Особенности миграции тяжелых металлов в системе «придонная вода - поровая вода - поверхностный слой донных отложений» прибрежной зоны восточной части Финского залива в весенне-летний период

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью изучения вторичного загрязнения водной среды металлами в весенне-летнее время, когда активизируются разнообразные биогеохимические процессы, влияющие на изменение физико-химического состояния поверхностного слоя донных отложений. Цель: изучение закономерностей образования и миграции растворимых форм металлов в системе «донные отложения - поровая вода - придонная вода» в весенне-летнее время в прибрежной зоне восточной части Финского залива. Объекты: пробы поверхностного слоя донных отложений, поровой и придонной воды пяти станций прибрежной зоны восточной части Финского залива. Методы: потенциометрический метод определения pH и Eh в донных отложениях и придонной воде. Валовые концентрации Fe, Zn, Cd, Pb, Cu в донных отложениях определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS). Концентрации растворенных форм металлов (Fe, Cu, Cd, Zn, Pb) в поровой, придонной водах определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе «Agilent 7700x» (фирма «Agilent Technologies»). Результаты. Установлены закономерности образования и миграции растворимых форм металлов на границе «донные отложения - вода» в прибрежной зоне восточной части Финского залива в зависимости от изменений температуры, кислородного режима в придонных водах и окислительно-восстановительных процессов, формирующихся в поверхностном слое донных отложений. Показано, что в конце весеннего сезона в донных отложениях восточной части Финского залива устанавливаются восстановительные условия, способствующие восстановлению гидроксидов железа, накопившихся на дне. В результате возникает поток растворенных форм Fe, Cu, Zn, Cd, Pb в поровые и придонные слои воды. В июле загрязненность поровых и придонных вод всеми изученными металлами снижается.

The relevance of the research is caused by the need to study the secondary pollution of the aquatic environment with metals in springsummer, when various biogeochemical processes are activated that affect the change in the physicochemical state of the surface layer of bottom sediments. The aim of the research is to study the patterns of formation and migration of soluble forms of metals in the system «bottom sediments - pore water - bottom water» depending on the spring-summer season and conditions of the coastal zone in the eastern part of the Gulf of Finland. Objects: samples of the surface layer of bottom sediments, pore and bottom water from five stations in the coastal zone in the eastern part of the Gulf of Finland. Methods: potentiometric method for determining pH and Eh in sediments and bottom water. The bulk concentrations of Fe, Zn, Cd, Pb, Cu in bottom sediments were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Concentrations of dissolved forms of metals (Fe, Cu, Cd, Zn, Pb) in the pore, bottom waters were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry on an Agilent 7700x instrument (Agilent Technologies). Results. The authors have established the regularities of the formation and migration of soluble forms of metals at the «bottom sediment - water» boundary in the coastal zone of the eastern part of the Gulf of Finland, depending on temperature changes, oxygen regime in bottom waters and redox processes formed in the surface layer of bottom sediments. It is shown, that at the end of the spring season, reducing conditions are established in the bottom sediments of the eastern part of the Gulf of Finland, contributing to the reduction of iron hydroxides accumulated on the bottom. As a result, there is a flow of dissolved forms of Fe, Cu, Zn, Cd, Pb into the pore and bottom layers of water. In July, the pollution of pore and bottom waters with all studied metals decreases.