G.W. Natural Organohalogens. Science Dossier // Euro Chlor. 2004.
  33. Gribble G.W. Naturally occurring organohalogen compounds – A comprehensive update. Wien, New York: Springer. 2010. 613 p.
  34. Gribble G.W. A recent survey of naturally occurring organohalogen compounds // Environmental Chemistry. 2015. V. 12. № 4. P. 396–405.
  35. Ingrid J., Gaitan I.J., Medina S.C. et al. Evaluation of toxicity and degradation of a chlorophenol mixture by the laccase produced by Trametes pubescens // Bioresource Technology. 2011. № 102. P. 3632–3635.
  36. Kokryatskaya N.M., Kolpakova E.S., Titova K.V., Velyamidova A.V. Sulfur and chlorine compounds in water bodies of the Pymvashor subarctic hydrothermal system // Environmental Science and Pollution Research. 2023. V. 30. Is. 10. P. 27328–27339. https://doi.org/10.1007/s11356-022-24141-y
  37. Kundu A., Basu S. Microplastics and nanoplastics in aquatic environment: challenges and threats to aquatic organisms // Assessing the Effects of Emerging Plastics on the Environment and Public Health. IGI Global. 2022. Р. 71–89.
  38. Lajus D.L., Lajus J.A., Dmitrieva Z.V. et al. The use of historical catch data to trace the influence of climate on fish populations: examples from the White and Barents Sea fisheries in 17th-18th centuries // ICES Journal of Marine Science. 2005. V. 62. Р. 1426–1435. https://doi.org/10.1016/j.icesjms.2005.02
  39. Lyytikäinen M. Transport, bioavailability and effects of Ky-5 and CCA wood preservative components in aquatic environment. University of Joensuu. 2004.
  40. Quality Standards for water, sediment and biota. M-608. Revised 2020.10.30. The Norwegian Environment Agency (In Norwegian).
  41. Strelkov P., Shunatova N., Fokin M. et al. Marine Lake Mogilnoe (Kildin Island, the Barents Sea): One hundred years of solitude // Polar Biology. 2014. V. 37. P. 297–310. https://doi.org/10.1007/s00300-013-1431-4
  42. Strelkov P., Stogov I., Krasnova E. et al. Rapid unpredicted changes in the stratification of marine lake Mogilnoe (Kildin island, the Barents Sea) through the early 21st century // Polar Research. 2019. V. 38. Р. 3394. https://doi.org/10.33265/polar.v38.3394
  43. Suntio L.R., Shiu W.Y., Mackay D. A review of the nature and properties of chemicals present in pulp mill effluents // Chemosphere. 1988. V. 17. № 7. Р. 1249–1290.
  44. Titova K.V., Kokryatskaya N.M., Popov S.S. et al. Hydrochemical characteristics of lakes of different types on the Bolshoi Solovetskii Island // Water Resources. 2024. V. 51. № 1. Р. 61–71. https://doi.org/10.1134/S0097807823700641
  45. Vakhrameyeva E.A., Kokryatskaya N.M. The composition and organic matter of bottom sediments and soil in the drainage basin Varvarinskoe Lake (Bolshoy Solovetsky Island) // Water resources. 2023. V. 50. Suppl. 3. P. S338–S340. https://doi.org/10.1134/S0097807823700550

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map-scheme of the study area and location of water sampling stations and DOs of Lake Mogilnoye and soil samples in its catchment area.

Download (606KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Vertical profiles of physicochemical parameters of water in Lake Mogilnoye: salinity, redox potential, concentrations of dissolved oxygen, dissolved iron and hydrogen sulphide. The horizontal line shows the position of the chemocline during the sampling period.

Download (288KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Three-component diagram of granulometric composition of DO of Lake Mogilnoye.

Download (114KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Vertical distribution of 210Pb (a) and 137Cs (b) activities in DO st. 1 of Lake Mogilnoye.

Download (115KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Distribution of reactive iron, its constituent forms, and their fraction in the Fereaction composition in the DO of Lake Mogilnoye.

Download (914KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Distribution of reduced sulphur compounds, their sum and ratio of forms in ΣSH2S composition in DO of Lake Mogilnoye. The contents of different sulphur forms on the upper graphs are given in % dry matter.

Download (988KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Component composition of chlorinated phenols in DO (in % of total CPS content). From left to right - horizons from the surface to the depth of the sediment. Distribution of chlorophenols in POs (in % of total CPS content). CCP - chlorophenol; DCP - dichlorophenol; TCP - trichlorophenol; TeCP - tetrachlorophenol; PCP - pentachlorophenol.

Download (537KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian academy of sciences