THE IMPACT OF MINING-AND-SMELTING INDUSTRY ON THE CHEMICAL COMPOSITION OF BOTTOM SEDIMENTS OF THE LAKE IMANDRA,(MURMANSK OBLAST, RUSSIA)

В.А. Даувальтер, Н.А. Кашулин

Abstract


The largest freshwater basin of Murmansk Oblast, the lake Imandra, has been being polluted with industrial sewage produced by mining and smelting industry and residential wastewaters for more than 80 years. As a result, the chemical composition of its water and bottom sediments, as well as its environmental conditions and aqueous flora and fauna, is changed significantly. We carried out a layer-by-layer analysis of column samples cut out of the bottom sediments of the lake to trace the history of its pollution. To this end, we determined the levels of heavy metals ((Ni, Cu, Co, Zn, Cd, Pb, As, Hg, Mn, Fe, and Cr), alkaline and earth metals, and Al and P. The geochemical composition of bottom sediments was found to undergo changes all through the area of the lake by the effects of the direct pollution with industrial and residential sewages, of airborne and industrial pollutants entering the basin of the lake, and of pileups and wind-induced flows. The most important industrial contributors to these changes are Severonikel Industrial Complex, OAO Apatit, and OAO Olkon. The most drastic changes were found in the area affected by Severonikel where the levels of all heavy metals are increasing in the upper layers of bottom sediments in a snowball fashion. The levels of Ni and Cu increased by two to three orders, to 3% and 0.6% respectively, compared with the deep layers presenting the background levels of these metals. More than tenfold increases were found in the levels of other heavy metals, Co,Zn, Cd, Pb, As, Hg, and Cr, which are associated components of copper-nickel ores. The impact of OAO Apatit is manifested as increases inthe levels of elements comprised in apatite and nephelin ores and overburdens (Ca, P, Na, K, Al, and Sr). Abnormally high levels of Hg are presumably associated with firing works at mines.

Keywords


heavy metals, alkaline and earth metals, bottom sediments, the lake Imandra, pollution.

References


Барабанов АВ, Калинина ТА, Киселев АА, Краснобаев АИ. Гигант в Хибинах. М.: Руда и металлы; 1999.

Беус АА, Грабовская ЛИ, Тихонова НВ. Геохимия окружающей среды. М.: Недра; 1976.

Даувальтер ВА, Моисеенко ТИ, Родюшкин ИВ. Геохимия редкоземельных элементов в озере Имандра, Мурманская область. Геохимия. 1999;(4):376-83.

Даувальтер ВА, Моисеенко ТИ, Родюшкин ИВ, Кудрявцева ЛП, Шаров АН. Миграция и круговорот серы в субарктическом озере Имандра, загрязняющимся стоками горно-металлургического производства. Геохимия.1999;(6):626-36.

Даувальтер ВА, Моисеенко ТИ, Кудрявцева ЛП, Сандимиров СС. Накопление тяжелых металлов в оз. Имандра в условиях его промышленного загрязнения. Водные ресурсы.2000;(3):313-21.

Даувальтер ВА, Ильяшук БП. Условия образования железо-марганцевых конкреций в донных отложениях озер в пределах Балтийского кристаллического щита. Геохимия.2007;(6):680-4.

Даувальтер ВА. Геоэкология донных отложений озер. Мурманск: Изд-во Мурманского гос. техн. ун-та; 2012.

Калабин ГВ. Экодинамика техногенных провинций Севера. Апатиты: Изд-во КНЦРАН; 2000.

Кашулин НА, Даувальтер ВА, Денисов ДБ, Валькова СА, Вандыш ОИ, Терентьев ПМ, Кашулин АН. Некоторые аспекты современного состояния пресноводных ресурсов Мурманской области. Вестник МГТУ. 2013;(1):98-107.В.А. ДАУВАЛЬТЕР, Н.А. КАШУЛИН

Моисеенко ТИ, Даувальтер ВА, Родюшкин ИВ. Геохимическая миграция элементовв субарктическом водоеме (на примере озера Имандра). Апатиты: Изд-во КНЦ; 1997.

Моисеенко ТИ, Даувальтер ВА, Родюшкин ИВ. Механизмы круговорота природных и антропогенных металлов в поверхностных водах Субарктики. Водные ресурсы.1998;(2):231- 43.

Моисеенко ТИ, Даувальтер ВА, Лукин АА, Кудрявцева ЛП, Ильяшук БП, Ильяшук ЕА,Сандимиров СС, Каган ЛЯ, Вандыш ОИ, Шаров АН, Шарова ЮН, Королева ИМ. (Под ред.ТИ Моисеенко). Антропогенные модификации экосистемы озера Имандра. М: Наука; 2002.

Нерадовский ЮН, Даувальтер ВА, Савченко ЕЭ. Генезис фрамбоидального пирита в современных осадках озер (Кольский п-ов). Записки Российского минералогического общества. 2009;(6):50-55.

Перельман АИ. Геохимия ландшафта. М.:Высшая школа; 1983.

Рихтер ГД. Физико-географический очерк озера Имандра и его бассейна. Л., 1934.

Чижиков В.В. Гидрохимия и донные отложения озера Имандра под влиянием техногенного загрязнения. В кн.: Экосистемы озера Имандра под влиянием техногенного загрязнения. Апатиты: Изд-во Кольского ФАН СССР;1980:24-64.

Barabanov AV, Kalinina TA, Kiselev AA,Krasnobayev A.I. Gigant v Hibinah. Moscow:Ruda i Metally, 1999. (In Russ.)

Beus AA, Grabovskaya LI, Tikhonova NV.Geohimiya Okruzhayuschey Sredy. Moscow: Nedra,19-76. (In Russ.)

Dauvalter VA, Moiseyenko TI, RodyushkinIV. [Geochemistry of rare-earth elements in the Lake Imandra, Murmansk region]. Geokhimiya.1999;(4):376-83. (In Russ.)

Dauvalter VA, Moiseyenko TI, Rodyushkin IV, Kudryavtseva LP, Sharov AN. [Migration andcirculation of sulfur in the subarctic Lake Imandra polluted with the drains of mining and metallurgical industry]. Geokhimiya. 1999;(6):626-36.(In Russ.)

Dauvalter V.A., Moiseyenko T.I., Kudryavtseva L.P., Sandimirov S.S. [Accumulation of heavy metals in the Lake Imandra under industrial pollution]. Vodnye Resursy. 2000;(3):313-21. (In Russ.)

Dauvalter VA., Ilyashuk BP. [The conditions of formation of ferromanganese concretions in thebottom deposits of lakes located within the Baltic crystal Shield]. Geokhimiya. 2007;(6):680-4. (InRuss.)

Dauvalter VA. Geoekologiya Donnyh Otlozheniy Ozer. Murmansk: Izdatel’stvo Murmanskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta,2012. (In Russ.)

Kalabin GV. Ekodinamika Tehnogennyh Provintsiy Severa. Apatity: Izdatel’stvo KNSRAN, 2000. (In Russ.)

Kashulin NA, Dauvalter VA, Denisov DB, Valkova SA, Vandysh OI, Terentyev PM, Kashulin AN. [Some aspects of the current state of fresh-water resources of Murmansk region]. VestnikMGTU. 2013;(1):98-107. (In Russ.)

Moiseyenko TI., Dauvalter V.A., Rodyushkin I.V. Geohimicheskaya Migratsiya Elementov v Subarkticheskom Vodoyeme (Na Primere Ozera Imandra). Apatity: Izdatel’stvo KNC, 1997.(In Russ.)

Moiseyenko TI, Dauvalter VA, Rodyushkin IV. [Mechanisms of circulation of natural and anthropogenous metals in the surface waters of the Subarctic region]. Vodnye Resursy.1998;(2):231-43. (In Russ.)

Moiseyenko TI, Dauvalter VA, Lukin AA, Kudryavtseva LP, Ilyashuk BP, Ilyashuk EA, Sandimirov SS, Kagan LYa, Vandysh OI, Sharov AN, Sharova YuN, Koroleva IM. Antropogennye Modifikatsii Ekosistemy Ozera Imandra. Moscow:Nauka; 2002. (In Russ.)

Neradovskiy YuN, Dauvalter VA, Savchenko EE. [Genesis of framboidal pyrites in the present time sediments of lakes (The Kola Peninsula)].Zapiski Rossiyskogo Mineralogicheskogo Obschestva. 2009;(6):50-55. (In Russ.)

Perelman AI. Geokhimiya Landshafta. Moscow: Vysshaya Shkola; 1983. (In Russ.)

Rikhter GD. Fiziko-Geograficheskiy Ocherk Ozera Imandra i Yego Basseyna. Leningrad, 1934.(In Russ.)

Chizhikov VV. [Hydrochemistry and bottom deposits of the Lake Imandra under the influence of technogenic pollution]. In: Ekosistemy Ozera Imandra pod Vliyaniem Tekhnogennogo Zagryazneniya. Apatity: Izdatel’stvo Kolskogo FANSSSR;1980:24-64. (In Russ.)

Förstner U, Wittmann GTW. Metal Pollutionin the Aquatic Environment. N.Y.: Springer-Verlag,2nd revised edition, 1981.

Gregurek D, Melcher F, Pavlov VA, Reimann C, Stumpf EF. Mineralogy and mineral chemistry of snow filter residues in the vicinity of the nickel-copper processing industry, Kola Peninsula,NW Russia. Miner. Petrol. 1999;(65):87-111.

Håkanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control – a sedimentological approach. Water Res. 1980(14):975-1001.

Skogheim O.K. Rapport fra Arungenprosjektet. Oslo: As-NLH, Nr. 2, 1979.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v7i3.86

Refbacks

  • There are currently no refbacks.