Distribution and composition of suspended solids in the snow cover of the western sector of the Russian Arctic

Texto integral

Введение

Арктика – зона накопления примесей, переносимых на большие расстояния (Lee et al., 2023). Районы за ее пределами могут вносить свой вклад в химический состав атмосферы и осадков, регистрируемых в этой зоне. Расположенные в Арктике антропогенные источники вносят дополнительный вклад в региональный уровень загрязнения. Воздушный перенос нередко самый быстрый путь поставки загрязняющих веществ, в том числе на удаленные от источников выбросов территории (Duce et al., 1991; Шевченко, 2006; Лисицын, 2011). Попадая в атмосферу, загрязняющие вещества переносятся воздушными потоками на разные расстояния и выпадают на подстилающую поверхность в результате «сухого» осаждения или вымываются атмосферными осадками, а как следствие увеличивают антропогенную нагрузку на наземные экосистемы (Голубева и др., 2010; Суркова и др., 2010; Stanek et al., 2011). Исследования процессов осадконакопления в Арктике и роли воздушного (эолового) переноса вещества (Шевченко, 2006; Система ..., 2012; Котова, Шевченко, 2014), в том числе изучение снежного покрова, являющегося природным архивом, показали значимую роль эолового материала в формировании осадочного материала в Арктике. Несмотря на актуальность данных исследований, недостаточно работ, охватывающих большие территории, а сравнение данных, полученных разными группами ученых затруднительно. Данная работа охватывает материковую часть западного сектора Российской Арктики: Кольский полуостров, север Архангельской области, Ненецкий автономный округ, что позволяет оценить региональные особенности состава взвеси в снежном покрове.

В настоящее время важно понять, насколько арктические экосистемы подвержены воздействию антропогенной деятельности и каковы особенности такого воздействия в разных районах. Возможное изменение характера атмосферной циркуляции и интенсивности осадков вследствие происходящего потепления климата может усилить перенос и потоки поллютантов из атмосферы (Schiedek et al., 2007; Pouch, Zaborska, 2015; Souza-Kasprzyk et al., 2024).

Цель работы – исследование особенностей состава взвешенного вещества снежного покрова западного сектора Российской Арктики зимой 2022/23 г.

Материалы и методы

Пробы снежного покрова были отобраны на побережье Двинского, Онежского, Мезенского, Кандалакшского заливов Белого моря, территории Кольского полуострова, Ненецкого автономного округа, Беломорско-Кулойского плато, территории Сийского государственного природного биологического заказника регионального значения (Архангельская область), Пинежского государственного природного заповедника (Архангельская область) (рис. 1). Точки отбора проб выбирали на ключевых участках, с учетом характерных ландшафтов. В качестве фоновых участков рассматривались удаленные от промышленных источников территории Сийского заказника (т. 18), Пинежского заповедника (т. 19), побережье Коровинской губы Печорского моря (Ненецкий заповедник) (т. 26).

 

Рис. 1. Схема расположения площадок отбора проб снега

1 – побережье Баренцева моря (район села Териберка), 2 – Ретинское, 3 – Лисья гора, 4 – Мончегорск, 5 – Тайбола, 6–7 – Апатиты, 8 – Кандалакшский залив, 9 – Кемь, 10 – Ворзогоры, 11 – Онежский залив, 12 – Кянда, 13 – Солза, 14 – Северодвинск, 15 – о. Ягры, 16 – устье Северной Двины, 17 – Беломорско-Кулойского плато, 18 – Сийский госу. природный биологический заказник регионального значения, 19 – Пинежский гос. природный заповедник, 20 – устье р. Мезень, 21 – устье р. Пеза, 22 – устье р. Пеша, 23 – устье р. Индига, 24–26 – устье р. Печора, 27–30 – большеземельская тундра по маршруту Нарьян-Мар – пос. Харьягинский

Fig. 1. Scheme of positions of the sampling sites of snow

1 – Barents Sea coast (Teriberka village area), 2 – Retinskoe, 3 – Lisya Gora, 4 –Monchegorsk, 5 – Taibola, 6 – 7 – Apatity, 8 – Kandalaksha Bay, 9 – Kem, 10 – Vorzogory, 11 – Onega Bay, 12 – Kyanda, 13 – Solza, 14 – Severodvinsk, 15 – Yagry Island, 16 – estuary of the Northern Dvina River, 17 – Belomorsko-Kuloisky Plateau, 18 – Siisky State Natural Biological Reserve of regional importance, 19 – Pinezhsky State Natural Reserve, 20 – estuary of the Mezen River, 21 – estuary of the Peza River, 22 – estuary of the Pyosha River, 23 – estuary of the Indiga River, 24–26 – estuary of the Pechora River, 27–30 – Bolshezemelskaya tundra along the route Naryan-Mar – Kharyaginsky

 

Сбор взвешенного вещества, накопившегося в снежном покрове, проводился по методикам, принятым в практике изучения аэрозолей Арктики (Шевченко, 2000). Пробы отбирали из шурфа в период максимального снегонакопления (конец февраля – март) в 2023 г. в пластиковые герметично закрывающиеся ведра объемом 20 л с помощью пластикового пробоотборника на всю глубину залегания (исключая самый нижний слой), с замером сторон и глубины шурфа. На каждой площадке отбора определяли высоту снежного покрова, влагозапас, плотность снега.

После отбора пробы снега доставляли в лабораторию Северо-Западного отделения Института океанологии им. П.П. Ширшова в неизменном виде (таяние проб исключалось). Предварительно пробы обрабатывали на территории Ненецкого автономного округа непосредственно в районах работ. Поступившие пробы растапливали при комнатной температуре, проводили замеры уровня pH и минерализации талой фазы снежного покрова с использованием многопараметрического измерителя WTW ProfiLine Multi 3420 и далее фильтровали через предварительно взвешенные мембранные фильтры с диаметром пор 0.45 мкм. Фильтрацию проводили параллельно на трех мембранных фильтрах из полиэфирсульфона. Количество нерастворимого вещества определяли гравиметрическим методом. После фильтрации фильтры высушивали при температуре 55–60 °С до постоянного веса в эксикаторе. Образцы твердого вещества перед анализом были разложены с применением кислот. Определение элементного состава (содержание Li, Be, Al, Sc, Ti, V, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, As, Rb, Sr, Nb, Mo Cd, Sb, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Y, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Pb, Bi, Th, U) проводили на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) Agilent 7500.

Статистический анализ данных включал расчет основных статистических показателей, построение матриц коэффициентов парной корреляции между концентрациями. Статистическая обработка результатов выполнена в программах Microsoft Office Excel.

Для определения вклада литогенного или иного источника в формирование элементного состава взвешенного вещества снега были рассчитаны коэффициенты обогащения (далее – КО) относительно среднего состава континентальной земной коры по формуле:

$\mathrm{КО}=\frac{{\left({\displaystyle \raisebox{1ex}{$\mathrm{Эл}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$\mathrm{Al}$}\right.}\right)}_{\mathrm{проба}}}{{\left({\displaystyle \raisebox{1ex}{$\mathrm{Эл}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$\mathrm{Al}$}\right.}\right)}_{\mathrm{з}.\mathrm{к}.}},$ (1)

где Эл, Al – содержания химического элемента и алюминия в пробе и в верхней части континентальной земной коры (Rudnick, Gao, 2003).

Результаты и обсуждение

Высота снежного покрова на рассматриваемой территории в 2023 г. изменялась в диапазоне от 11–52 см на открытых участках до 78–98 см в лесных массивах Архангельской области. Средняя высота снежного покрова на территории Мурманской и на открытых территориях Архангельской области была на уровне 32 см. На территории Ненецкого автономного округа среднее значение высоты снежного покрова было ниже и составило 19 см. Это обусловлено сильными ветрами на открытых территориях, которые способствуют переносу и уплотнению снега. Несмотря на то, что в среднем для территории России в зимний период 2022/23 г. максимальная высота снежного покрова оказалась ниже климатической нормы (Обзор..., 2024), на рассматриваемой территории значения высоты снежного покрова в момент отбора были близки к средним многолетним значениям за период 1991–2000 гг.

Средние значения плотности снега составили 0.20 г/см³ для территории Архангельской области, 0.22 г/см³ – для Кольского полуострова и 0.25 г/см³ на территории Ненецкого автономного округа. Наибольшую плотность (0.37–0.46 г/см³) снежный покров имел на открытых прибрежных участках (Териберка, устье р. Печора), а также вблизи Мончегорска, вследствие ветрового уплотнения.

Уровень pH талой фазы снежного покрова на рассматриваемой территории изменялся в диапазоне 5.0–9.2 (рис. 2). Более щелочные свойства снежный покров имел в прибрежных районах Ненецкого автономного округа: в устье р. Индига (8.7–9.2) и в устьях рек Пеша и Печора (до 7.0). Это связано с влиянием морских вод, которые в устьевых областях рек способны просачиваться через лед и насыщать снежный покров морскими ионами (Котова и др., 2024). Помимо природного фактора увеличения уровня pH на территории НАО прослеживается также влияние антропогенной деятельности на данный показатель. Так, вблизи Харьягинского месторождения (т. 30) уровень pH талого снега увеличился до 7.2.

 

Рис. 2. Уровень pH талого снега. Номера точек совпадают с нумерацией на рис. 1

Fig. 2. pH of snow. Point numbers are the same as in Fig. 1

 

Более низкие значения уровня pH талого снега характерны для Мурманской области (5.5 в среднем), в том числе района Мончегорска (5.3). Пониженные значения pH обусловливают высокую растворимость металлов в снежном покрове на Кольском п-ове (Опекунов и др., 2021) и переход их из взвеси в талые воды.

Среднее содержание нерастворимого вещества в снеге для всего района исследования составило 3.4 мг/л, что соответствует значению для снега фоновых участков Арктики (Шевченко и др., 2007). Такое же значение получено и в среднем для рассматриваемой части Кольского полуострова. Чуть выше среднее содержание взвеси в снежном покрове Архангельской области (3.6 мг/л) и Ненецкого автономного округа (3.9 мг/л).

На территории Кольского полуострова увеличение содержания взвешенного вещества в снеге отмечено на западном побережье Кольского залива (т. 2) – 5.7 мг/л (рис. 3). Одним из источников поступающей пыли является перегрузка угля в порту Мурманска. Увеличению нерастворимого вещества в снежном покрове до 5.1 мг/л (т. 5) способствует деятельность подразделений Кировского филиала АО “Апатит”, расположенных в Кировске и Апатитах.

 

Рис. 3. Содержание взвеси в снеге, мг/л. Номера точек совпадают с нумерацией на рис. 1

Fig. 3. Suspended sediment in snow, mg/l. Point numbers are the same as in Fig. 1

 

На большей части рассматриваемой территории Архангельской области содержание взвешенного вещества в снежном покрове находилось на уровне 1 мг/л. Повышенные значения концентрации взвеси были получены на восточном побережье Онежского залива (т. 11) вблизи выхода скальных пород: 10.0 мг/л (см. рис. 3). Причиной повышенного содержания нерастворимого вещества в устье р. Мезень (т. 20) – 6.2 мг/л (см. рис. 3), служит поступление взвеси из горных пород, слагающих высокие берега реки, обнаженные даже в зимний период. Антропогенный источник поступления взвешенного вещества на территории Архангельской области – это разработка месторождение алмазов им. М.В. Ломоносова (Шурко, 2024), но его влияние явно прослеживается только вблизи самого месторождения. В 2023 г. вблизи месторождения в снеге содержание взвешенного вещества доходило до 7.6 мг/л, на расстоянии первых десятков километров значение снижалось уже до 3.0 мг/л. Среднее содержание взвеси в снеге данного района (т. 17) – 5.1 мг/л (см. рис. 3).

В прибрежной части Ненецкого автономного округа содержание взвешенного вещества в снеге находилось в диапазоне 0.5–4.2 мг/л. В материковой части содержание взвеси было выше: 6.2–6.8 мг/л (тт. 28–30), доходя до 17.3 мг/л в т. 27 (см. рис. 3). Здесь сказывается влияние ветрового выдувания почвенных частиц с оголенных территорий. Ветры на данной территории отличаются большой силой, а, следовательно, и большей транспортирующей способностью (Конищев, Любимов, 1968), что прослеживается и в зимний период.

Элементный состав взвешенного вещества характеризуется относительной однородностью в отношении большинства элементов (табл.). Наибольший разброс в содержаниях выявлен для отдельных элементов.

 

Таблица. Состав взвешенного вещества снежного покрова, мг/кг

Элемент	Мурманская область без Мончегорска (тт. 1–3, 5–8)	Мончегорск (т. 4)	Кемь (т. 9)	Архангельская область (тт. 10–21)	Ненецкий автономный округ (тт. 22–30)
Li	$\frac{7.5–52.7*}{23.6\pm 15.9}$	24.0	28.4	$\frac{7.2–36.0}{17.7\pm 9.3}$	$\frac{5.9–24.3}{15.3\pm 7.6}$
Be	$\frac{0.06–4.7}{1.7\pm 0.6}$	1.1	3.2	$\frac{0.3–3.7}{1.1\pm 0.9}$	$\frac{0.3–1.6}{1.0\pm 0.6}$
Al	$\frac{18731–104377}{46682\pm 29658}$	50373	59199	$\frac{10975–79159}{35537\pm 22135}$	$\frac{12546–39201}{28294\pm 11654}$
Sc	$\frac{3.0–20.0}{8.3\pm 6.0}$	9.1	14.0	$\frac{1.7–16.3}{6.1\pm 4.2}$	$\frac{2.1–7.6}{5.0\pm 2.3}$
Ti	$\frac{680–4000}{2080\pm 1134}$	3089	4842	$\frac{833–3796}{1870\pm 833}$	$\frac{1363–2539}{1816\pm 505}$
V	$\frac{70.5–1847}{501\pm 650}$	1307	50.1	$\frac{<п/о–137}{56.0\pm 47.1}$	$\frac{9.4–61.6}{35.5\pm 18.8}$
Mn	$\frac{147–5800}{1301\pm 2019}$	430	320	$\frac{132–5694}{644\pm 817}$	$\frac{237–757}{393\pm 202}$
Co	$\frac{19.7–62.7}{34.6\pm 15.8}$	3380	23.4	$\frac{4.3–47.8}{13.5\pm 11.9}$	$\frac{3.1–13.8}{8.2\pm 4.4}$
Ni	$\frac{138–1699}{604\pm 537}$	100703	73.7	$\frac{15.6–278}{84.0\pm 73.1}$	$\frac{6.7–41.4}{30.7\pm 16.2}$
Cu	$\frac{56.2–149}{101\pm 34.7}$	7477	71.3	$\frac{26.3–188}{69.3\pm 42.6}$	$\frac{29.1–53.8}{40.3\pm 10.5}$
Zn	$\frac{39.9–305}{128\pm 91.5}$	50.3	75.7	$\frac{<п/о–551}{151\pm 170}$	$\frac{98.1–243}{171\pm 67}$
Ge	$\frac{1.1–3.3 }{2.1\pm 1.0}$	2.1	2.1	$\frac{0.8–2.6}{1.4\pm 0.6}$	$\frac{1.2–1.9}{1.5\pm 0.3}$
As	$\frac{<п/о–31}{9.9\pm 13}$	480	38.7	$\frac{2.7–25.9}{14.9\pm 7.9}$	$\frac{11.5–25.5}{18.7\pm 5.7}$
Rb	$\frac{14.5–60.9}{38.8\pm 19.1}$	41.2	32.3	$\frac{13.7–55.1}{30.0\pm 13.0}$	$\frac{13.2–45.0}{32.2\pm 15.4}$
Sr	$\frac{60.5–1655}{391\pm 563}$	220	329	$\frac{27.1–451}{160\pm 141}$	$\frac{59.5–324}{156\pm 115}$
Nd	$\frac{4.5–29.0}{11.1\pm 8.3}$	9.4	20.5	$\frac{2.2–14.2}{5.4\pm 3.2}$	$\frac{4.5–5.5}{5.1\pm 0.5}$
Mo	$\frac{1.9–9.6}{4.9\pm 3.0}$	13.7	8.8	$\frac{0.8–18.6}{4.7\pm 5.5}$	$\frac{0.6–2.7}{1.7\pm 0.9}$
Cd	$\frac{0.3–2.9}{1.2+1.1}$	0.5	5.8	$\frac{0.4–3.5}{1.6\pm 0.9}$	$\frac{0.5–1.1 }{0.8\pm 0.2}$
Sb	$\frac{2.8–12.3}{5.9\pm 3.3}$	20.0	7.6	$\frac{0.4–39.6}{6.7\pm 10}$	$\frac{0.5–6.8}{2.8\pm 1.6}$
Cs	$\frac{0.7–4.4}{2.4\pm 1.5}$	2.0	3.8	$\frac{0.8–3.1}{1.8\pm 0.6}$	$\frac{0.4–5.5}{1.9\pm 0.7}$
Ba	$\frac{119–947}{408\pm 292}$	399	951	$\frac{142–839}{313\pm 210}$	$\frac{56.0–513}{246\pm 105}$
Pb	$\frac{26.6–139}{59.8\pm 38.4}$	591	83.4	$\frac{16.2–102}{61.0\pm 28.2}$	$\frac{36.6–135}{79.5\pm 46.6}$
Bi	$\frac{0.7–3.9}{1.8\pm 1.0}$	116	3.4	$\frac{0.2–3.8}{2.3\pm 1.2}$	$\frac{0.1–4.0}{1.7\pm 0.6}$
Th	$\frac{2.0–15.8}{6.6\pm 5.1}$	6.2	10.4	$\frac{1.4–12.2}{4.3\pm 2.9}$	$\frac{1.7–4.8}{3.6\pm 1.4}$
U	$\frac{0.8–12.0 }{3.4\pm 3.9}$	1.5	4.0	$\frac{0.4–8.7}{2.3\pm 2.5}$	$\frac{1.1–4.3}{3.0\pm 1.5}$

*В числителе: минимум–максимум, в знаменателе: среднее значение ±СКО.

 

Высокие содержания Ni, Cu, Co, V, Pb, As, Bi в составе нерастворимого вещества снежного покрова приурочены к Мончегорскому ГОКу (см. табл.), что обусловлено в том числе рудной спецификацией предприятия (Opekunova et al., 2021). Доля тяжелых металлов во взвешенном веществе снежного покрова вблизи Мончегорска уменьшается в ряду Ni>Al>Cu>Co>Ti>V>Pb>As>Mn>Ba>Cr>Bi (здесь и далее в рядах приведены элементы с содержанием более 100 мг/кг). Такой ряд значительно отличается от состава земной коры (Rudnick, Gao, 2003): Al>Ti>Mn>Ba>Sr. Помимо никеля, висмута, меди, кобальта, мышьяка, свинца, ванадия, взвешенное вещество снега вблизи Мончегорска обогащено сурьмой (КО = 81) и молибденом (КО = 20) (рис. 4).

 

Рис. 4. Значения коэффициентов обогащения взвешенного вещества. Номера точек совпадают с нумерацией на рис. 1

Fig. 4: Values of suspended solids enrichment factors. Point numbers are the same as in Fig. 1

 

Повышенное содержание никеля (1699 мг/кг) и меди (149 мг/кг) во взвеси снежного покрова прослеживается даже на расстоянии порядка 50 км на северо-запад от Мончегорска (т. 5). В результате атмосферного переноса примесей высокое содержание Ni, V, Cu характерно и в целом для Мурманской области (см. таблицу). Но все же здесь геохимический ряд нерастворимого вещества снега ближе к общему составу земной коры: Al>Ti>Mn>Ni>V>Ba>Sr>Zn>Cu.

На западном побережье Кольского залива (т. 2.), где наблюдается повышенное содержание нерастворимого вещества в снеге, определено высокое содержание во взвеси ванадия (1847 мг/кг). Значение коэффициента обогащения для данного элемента составило 83. Ванадий высоко токсичный элемент (I класс опасности), что определяет опасность воздействия атмосферного воздуха с его повышенным содержанием на население. Одним из источников антропогенного ванадия совместно с никелем являются мазутные теплоэлектростанции, включая ТЭЦ, и котельные (Постевая, Слуковский, 2021). ТЭЦ и котельные Мурманска, перейдя на мазут в 1960-е годы, до сих пор работают на этом виде топлива. Содержание никеля во взвеси снежного покрова западного побережья Кольского залива также повышено (643 мг/кг), а значение коэффициента обогащения, равное 60, говорит об антропогенном источнике поступления данного элемента. Кроме того, ванадий содержится в углях различного возраста и стадии углефикации (Жаров, 1995). Терминал по перегрузке угля в порту Мурманска может быть главным источником пыли, содержащей ванадий и другие токсичные соединения, например никель.

Свои особенности имеет и взвешенное вещество снежного покрова вблизи Апатит (тт. 6–7). Здесь отмечается высокое содержание марганца (до 5800 мг/кг), алюминия (до 104377 мг/кг), титана (до 4000 мг/кг). Выше чем в остальных точках Кольского полуострова и содержание редкоземельных металлов (далее – РЗМ) (лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, иттрий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций). Основной источник поступления взвеси – работа АНОФ-3 и АНОФ-2 Кировского филиала АО “Апатит”. Месторождения апатит-нефелиновых руд Хибинской группы, разрабатываемые АО “Апатит” (ПАО “ФосАгро”), также служат сырьевой базой РЗМ России. При этом значительная часть РЗМ остается в продуктах отвального комплекса (Государственный..., 2022).

В районе Кеми порядок элементов в геохимическом ряду состава взвешенного вещества снега (см. таблицу) отличается от среднего состава земной коры преобладанием бария и стронция над марганцем: Al>Ti>Ba>Sr>Mn>. На территории Архангельской области и Ненецкого автономного округа в геохимический ряд добавляется цинк. Ряд для взвешенного вещества снега Архангельской области: Al>Ti>Mn>Ba>Sr>Zn, Ненецкого автономного округа: Al>Ti>Mn>Ba>Zn >Sr.

На территории Ненецкого автономного округа на фоне пониженного среднего содержания ванадия (36 мг/ кг), марганца (393 мг/кг), кобальта (8 мг/кг), никеля (30 мг/кг), меди (40 мг/кг), молибдена (1.7 мг/кг) и кадмия (0.8 мг/кг) в нерастворимом остатке снега незначительно выше содержание свинца (79 мг/кг) и мышьяка (19 мг/кг) (см. таблицу). В зоне влияния ветрового выдувания почвенных частиц с оголенных территорий (т. 27) содержание микроэлементов во взвеси было низким. Влияние антропогенной деятельности на территории НАО проявляется в увеличении содержания во взвеси ванадия (61 мг/кг), марганца (757 мг/кг) и цинка (291 мг/кг) вблизи Харьягинского месторождения (т. 30). Повышенное содержание Zn в районе нефтедобычи ранее отмечалось и другими авторами (Московченко и др., 2022).

Состав взвешенного вещества Архангельской области в среднем ничем не выделяется относительно других рассматриваемых регионов. Но все же можно отметить несколько локальных особенностей. Взвешенное вещество вблизи выхода скальных пород на восточном побережье Онежского залива (т. 11) характеризовалось повышенным содержание алюминия (71176 мг/кг), марганца (1331 мг/кг), ванадия (137 мг/кг), лития (25.3 мг/кг), скандия (16.3 мг/кг). Содержание этих же элементов относительно выше во взвеси снежного покрова в устье р. Мезень (т. 20), где источником поступления нерастворимого вещества служат горные породы, слагающих высокие берега реки. Наибольшее содержание сурьмы (40 мг/кг) в составе взвеси снега обнаружены в Архангельской области на территории о. Ягры (т. 15). Здесь же зафиксировано максимальное (без учета Мончегорска) содержание в нерастворимом веществе меди (188 мг/кг). Предположительным источником загрязнения здесь могут быть предприятия судоремонта и судостроительства г. Северодвинск. Повышенные содержания марганца (5694 мг/кг) на территории Архангельской области получены в пробах снежного покрова, отобранных вблизи Архангельской агломерации (т. 16), где также увеличено содержание титана (3796 г/кг), никеля (278 мкг/кг), ванадия (119 мг/кг) и кобальта (48 мг/кг). Основной источник поступления антропогенных примесей – ТЭЦ АО “Архангельского ЦБК”, расположенная в 10 км на северо-запад. Наиболее чистыми районами Архангельской области можно назвать территорию Сийского заказника (т. 18) и западное побережье Онежского залива – деревня Ворзогоры (т. 10), где определены наименьшие концентрации тяжелых металлов во взвеси.

В целом для всего региона можно отметить обогащение взвешенного вещества снега кадмием (средние для районов значения КО, без учета Мончегорска, составили 31–72 (см. рис. 4), висмутом (КО = 23–38) и сурьмой (КО = 24–38). Для Кольского полуострова отмечается влияние на состав взвешенного вещества снега антропогенного источника никеля (КО = 32) и ванадия (КО = 16). В то же время среднее значение коэффициента обогащения взвеси медью для Кольского полуострова равнялось 8. На территории Архангельской области и Ненецкого автономного округа отмечается некоторое влияние антропогенных источников свинца и мышьяка (КО = 10–16). При этом следует отметить, что значения КО для данных примесей выше в отдаленных фоновых районах (Сийский заказник – т. 18, Пинежский заповедник – т. 19, устье р. Печора – т. 26).

Расчет коэффициентов парной корреляции проводился в целом для всей территории и отдельно для регионов. По данным корреляционного анализа всего массива данных зависимость содержания элементов в нерастворимом веществе снега от высоты снежного покрова и уровня pH талого снега выявить не удалось. Значимая связь (более 0.7) была определена между содержанием во взвеси Li, Be, Al, Sc, Ti, Y, Nb, Ba, Th и редкоземельных металлов. Во вторую группу элементов, между которыми проявилась сильная корреляционная связь, вошли Co, Ni, Cu, As, Pb, Bi.

На территории Кольского полуострова ко второй группе добавляется сурьма. Кроме того, на данной территории прослеживается сильная связь между содержанием во взвеси цинка и марганца (КК = 0.91). При этом при снижении уровня pH талых вод отмечается снижение содержания во взвеси цинка (КК = 0.78). Коррелирует между собой содержание молибдена, мышьяка, свинца и таллия (КК = 0.73–0.85).

В составе взвешенного вещества снега рассматриваемой части Архангельской области корреляционная связь определена только для первой группы, куда вошли и кобальт и марганец. Выявлена также связь содержания меди с содержанием сурьмы и стронция, а также цинка с марганцем.

В составе нерастворимого вещества снежного покрова Ненецкого автономного округа содержание титана коррелирует с содержанием РЗМ, но не зависит от содержания лития, бериллия, алюминия и скандия. В то же время определена тесная связь титана с содержанием во взвеси никеля, кадмия и сурьмы. С элементами первой группы определена связь содержания во взвеси ванадия. Получены высокие значения коэффициента корреляции между содержанием меди и молибдена, а также цинка и марганца с кобальтом. Содержание мышьяка имеет связь с содержанием германия и висмута.

Выводы

По результатам проведенного исследования в период максимального снегонакопления в зимний период 2022/23 г. более низкие значения pH талого снега определены на Кольском полуострове. Высокие значения pH характерны для территории Ненецкого автономного округа как вследствие природных факторов (устьевые области рек), так и антропогенных (вблизи Харьягинского месторождения).

В среднем содержание взвешенного вещества в снежном покрове западного сектора Российской Арктики находилось на уровне 3.4 мг/л. Увеличение содержания взвеси в снеге происходит локально под влиянием антропогенных факторов (западное побережье Кольского залива, район месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова) и природных особенностей (выход скальных пород на восточной части побережье Онежского залива, устье р. Мезень, зоны выдувания в Большеземельской тундре).

Нерастворимое вещество снега вблизи Мончегорска обогащено Ni, Bi, Cu, Co, V, Pb, As, Sb и Mo. Разработка апатит-нефелиновых руд приводит к увеличению во взвеси содержания марганца, алюминия, титана и РЗМ вблизи г. Апатиты. Значимым источником загрязнения снежного покрова нерастворимыми формами ванадия и никеля на западном побережье Кольского залива является деятельность по перегрузке угля в порту Мурманска.

На севере Архангельской области предприятия судостроительства и судоремонта г Северодвинск служат источником сурьмы и меди в нерастворимом веществе снега. Вследствие влияния ТЭЦ Архангельской агломерации в устьевой области р. Северная Двина определено повышенное содержание во взвеси марганца, титана, никеля, ванадия, кобальта. В фоновых районах отмечается обогащение взвешенного вещества свинцом и мышьяком.

Благодарности. Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда “Атмосферный перенос как источник загрязнения экосистем западного сектора Российской Арктики”» № 22-77-10074. Авторы благодарят туристическую компанию “Еду в НАО” за помощь в проведении экспедиционных работ.

Acknowledgements. The Russian Science Foundation supported the research within the framework of project No. 22-77-10074 “Atmospheric transport as a source of pollution of ecosystems in the western sector of the Russian Arctic”. The authors are grateful to the travel company “Edu v NAO” for their assistance in carrying out fieldworks.

Sobre autores

E. Kotova

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Autor responsável pela correspondência
Email: ecopp@yandex.ru
Rússia, Moscow

D. Starodymova

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: ecopp@yandex.ru
Rússia, Moscow

A. Lokhov

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: ecopp@yandex.ru
Rússia, Moscow

O. Netsvetaeva

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: ecopp@yandex.ru
Rússia, Moscow

Bibliografia

Arquivos suplementares