Закономерности осадконакопления и раннего диагенеза донных отложений в водоемах юго-восточной части фенноскандинавского кристаллического щита тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, доктор наук Белкина Наталья Александровна

• Белкина Наталья Александровна
• доктор наук
• 2021

Оглавление диссертации доктор наук Белкина Наталья Александровна

Введение

Глава 1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ОЗЕР НА

ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ КАРЕЛИИ

Глава 2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования

2.2.1. Методы отбора и анализа проб воды

2.2.2. Методы отбора и анализа проб донных отложений

2.2.3. Фракционирование неорганического фосфора

2.2.4. Методы оценки скорости осадконакопления

2.2.5. Методы оценки потоков вещества на границе вода-дно

2.2.5.1 Потребление кислорода илом

2.2.5.2. Балансовый метод оценки внутренней нагрузки

2.2.5.3. Диффузионная модель Фика

2.2.5.4 Концентрационная модель

2.2.6. Методика определения Еh донных отложений

2.3. Расчет элементного состава органического вещества

2.4. Деструкция органического вещества в донных отложениях

2.6. Принципы исследования

Глава 3. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОЗЕРНО-РЕЧНОЙ СЕТИ И СОВРЕМЕННЫЕ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ФЕННОСКАНДИНАВСКОГО

(БАЛТИЙСКОГО) ЩИТА

3.1. Формирование озерно-речной сети в период последней дегляциации

3.2. Современные физико-географические условия озерного седиментогенеза

3.2.1. Климат

3.2.2. Геологические и геоморфологические условия

3.2.3. Почвенный покров

3.2.4. Гидрографическая характеристика

3.2.4.1.Онежское озеро и его бассейн

3.2.4.2. Выгозерское водохранилище

3.2.5. Химический состав природных вод

3.2.5.1. Подземные воды

3.2.5.2. Поверхностные воды

3.2.6. Гидробиологическая характеристика

Глава 4. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ИССЛЕДУЕМЫЕ ВОДОЕМЫ

4.1. Геоэкологическая оценка территории

4.2. Водохозяйственное использование

Глава 5. СОВРЕМЕННЫЕ ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ОЗЕР ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ

ФЕННОСКАНДИНАВСКОГО ЩИТА

5.1. Особенности формирования донных отложений водоемов территории палеобассейна ОПО

5.2. Железо-кремне-гумусовый тип накопления

5.3. Железо-гумусо-кремневый тип накопления

5.4. Гумусо- железо-кремневый тип накопления

5.5. Влияние донных отложений на процесс формирования химического состава

озерных вод

Глава 6. ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА

6.1. Особенности формирования донных отложений

6.2. Характеристика химического состава поверхностного слоя донных отложений

6.3. Внутренняя фосфорная нагрузка в Онежском озере

6.4. Изменение химического состава донных отложений Онежского озера под влиянием антропогенных и природных факторов

6.4.1. Петрозаводская губа

6.4.2. Кондопожская губа

6.5. Накопление и разложение органических веществ в донных отложениях Онежского озера

6.6. Железо-марганцевые образования Онежского озера

6.7. Рекомендации для мониторинга донных отложений Онежского озера

Глава 7. ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ВЫГОЗЕРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА КАК

ИНДИКАТОР АНТРОПОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ВОДОЕМА

7.1. Изменение седиментационного режима озера Выгозера

7.2. Химический состав донных отложений как критерий оценки органического загрязнения Выгозерского водохранилища

Глава 8. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ВОДОЕМА ГУМИДНОЙ ЗОНЫ ПО

ДОННЫМ ОТЛОЖЕНИЯМ

8.1. Методические основы оценки антропогенного влияния на озерные экосистемы

по показателям состава и свойств донных отложений

8.2. Окислительно-восстановительное состояние донных отложений как критерий экологического состояния большого водоема

8.3. Донные отложения как составная часть мониторинговых наблюдений

8.4. Химический состав донных отложений как критерий оценки состояния водной

экосистемы

Выводы

Заключение

Список сокращений

Список литературы

Список иллюстративного материала

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности осадконакопления и раннего диагенеза донных отложений в водоемах юго-восточной части фенноскандинавского кристаллического щита»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. На современном этапе развития человеческого общества континентальные воды являются ценным природным ресурсом, рациональное использование которых в условиях нарастающего дефицита пресной, качественной воды становится эффективным инструментом экономического развития страны и повышения уровня международной безопасности в целом. Водные ресурсы Северо-Западного региона имеют стратегическое значение для европейской части Российской Федерации. В структуре экономики северных регионов преобладают природно-эксплуатирующие отрасли производства, для которых характерно масштабное вмешательство в наземные и водные экосистемы. Климатические изменения на планете дополнительно усиливают экономические и экологические риски при использовании водных ресурсов в северных широтах. Необходимость теоретического обоснования любых решений, принимаемых на государственном уровне и влияющих на экологическую безопасность страны, служит причиной детального изучения закономерностей развития водоемов в современных условиях антропогенной нагрузки и климатических изменений.

Глобальный водный вызов создает условия для развития лимнологических исследований в регионе, озерность которого одна из самых высоких в мире (20 %). На территории Республики Карелия, расположенной в восточной части Фенноскандинавского кристаллического щита, сложилась уникальная гидрографическая сеть, соединяющая около 62 тысяч озер. Среди озер выделяются два крупнейших водоема в Европе, содержащих 74 % от общего запаса пресных вод европейской части России: Ладожское и Онежское. Вопросы сохранения этих уникальных водоемов неоднократно обсуждались в органах законодательной власти. Охрана и защита водных ресурсов Ладожского и Онежского озер объявлены одной из приоритетных задач Водной стратегии Российской Федерации (Постановление Совбеза РФ, ноябрь 2014).

Заметные климатические колебания в северных регионах в последние 30 лет (Груза, Ранькова, 2012) приводят к изменениям гидрологического режима, что в условиях значительной антропогенной нагрузки на водоемы Карелии (сброс сточных вод городов и населенных пунктов, воздействие предприятий целлюлозно-бумажной, металлургической, горно-добывающей, лесной, пищевой промышленности, гидроэнергетики, а также влияние водного транспорта, сельского хозяйства и форелеводства и т. д.) усиливает уязвимость водных экосистем Севера. Экологические риски негативного воздействия вод на здоровье населения, связанные с ухудшением их качества при эвтрофировании, закислении и загрязнении водных

объектов, требуют разработки новых научно-обоснованных принципов и подходов к мониторингу, оценке состояния и охране водоемов.

Донные отложения, выполняющие роль накопителя вещества и энергии в озерной экосистеме, являются уникальными природными архивами, которые хранят информацию глобального, регионального и локального уровня об эволюции озера на всем протяжении его истории. Формирование донных отложений зависит от сочетания множества факторов естественной и антропогенной природы. Любые изменения на водосборе и в самом водоеме, вызванные причинами естественной и антропогенной природы, отражаются на количественном и качественном составе вещества, поступающего на дно, и процессах его преобразования в донных отложениях. Теоретические представления о функционировании системы вода -донные отложения (когда изменение физических, физико-химических, химических характеристик среды меняет миграционное поведение химических элементов и ведет либо к их аккумуляции в составе осадка, либо к мобилизации и возврату части веществ в водную толщу) являются основанием для изучения закономерностей формирования и диагенеза донных отложений не только с целью реконструкции истории озера и его водосбора, но и для решения важной геоэкологической задачи разработки научных основ рационального использования, охраны и контроля водных ресурсов в условиях изменения природной среды под влиянием природных и антропогенных факторов, что соответствует одному из приоритетных направлений развития фундаментальной науки («формирование системы своевременного распознавания больших вызовов и получение новых фундаментальных знаний, необходимых для ответа на них») в программе «Научно-технологическое развитие РФ» (Постановление правительства России № 377, 29.03.2019).

Необходимо отметить, что возможности использования химических характеристик донных отложений в качестве критерия, достоверно описывающего состояние озера и границы устойчивости его экосистемы и позволяющего прогнозировать изменения в результате внешнего воздействия, до настоящего времени остаются недостаточно исследованными. Значение донных отложений возрастает при анализе антропогенного воздействия на экосистему большого озера, поскольку результаты воздействия проявляются не сразу, часто с длительным временным интервалом и неравномерно по всей акватории вследствие развития крупномасштабных динамических процессов.

Актуальность исследования также обусловлена естественным ходом развития лимнологии: (1) необходимостью более глубокого знания обо всех процессах, протекающих вне и внутри водоема и влияющих на формирование донных отложений и их роли в водной экосистеме; (2) необходимостью выявления связей состава минеральных и органогенных

компонентов с теми или иными природно-климатическими и антропогенными изменениями и факторами с целью прогнозирования отклика озер на внешние воздействия в будущем.

Степень изученности проблемы. Теоретические представления о седиментогенезе континентальных водоемов формировались в первой половине XX века и были обобщены в многотомном труде Страхова Н. М. (1960) по теории литогенеза. Во второй половине XX века теория озерного осадконакопления развивалась в рамках учения о поверхностных водах суши (Hutchinson, 1957; Зайков, 1960; Россолимо, 1964, 1967, 1971, 1976; Яковлева, 1974; Hakanson, 1983; Дривер, 1985; Жуховицкая, Генералова, 1991; Субетто, 2009; Fedotov, 2015; Гранина, 2008 и др.). Особое внимание в этот период уделяется их ресурсному потенциалу (Корде, 1960; Лопотко, 1978;) и экологическим свойствам, где донные отложения рассматриваются как аккумулятор загрязняющих веществ и источник вторичного загрязнения (Boström, 1982, 1988; Chapman, 1990; Усенков, 2007). Значительная часть работ посвящена загрязнению фосфором (что связано с проблемой эвтрофирования водоемов) и тяжелыми металлами (Williams. 1972; Bengtsson, 1975; Hakanson, 1983; Мартынова, 1984; Manning, 1987; Мизандронцев, 1990; Игнатьева, 1997; Жукова, 2001 и др.). Активно разрабатываются методы оценки загрязнения водоемов, основанные на изучении химического состава донных отложений северных озер России (Игнатьева, 2002; Даувальтер, 2014; Белкина, 2018; Страховенко, 2018). Изучение донных отложений водохранилищ является составной частью исследований по выявлению экологических последствий создания искусственных водоемов (Буторин и др., 1975; Законов, 2007; Выхристюк, 2003; Казмирук и др. 2004; Бреховских и др. 2006; Прыткова, 2002 и др.).

В последние годы интерес к познанию закономерностей современного осадконакопления континентальных водоемов возрастает в связи с изменениями климатической обстановки и усиливающимся антропогенным воздействием (Белкина 2003, 2006, 2011, 2018; Субетто, 2002, 2009, 2018; Страховенко, 2007, 2016, 2019). По мнению автора, для решения этой задачи наряду с традиционными палеогеографическими методами необходимо более широкое применение геохимических методов исследования донных отложений. Начальная стадия диагенеза донных отложений является сложным биогеохимическим процессом, в котором участвуют разные бентические сообщества. В результате их жизнедеятельности происходит изменение минеральной части осадка.

Современный уровень аналитической химии и физико-химических методов анализа (потенциометрия, спектро-фотометрия, атомно-абсорбционная и масс-спектрометрия, электронная микроскопия и т.д.) позволяет быстро и качественно определить эти изменения. Поскольку ведущими процессами преобразования свежеосажденного вещества в донных отложениях являются окислительно-восстановительные реакции между органическим веществом и минеральными компонентами, логичным является решение автора применить

учение Перельмана А.И. (Перельман, 1961; Касимов и др., 2002; Белкина, 2003, 2011, 2016) о геохимических барьерах для более глубокого понимания процессов осадконакопления в пресных водоемах. Если в геохимии морей и океанов эта теория применяется для описания седиментогенеза и диагенеза осадков (Лисицын, 1974, 1978, 2015; Волков, 1979; Романкевич, 2014; Вершинин и др., 2002; Емельянов, 1998), то в лимнологии она почти не используется.

Геологические (Перфильев, 1927, 1972; Алабышев, 1932; Шостакович, 1934, 1941; Пустовалов, 1940; Бискэ, 1959, 1971; Лукашов, 1993; Синкевич, Экман, 1995; Демидов, 20042006; Слуковский, 2015-2019), палеолимнологические (Лак, 1954; Давыдова, 1976-1999; Девятова, 1986, 1988; Филимонова, 1995-2016; Шелехова, 1995-2018; Лаврова, 1999-2018; Субетто и др. 2017-2019; Strakhovenko et. al., 2018; Hang et. al., 2019; Gromig, 2019; Zobkov et. al., 2019) и лимнологические (Васильева, 1969-1999; Семенович, 1969-1973; Белкина, 19982020) исследования донных отложений озер Карелии позволили собрать огромный фактический материал об истории лимногенеза восточной периферии Фенноскандинавского кристаллического щита в поздне- и послеледниковое время и изменении экологических характеристик водных экосистем в прошлом. Важным вкладом в понимание процессов эволюции больших озер являются работы ученых институтов геологии и водных проблем Севера КарНЦ РАН, Института озероведения РАН, Института Арктики и Антарктики (Давыдова, 1961-1968; Семенович, 1966, 1973; Абрамова и др., 1967; Знаменская и др., 1970; Лийва и др., 1971; Квасов, 1975; Экман и др., 1975; Лак, 1976; Субетто, 1986, 1993, 2000, 2002, 2018; Белкина, 1998, 2005, 2007; Saarnisto, Saarinen, 2001; Васильева, 2002; Игнатьева, 2002, 2013; Демидов, 2005; Рыбалко, 2015, 2016 и др.). Однако вопросам изучения современного озерного осадконакопления не уделялось должного внимания, а изучение процессов на границе «вода-дно» и влияние донных отложений на водную экосистему не входило в круг задач проведенных ранее исследований.

Цель работы - установить пространственно-временные закономерности формирования и диагенеза донных отложений озер юго-восточной части Фенноскандинавского щита в современных условиях климатических колебаний и антропогенной нагрузки и разработать критерии оценки состояния континентальных водоемов по вещественному составу донных отложений.

Задачи исследования:

• выявить основные факторы, влияющие на процессы формирования донных отложений пресноводных водоемов северной гумидной зоны (территория Карелии) в современных условиях на основе анализа литературы;

• выбрать озера как тест-объекты, расположенные в различных ландшафтных зонах с разнообразным характером осадконакопления;

• выполнить комплексные исследования выбранных водоемов, включающие (1) изучение химического состава воды, (2) физико-химического и литолог-геохимического состава донных осадков и их пространственного распределения, (3) установление источников поступления и (4) определение скоростей накопления вещества в донных отложениях;

• изучить геохимические процессы на барьерной зоне вода - донные отложения и оценить влияние донных отложений на формирование химического состава озерных вод;

• выявить и показать основные закономерности современного озерного седиментогенеза в гумидной зоне;

• исследовать влияние антропогенного воздействия на состав и свойства донных отложений. Показать возможности использования донных отложений в качестве индикатора загрязнения водоема биогенными элементами, органическим веществом, взвешенным веществом, токсическими веществами, а также в качестве индикатора трансформации экосистемы водоема в результате внешнего антропогенного воздействия;

• разработать систему критериев состояния озер Карелии по химическим показателям донных отложений с учетом геоэкологических особенностей региона и характера антропогенного воздействия.

• разработать макет методических рекомендаций для геоэкологического мониторинга донных отложений Онежского озера.

Объект исследования - донные отложения, формирующиеся в настоящее время в 144 водоемах Карелии. Из них 126 водоемов принадлежат бассейну Балтийского моря, в том числе большие озера Европы: Ладожское и Онежское. 17 малых водоемов и Выгозерское водохранилище принадлежат бассейну Белого моря.

Предмет исследования - закономерности озерного осадконакопления и диагенеза в континентальных водоемах гумидной зоны в условиях меняющегося климата и антропогенного воздействия.

Основные принципы и методы исследования. В основе методологического подхода к решению поставленных задач лежат теория литогенеза о зональности осадочного процесса (Страхов, 1960) и учение о геохимических барьерах, согласно которому процессы преобразования вещества в экосистемах наиболее активно происходят на граничных участках

(Перельман, 1961). Автор исследования полагает, что процессы седиментогенеза и диагенеза лимитируют химический баланс вещества в водоеме. Они обеспечивают стабильность химического состава воды в результате изъятия из водной толщи взвешенного вещества и возврата части этого вещества после диагенетических преобразований в донных отложениях обратно в воду в растворимых формах, что способствует устойчивому функционированию экосистемы водоема. Поверхностный слой донных отложений, являясь составной частью донного ландшафта, активно участвует в биогеоценозе водной экосистемы. Ведущим процессом в осадке на начальной стадии диагенеза является деградация органического вещества, которая сопровождается перераспределением химических элементов в результате сложного комплекса биогеохимических превращений. Количественные и качественные характеристики этого процесса и их изменение автор предлагает использовать в качестве геоэкологических индикаторов состояния водоема.

Выявление особенностей и закономерностей современного осадконакопления и диагенеза донных отложений проводилось на основе изучения комплекса физических, физико-химических и химических параметров, который описывает процесс преобразования вещества в барьерной зоне вода - дно. Отбор проб воды, донных отложений и анализ вещественного состава проводились по стандартным методикам [ГОСТ 17.1.5.01-80; Аринушкина, 1982; Руководство..., 2009; Аналитические..., 2017]. Поршневая трубка (модифицированный вариант трубки Алексона) и устройства для отбора донных отложений фирм «Limnos» и «Vitek» позволяют сохранить пограничную зону вода - дно ненарушенной. После удаления надиловой воды (сифонирование) монолит донных отложений фотографируется, описывается и делится в соответствии с генетическими слоями и стратиграфией (Субетто, 2009). 1п sity в воде определяется газовый состав (CO2, O2), pH, HCOз-, в донных отложениях измеряются рН, Е^ электропроводность, потребление О2 илом (Белкина, 2003).

В лаборатории ИВПС КарНЦ РАН в воде изучались макро- (И-, SO42-, №а+, К+, Ca2+, Mg2+) и микрокомпоненты (Те, Mn, Zn, Си, Pb, Cd, № и др.), формы биогенных элементов (Р, N Si), органическое вещество (БПК5, ХПК, ПО, цветность. Во влажных образцах донных отложений исследовались следующие характеристики: гранулометрический состав, плотность, естественная и абсолютная влажность, пористость, удельная масса, аммонийный азот (№-МН), Fe, Мп, фракционный состав фосфора, нефтяные углеводороды, фенолы, лигносульфонаты, растительные пигменты. Поровые воды отделялись центрифугированием. Из воздушно-сухого грунта определяли потери при прокаливании (ППП550°с), зольность, азот органический (№орг.) и фосфор общий (Робщ), органический углерод (Сорг), гуминовые и фульвовые кислоты. Проводилось М^разложение проб для спектрального анализа (ААС и ИСП-МС) на микро- и макрокомпонентный состав.

Закономерные изменения методов химического анализа на протяжении полувековой истории исследования донных отложений в ИВПС КарНЦ РАН потребовали проведения ряда экспериментальных работ по сравнению методик (Р, К, Бе, Мп, органическое вещество) и внедрению новых методов анализа. Результаты проведенных экспериментов учитывались в виде поправочных коэффициентов для пересчета или выбраковке данных, используемых для ретроспективного анализа состояния донных отложений. Совместно с сотрудниками СПбГУ была модифицирована методика измерения БЬ (использование медиатора ЭДТА или ОЭДФК для увеличения электрохимической активности системы Бе2+,3+ на платиновом электроде в восстановительной и нейтральной среде гетерогенной системы) (Белкина, 2014). Метод определения БПК в воде был применен для определения потребления кислорода донными отложениями (Белкина, 2011). Адаптирована почвенная методика разделения фосфорных фракций растворами КНдО для выделения лабильного фосфора, КЩБ - связанного с А1, КаОН - с Бе, ШБО4 - с Са (Белкина и др., 2006).

Анализ данных осуществлялся с использованием междисциплинарного подхода с применением геосистемного, ретроспективного, географического, историко-географического, картографического, эмпирико-статистического и других методов. Количественные показатели диагенеза (величина потоков вещества, удерживающая способность донных отложений, скорость деградации органического вещества) оценивались по изменению концентраций химических компонентов на границе вода - дно с применением концентрационных или балансовых моделей (Белкина, 2003, 2011, 2015, 2018, 2019). Наряду с известными в мировой практике методами расчета потоков веществ Мизандронцева И. Б. (1990), Игнатьевой Н. В. (2002) и модели Фика (Белкина, 2019), автором были предложены и применены оригинальные способы оценки поступления веществ из донных отложений. К ним относятся: (1) оценка по концентрационному распределению элемента в придонных слоях воды в период установления стратификации по температуре для малых озер, (2) оценка по изменению концентрации элемента в поверхностном слое осадка (0-20 см), (3) оценка средних скоростей поступления веществ в донные отложения на основе химического баланса озера (Белкина, 2003, 2011, 2015, 2019). Автором разработаны оригинальные методики: (1) расчет элементного состава органического вещества донных отложений на основе решения системы уравнений реакций окисления органических веществ различными окислителями в разных условиях, (2) методика оценки скорости деградации органического вещества по концентрационному распределению Сорг с применением секционной модели для барьерной зоны вода - донные отложения в условиях глубоководных аккумуляционных зон Онежского озера (Белкина, 2018, 2019).

Скорость осадконакопления рассчитывалась на основе (1) использования радиометрических методов датирования (определение изотопов 210РЬ и 137Сб для

поверхностных донных отложений и 14С для длинных кернов), которые выполнялись в университетах Санкт-Петербурга, Новосибирска, Лозанны (Швейцария) и Джорджии (США), и (2) экспериментальных расчетов с использованием данных годового накопления вещества в седиментационных ловушках. При отсутствии аналитических данных скорость осадконакопления рассчитывалась по формуле Стокса (НакапБОп, 1983). Была разработана методика оценки средней скорости осадконакопления на основе химического баланса озера с учетом кинетических параметров трансформации органического вещества, Бе и А1 в озерной экосистеме (Белкина, 2020).

Минералогические исследования донных отложений выполнялись по стандартным методикам на базе Института геологии и минералогии им. Соболева СО РАН с применением электронной микроскопии (Овдина и др., 2018; Страховенко и др., 2019).

Информационной основой исследования послужили результаты исследований автора (1998-2020), справочник «Озера Карелии» (2013), каталог «Донные отложения озер Карелии» (1992), атлас «Онежское озеро» (2009), географические карты, труды научных конференций, монографии, периодические издания, фондовые материалы ИВПС КарНЦ РАН (1960-1997 гг.), электронные базы данных: БД № 2017620010 и БД № 2011620137.

Научная новизна

• Впервые на современном методическом уровне исследована пространственно-временная изменчивость характеристик вещественного состава воды и донных отложений на границе вода - дно в континентальных водоемах северной гумидной зоны (на примере озер Карелии), функционирующих в настоящее время в идентичных климатических условиях. На основе полученных данных выполнена детализация процесса литогенеза гумидного типа в озерах региона.

• Впервые изучены особенности процесса накопления, трансформации и удержания фосфора в донных отложениях Онежского озера, обеспечивающего устойчивость экосистемы к внешним воздействиям естественной и антропогенной природы, которые заключаются в том, что на ранней стадии диагенеза в окислительной обстановке биогеохимическое разложение органо-минеральных взвесей железо-гумусовой природы приводит к образованию аутигенных минералов железа и марганца.

• Впервые выполнена оценка (1) удерживающей способности донных осадков по отношению к биогенным элементам и (2) внутренней нагрузки и ее пространственно -временных изменений под воздействием климатических и антропогенных факторов.

• Впервые разработана и предложена система критериев оценки состояния озера по химическим показателям донных отложений с учетом геоэкологических особенностей региона и характера антропогенного воздействия.

Положения, выносимые на защиту

1. В современных ландшафтах восточной части Фенноскандинавского кристаллического щита, унаследовано сформированных на территории бывшего бассейна Онежского приледникового озера в условиях гумидного климата, в настоящее время преобладают озера со смешанным типом седиментогенеза (железо-кремне-гумусовый, железо-гумусо-кремниевый, или гумусо-железо-кремниевый). Неравномерное распределение и разнообразие осадочного вещества определяется зональными (ландшафтно-климатические условия) и азональными (геологические условия водосборных территорий, морфология озерных котловин, антропогенная нагрузка) факторами.

2. Начальные диагенетические преобразования в озерных донных отложениях влияют на глобальный перенос осадочного вещества, способствуя его дифференциации после осаждения из водной толщи в результате удержания или возврата основных элементов живого вещества (С, №, Р, О, S, Н, Si) и элементов, мигрирующих в водной среде с кремнием и органическим веществом (Те, Мп, Си, Zn, As, Se, Cd, Sn, Sb, РЬ и др.).

3. Изменение седиментационного режима водоема в результате внешнего воздействия (независимо от его природы) влияет на пространственное распределение осадков и процессы окислительно-восстановительного диагенеза донных отложений, что проявляется в изменении количественных и качественных характеристик вещественного состава (как в твердой, так и в жидкой фазе) и в изменении характера обменных процессов на границе раздела вода - дно.

4. Индикаторная оценка отклика водоема на внешнее воздействие проводится по совокупности физических и химических характеристик воды и донных отложений, описывающих ранние диагенетические преобразования осадка на границе вода - дно с учетом поставленной экологической задачи и характера антропогенного воздействия. Список оцениваемых характеристик включает: (1) основные компоненты, формирующие среду (кремний, органическое вещество и железо) и ее физические и физико-химические показатели, (2) элементы, лимитирующие развитие экосистемы и (3) загрязняющие вещества (отходы ЦБП, нефтяные углеводороды, тяжелые металлы и т. д.).

Практическое и теоретическое значение результатов исследования

• Получено новое знание о функционировании водных экосистем континентальных водоемов северной гумидной зоны в современных условиях. Созданы БД № 2015620251 «Химический состав донных отложений Онежского озера», № 2018620170 «Донные отложения Выгозерского водохранилища», № 2019622088 «Донные отложения разнотипных озер краевой зоны валдайского оледенения».

• Разработаны и применены на практике методические рекомендации для оценки состояния водоема и степени его загрязнения по донным отложениям для программы мониторинга Онежского озера, учитывающие морфологию озерной котловины, распределение речного стока и антропогенной нагрузки, тип загрязнения и интенсивность воздействия (Белкина, 1998, 2007).

• Результаты исследований применялись для экологической оценки влияния деятельности человека на водоемы в рамках хозяйственных договоров по программе мониторинга водных объектов РК в период с 1998 по 2003 гг. Автор руководил НИР по оценке последствий нефтяного загрязнения Петрозаводской губы в 2001-2002 гг. и по оценке влияния форелевых хозяйств (Ладожская форель, Форель Ладоги, Фишфорель) в 2013-2015 гг. на качество воды заливов Ладожского озера. Участвовал в работах по оценке техногенного загрязнения Кондопожской губы отходами ЦБК в 1999 и 2003 гг.

• Методические наработки были опробованы при выполнении проектов: ФЦП «Внутренняя нагрузка в Псковско-Чудском озере» (2017); ПНИ в приоритетном проекте «Оздоровление Волги. Оценка неконтролируемого диффузного поступления веществ из донных отложений Иваньковского водохранилища» (2018).

• Основные результаты исследования использовались автором в педагогических целях для подготовки учебных программ и чтения углубленных курсов «Экологическая химия», «Окислительно-восстановительные процессы в окружающей среде», «Биогенные элементы» в Петрозаводском государственном университете (специалитет, магистратура), «Геоэкология» - в ИВПС КарНЦ РАН (аспирантура).

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Белкина Наталья Александровна, 2021 год

- 74 с.

304. Субетто Д.А. Донные отложения озер: палеолимнологические реконструкции / Д. А. Субетто . - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2009. - 339 с.

305. Субетто Д.А. Расчеты палеостока по Балтийско-Ладожскому соединению в северной части Карельского перешейка / Д. А. Субетто, О. Б. Аверичкин, Д. Д. Кузнецов // Известия РГО. - 2009. - Т. 141.- № 5. - С. 37-51.

306. Субетто Д.А. Строение, особенности и история формирования донных отложений / Д. А. Субетто // Ладожское озеро, прошлое, настоящее и будущее / под ред. Драбковой В.Г. -СПб.: Наука, 2002, - С. 122-136.

307. Сукцессии палеорастительности позднеледниковья-голоцена на Заонежском полуострове и зависимости их от уровней Онежского озера / Г.А. Елина [и др.] // Ботанический журнал. - 1999. - Т. 84. - № 6. - С. 32-52.

308. Сыстра Ю.Й. Тектоника Карельского региона / Ю.Й. Сыстра. - СПб, 1991. - 176 с.

309. Тимакова Т.М. Бактериальные процессы продукции и деструкции органического вещества / Т.М. Тимакова // Онежское озеро, экологические проблемы / Ред. Н.Н. Филатов. -Петрозаводск, 1999. - С.174-190.

310. Тяжелые металлы в почвах Карелии / ред. Г.В. Ахметова. - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2015. - 222 с.

311. Усенков С.М. Геоэкология и седиментология больших озер на примере Ладожского озера и других озер Северной Европы и Северной Америки: автореф. Докт. Дис. / С.М. Усенков.

- Л., 2007. - с.

312. Федорец Н.Г. Почвенный покров лесных ландшафтов Карелии и его антропогенная динамика: Учеб. Пособие / Н.Г. Федорец, Р.М.Морозова, О.Н. Бахмет. - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2000.- 81 с.

313. Филатов Н.Н. Уровенный режим Онежского озера / Н.Н. Филатов, Л.Е. Назарова // Крупнейшие озера-водохранилища северо-запада европейской территории России / Ред. Н.Н. Филатов [и др.]. - Петрозаводск, КарНЦ РАН, 2015. - С. 28-31.

314. Филимонова Л. В. Динамика уровенного режима, зарастания и заторфовывания палеоводоемов заповедника «Кивач» на фоне изменений природной среды за последние 11 500 лет / Л. В. Филимонова // Направления исследований в современном болотоведении России. - СПб.: РАН БИН, 2010. - С. 113-126.

315. Филимонова Л. В. Динамика уровенного режима, зарастания и заторфовывания озера Руоколампи (заповедник «Кивач») в голоцене / Л. В. Филимонова, Т. С. Шелехова // Биоразнообразие, динамика и ресурсы болотных экосистем Восточной Фенноскандии: Труды Карельского научного центра РАН. - Петрозаводск, 2005. - Вып. 8. - Стр. 121-132.

316. Филимонова Л. В. Изменение количественных показателей палеоклимата в среднетаежной подзоне Карелии за последние 11 000 лет / Л. В. Филимонова, В. А. Климанов // Тр. КарНЦ РАН. - 2005. - Вып. 8. - С. 112-120.

317. Филимонова Л. В. История растительности в позднеледниковье и голоцене на территории заказШ ника «Толвоярви» (Карелия) / Л. В. Филимонова // Тр. КарНЦ РАН, сер. Биогеография. - 2014. - № 2. - С. 3-13.

318. Филимонова Л. В. Отражение состава современ ной растительности в палиноспектрах средней тайги Карелии / Л. В. Филимонова // Биоразнообразие, охрана и рациональное использование растительных ресурсов Севера: Материалы XI Перфильевских науч.

чтений, посвящ. 1250летию со дня рождения И. А. Перфильева. - Томск, 2007. - Ч. 1. - С. 278-282.

319. Филимонова Л. В. Стандартные споровопыльцевые диаграммы позднеледниковья и голоцена средней Карелии [Текст] / Л. В. Филимонова // Палинология в России: Статьи российских палинологов к IX Междунар. палинологическому конгрессу. - М., 1995. - С. 86-103.

320. Филимонова Л.В. Палеогеографические исследования Онежского озера и его бассейна с использованием комплекса методов / Л.В. Филимонова, Н.Б. Лаврова // Водные ресурсы: изучение и управление (лимнологическая школа -практика): материалы V Международной конференции молодых ученых 95 -8 сентября 2016 г.)/ Отв. ред. Д.А. Субетто [и др.]. -Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2016. - Т.1. - С.219-226.

321. Фрейндлинг В.А. Морфология и гидрология озер Заонежья / В.А. Фрейндлинг, Ю.К. Поляков // Вопросы гидрологии, озероведения и водного хозяйства Карелии. -Петрозаводск, 1965. - Вып.ХХШ. - С.61 -78.

322. Харкевич Н.С. Влияние сточных вод Сегежского целлюлозно-бумажного комбината на химический состав и качество вод р. Сегежа и Выгозера / Н.С. Харкевич // Вопросы гидрологи, озероведения и водного хозяйства Карелии. - Петрозаводск: Изд -во. КФАН СССР, 1969. - С. 30-59.

323. Харкевич Н.С. Характеристика химического состава и качества воды Выгозерского водохранилища / Н.С. Харкевич // Водные ресурсы Карелии и их использование. -Петрозаводск: Изд-во. КФАН СССР, 1978. - С. 107-145.

324. Химический состав донных отложений северной части Ладожского озера как показатель многолетней изменчивости экосистемы водоема / Н.А. Белкина [и др.] // Труды Карельского научного центра РАН. - 2015. - № 9. - С 53-61.

325. Чаженгина Е. А. Селен в углеродсодержащих породах Карелии / Е. А. Чаженгина, Р. Д. Сальникова // Микроэлементы в биосфере Карелии и сопредельных районах: Межвузовский сборник. - Петрозаводск, 1985. - С. 8-31.

326. Чекрыжева Т. А. Фитопланктон озер бассейна реки Шуи (Республика Карелия, Россия) / Т. А. Чекрыжева // Гидробиол. журн. - 2011. - Т. 47. - № 1. - С. 24-32.

327. Чекрыжева Т. А. Фитопланктон разнотипных озер бассейна реки Шуя (Карелия) / Т. А. Чекрыжева, М.С. Потахин // Тр. Кар НЦ РАН. Сер. Биогеография». - Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. - 2008. - С. 148-156.

328. Швец П.Д. Водный баланс Онежского озера [Текст] / П.Д. Швец // Сб. работ Ленинградской гидрометеообсерватории. - Л., 1977а. - Вып. 2. - С. 25-53.

329. Шелехова Т. С. Диатомовые водоросли донных отложений озер Заонежья: оценка современного состояния озер, реконструкция изменения уровня Онежского озера / Т. С. Шелехова, Д. А. Субетто // Труды КарНц РАН. Сер. Лимнология. - 2016. - № 5. - С. 88105.

330. Шелехова Т.С. Актуальные проблемы четвертичной геологии карелии: стратиграфия, геохронология, палеогеография / Т. С. Шелехова //Современные проблемы четвертичной геологии и географии Северо-запада европейской части России и сопредельных стран: Материалы научной сессии, посвященной 100-летию со дня рождения Галины Сергеевны Бискэ. - Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2017. - С. 10-17.

331. Шелехова Т.С. Геохимические особенности и состав диатомовых комплексов донных осадков р. Шуи (Республика Карелия) / Т.С. Шелехова, Н.В. Крутских // Труды КарНЦ РАН. Сер. Экологические исследования. - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2013. - № 6. - С. 76-90.

332. Шелехова Т.С. Диатомовый анализ и возможности его применения для палеоэкологических реконструкций / Т. С. Шелехова // Моря, озера и трансграничные водосборы России, Финляндии и Эстонии: материалы школы -конференции «Лекции научных сотрудников, преподавателей и молодых ученых для ВУЗов». -Петрозаводск, 2015. - С. 178-188.

333. Шелехова Т.С. Особенности четвертичных отложений и гео-морфологии Зеленого пояса Фенноскандии / Т. С. Шелехова // Труды КарНЦ РАН. Зеленый пояс Фенноскандии. -2014. - № 6. - C. 17-23.

334. Шелехова Т.С. Развитие природной среды юго-западного Прионежья в голоцене / Т.С. Шелехова, О.В. Васько, И.Н. Демидов // Геология и полезные ископаемые Карелии. -Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2004. - Вып. 7. - С. 226-232.

335. Ширяев Г.И. Ископаемый дуб в Вологодской губернии / Г.И. Ширяев, И.А. Перфильев // Тр. Ботан. сада Юрьевск. Ун -та. - 1912. - Т. 13. - Вып. 3-4. - С. 188-189.

336. Ширяев Г.И. Материалы для исследования флоры Вологодской губернии / Г.И. Ширяев, И.А. Перфильев // Тр. Ботан. сада Юрьевск. Ун -та. - 1913. - Т. 14. вып. 2. - С. 142-148.

337. Шостакович В.П. Иловые отложения озер и периодические колебания в явлениях природы / В.П. Шостакович // Зап. ГГИ. - 1934. - Т. 13. - С. 95-140.

338. Шостакович В.П. Слоистые иловые отложения и некоторые вопросы геологии / В.П. Шостакович // Изв. ВГО. - 1941. - Т. 73. - Вып. 3. - С. 393-405.

339. Экман И.М. Донные осадки озер / И.М. Экман // Донные отложения озер восточной части Фенноскандинавского кристаллического щита. - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 1995. - С. 10-83.

340. Экологические проблемы освоения месторождения Средняя Падма. / Ред. Е.П. Иешко [и др.]. - Петрозаводск, 2005. - 110 с.

341. Экосистема Онежского озера и тенденции ее изменения / Ред. З.С. Кауфман. - Л.: Наука, 1990. - 264 с.

342. Яковлев В.А. Пресноводный зообентос Северной Фенноскандии (разнообразие, структура и антропогенная динамика) / В.А. Яковлев. - Апатиты: Кольский НЦ РАН, 2005. - Ч. 1;2. - 161 с.; 145 с.

343. A local clay-varve chronology of Onega Ice Lake, NW Russia / T. Hang [et al.] // Quaternary International. - 2019. - Vol. 524. - рр. 13-23. - D0I:10.1016/j.quaint.2019.03.021

344. Ahlgren I. Role of sediments in the process of recovery of a eutrophicated lake / I. Ahlgren // Interactions between sediments and fresh water. - The Hague, 1977. - P. 372-377.

345. Baker J. E. PCBs and PAHs as tracers of particulate dynamics in large lakes / J. E. Baker, S.J. Eisenreich // J. Great Lakes Res. - 1989. - Vol. 15. - Issue 1. - P. 84-103.

346. Bannerman R.T. Phosphorus mobility in Lake Ontario sediments (IFYGL) / R.T. Bannerman [et al.] // Proc. 17th Conf. Great Lakes Res. - 1974. - P. 158-178.

347. Beeton A.M. Indeces of Great Lakes eutrophication / A.M. Beeton // Proc. 9th Conf. Great Lakes Res. - 1966. - Publ. 15. - P. 1-8.

348. Belkina N. A. The Influence of Pulp and Paper Mill Sewage on the Chemical Composition Sediments of the Kondopoga Bay of Lake Onega / N.A. Belkina // Environment and Natural Resources Research. - 2014.-Vol. 4. -No. 4. - P.202-207.

349. Belkina N. The current state of sediment in northern Lake Ladoga / N. Belkina // Proceedings of the third international Lake Ladoga symposium 1999. - Joensuu, 2000. - Pp.27-33.

350. Belkina N. A. Pollution of bottom sediments in Petrozavodsk Bay of Lake Onega with oil products / N.A. Belkina // Water Resources. - 2006. - Vol. 33. - Issue 2. - Pp. 163-169.

351. Belkina N. A. Retrospective assessment of bottom sediment condition in the Vygozero Reservoir / N.A. Belkina // Water Resources. - 2014. - Vol. 41. - Issue 3. - Pp. 270-279.

352. Belkina N. A. The chemical composition of sediments as a record of anthropogenic influence in Onego and Ladoga lakes / N.A. Belkina // Proceedings of the 4th International Lake Ladoga Symposium 2002. University of Joensuu. Publications of Karelian Institute 138, 2003. - P. 272276.

353. Belkina N. A.. The main stages of change of Lake Onega big bay ecosystem as result of environmental protection activity / N. A. Belkina, T.M.Timakova, T. N.Polyakova // Proceedings of the 4th International Lake Ladoga Symposium 2002. University of Joensuu. Publications of Karelian Institute 138, 2003. - P. 425-429.

354. Belkina N.A. Assessment of the sediment pollution in the northern part ofLake Ladoga / N.A. Belkina, E.P. Vasil'eva // Water Resources. - 1999. - Vol. 26. - № 1. - Pp. 101-103.

355. Belkina N.A. Chemical monitoring of sediments / N.A. Belkina // Analytical and sampling methods for environmental monitoring in Lake Ladoga and other large lakes in Russia. -Joensuu, 1999. - Pp.18-21.

356. Belkina N.A. Chemical monitoring of sediments / N.A. Belkina // Analytical and sampling methods for environmental monitoring in Lake Ladoga and other large lakes in Russia. -Joensuu, 1999. - №3. - Pp.18-21.

357. Belkina N.A. Retrospective Assessment of Bottom Deposits in Kondopoga Bay, Lake Onega / N.A. Belkina // Water Resources. - 2005. - Vol. 32. - No. 6. - Pp. 629-639. -D01:10.1007/s11268-005-0080-6

358. Belkina N.A. Specifics of Iron Migration, Transformation, and accumulation in the Vygozero Reservoir / N.A. Belkina, N.A. Efremenko, N.V. Kulik // Water Resources. - 2018. - Vol. 45. -No. 5. - Pp. 738-745. - D0I:10.1134/S0097807818050032.

359. Belkina N.A. The chemical composition of sediments as a criterion for assessing the state of lakes in the humid zone (on the example of the karelian lakes / N.A. Belkina, N.V. Kulik // Paleolimnology of Northern Eurasia: experience, methodology, current status: proceedings of 3rd International Conf. Kazan. - Kazan: Publishing House of Kazan University, 2018. -P. 20-23.

360. Belkina N.A. The distribution and transformation of oil hydrocarbons in Onega Lake bottom sediments / N.A. Belkina, A.V. Ryzhakov, T.M. Timakova // Water Resources. - 2008. - Vol. 35. - № 4. - Pp. 451-459. - DOI: 10.1134/S0097807808040088.

361. Bengtsson L. Phosphorus release from a highly eutrophic lake sediment / L. Bengtsson // Verh. Internat. Verein. Limnol. - 1975. - № 19. - P. 1107-1116.

362. Bioassay of Lake Onego bottom sediments toxicity based on their chemical composition and deep water macrozoobenthos state / N. Kalinkina [et al.] // Principyekologii. - 2017. - Vol. 6. -№ 1. - P. 81-103. - DOI: 10.15393/j1.art.2017.6022.

363. Bioindication of the state of deep-water areas in Petrozavodsk bay, Lake Onega, by macrozoobenthos characteristics / N. Kalinkina [et al.] // Water Resources. - Vol. 40. - № 5. -2013. - Pp. 528-534. - DOI: 10.1134/S0097807813050047.

364. Borodulina G.S. Study of the geochemical anomalies at the water-sediment boundary in subaqueous groundwater discharge zones in lake Onega / G.S. Borodulina, N.A. Belkina // Book of abstract. 32nd congress of the international society of limnology. - Budapest. August 4-9, 2013. -P. 191.

365. Bostrom B. Phosphorus release from lake sediments / B. Bostrom, M. Janssson, C. Forsberg // Arch. Hydrobiol. Beih. Ergebn. Limnol. - 1982. - № 18. - P. 5-59.

366. Burns N.M. Nutrient budgets for lake Erie, 1970 / N.M. Burns // J. Fish. Res. Board Canada. -1976. - Vol. 33(3). - P. 520-536.

367. Chapman P.M. The sediment quality triad approach to determining pollution-induced degradation / P.M. Chapman // Science of the Total Environment. - 1990. - Vol. 97-98. - P. 815-825.

368. Characterization of Lake Ladoga sediments. II Toxic Compounds / T. Ristola [et al.] // Chemosphere. - 1996. - № 32(6). - Pp. 1179-1192.

369. Climate and environment on the Karelian Isthmus, northwestern Russia, 13000-9000 cal. yrs BP / D. Subetto [et al.] // Boreas. - 2002. - V.31. - P. 1-19.

370. Climatic and environmental changes in NW Russia between 15,000 and 8000 cal yr BP: a review / B. Wohlfarth [et al.] // Quaternary Science Reviews. - 2007. - № 26. - P. 1871-1883.

371. Comparison and intercalibration of some chemical methods in autumn 2003 / TSPF/0302/0033 / M.Luhtanen [et al.]. - Joensuu, 2004. - 22 p.

372. Cornwell J.C. The geochemistry of manganese, iron and phosphorus in an arctic lake / J.C. Cornwell // Diss. abst. int. pt. B.-Sci. & Eng. - 1985. - Vol.45(9). - 249 p.

373. Davydova N. Paleolimnology and sediments of Lake Ladoga: monitoring programme proposal / N. Davydova // Environmental monitoring in Lake Ladoga. - University of Joensuu, 2000. - Pp. 68-74.

374. Decline in the deepwater benthic communities abundance in the Onego Lake under multifactor influence / N. Kalinkina [et al.] // Principyekologii. - 2016. - Vol. 5. - № 2. - P. 43-61. -DOI: 10.15393/j 1 art.2016.5182.

375. Distribution of Elements in Iron-Manganese Formations in Bottom Sediments of Lake Onego (NW Russia) and Small Lakes (Shotozero and Surgubskoe) of Adjacent Territories / V. Strakhovenko [et al.] // Minerals. - 2020. / V. Strakhovenko [et al.] // ol. 10. - P. 440. -doi:10.3390/min10050440.

376. Eadie B.J. Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in the Grate Lakes / B.J. Eadie // Toxic contaminants in the Great Lakes. - NY, 1983. - P. 195-211.

377. Fedotov A.P. Reconstruction of deglaciation of Northern Mongolia for the last 330 ka BP, inferred from ostracod stable isotope records from Lake Khubsugul / A.P. Fedotov, A.V. Ignat'ev, T.A. Velivetskaya // Environment. Earth Science. - 2015. - Vol. 74. - № 3. - P. 20412054.

378. Frumin G.T. Content of 3,4-Benzopyrene in sediments of Lake Ladoga, Neva River and eastern Gulf of Finland System / G.T. Frumin, N.L. Krylenkova // Water Qual. Res. J. - Canada, 1997. - № 32(3). - P. 541-549.

379. GIS-modeling of an ice-dammed lake in the Lake Onega depression ca 14500-12500 Yrs BP / D. Subetto [et al.] // Geophysical Research Abstracts. - Vol. 18. EGU 2016-13949, 2016. - EGU General Assembly, 2016.

380. Glass G.F. Interstitial water components and exchange across the water-sediment interface of western Lake Superior / G.F. Glass, J.E. Poldoski // Verh. Internat. Verein. Limnol. - 1975. -№ 19 (1). - P. 405-420.

381. Hakanson L. Principles of lake sedimentology / L. Hakanson, M. Jansson. - Berlin, 1983. - 316 p.

382. Hartikainen H. Phosphorus and its reactions in terrestrial soils and lake sediments / H. Hartikainen // J. Sci. Agr. Soc. - Finland, 1979. - № 51. - P. 535-624

383. Hieltjes A.H.M. Fractionation of inorganic phosphates in calcareous sediments / A.H.M. Hieltjes, L. Lijklema // J. Environ. Qual. - 1980. - № 9. - P. 405-407.

384. Hutchinson G.E. The phosphorus cycle in lakes / G.E. Hutchinson // A treatise of limnology. -NY, 1957. - Vol. 1. - C. 12. - P. 727-752.

385. Kalinkina N. Dynamics of benthic communities state and the sediment chemical composition in Lake Onega under the influence of anthropogenic and natural factors / N. Kalinkina, N. Belkina // Principyekologii. - 2018. - Vol. 7. - № 2. - P. 56-74. - DOI: 10.15393/ j1.art.2018.7643.

386. Kemp A.L.W. Surface sediments of lakes Ontario, Erie and Huron / A.L.W. Kemp // J. Sediment. Petrol. - 1971. - № 41(2). - P. 537-548.

387. Konta Jin. Phyllosilicates in the sediment-forming processes: weathering, erosion, transportation, and deposition / Jin Konta // Acta G eodyn. Geomater. - 2009. - Vol. 6, № 1 (153). - P. 13-43.

388. Kulik N. Migration, transformation and accumulation of manganese in Onego Lake / N. Kulik, N. Belkina, D. Subetto // Geophysical Research Abstracts. - Vol. 18. EGU2016-13949, 2016. -EGU General Assembly 2016.

389. Lateral variations and vertical structure of the microbial methane cycle in the sediment of Lake Onego (Russia) / C. Thomas // Inland Waters. - 2019. - P.205-226. - DOI: 10.1080/20442041.2018.1500227

390. Lozovik P. The present state of northern Lake Ladoga: monitoring results / P. Lozovik, N. Belkina, N. Filatov // Procceedings of the Workshop on Sustainable Use, Management and Development of Lake Ladoga Basin, Reports of Karelian Institute N 3. - Joensuu, 2004. - P.12-18.

391. Mackereth F.J.H. Some chemical observation on post-glacial lake sediments / F.J.H. Mackereth // Phil. Trans. R. Soc. B. -1966. - № 250. - P. 165-213.

392. Manning P.G. Phosphate ion interactions at the sediment-water interface in Lake Ontario: relationship to sediment adsorption capacities / P.G. Manning // Can. J. Fish. Aquat. Sci. - 1987.

- № 44. - P. 2204-2211.

393. Mineral and geochemical composition of the Onega ice lake sediments / V. Strakhovenko [et al.] // BALTICA. - 2018. - Vol. 31. - № 2. - Pp.165-172.

394. Mineralogical and geochemical characteristics of the lake Surgubskoe and Shotozero Fe-Mn formations (Republic of Karelia) / E. Ovdina [et al.] // Lateglacial-Interglacial transition: glaciotectonic, seismoactivity, catastrophic hydrographic and landscape changes: INQUA Peribaltic Working Group Meeting. - Petrozavodsk, 2018. -P. 129-131.

395. Mineralogical and Geochemical studies of Late Holocene bottom sediments of Lake Onega / V. Strakhovenko [et al.] // Journal of Great Lakes Research. - 2020. Vol. 46. - Pp. 443-455.

396. Modern Bottom Sediments of Lake Onega: Structure, Mineralogical Composition, and Systematization of Rare-Earth Elements / V. Strakhovenko [et al.] // Doklady Earth Sciences, 2018. - Vol. 481. -Part 2. - Pp. 988-992. - DOI: 10.1134/S1028334X1808010X

397. Palaeoenvironment of the Karelian Isthmus, the easternmost part of the Gulf of Finland, during the Litorina Sea stage of the Baltic Sea history / A.Miettinen [et al.] // Boreas. - 2007. - Vol. 36.

- P. 441-458.

398. Paleoenvironmental changes on the Onega-Ladoga Isthmus during the Holocene / T. Sapelko [et al.] // Transactions of Russian Geographical society. - 2016. - Vol. 148 (2). - P. 35-43.

399. Paleolimnology and sediments of Lake Ladoga: monitoring programmer proposal / N. Davydova [et al.] // Environmental monitoring in Lake Ladoga. Joensuu. - 2000. - № 1. - P. 68-74.

400. Paleolimnology of the Largest European Lakes — Ladoga and Onega / D. Subetto [et al.] // Paleolimnology of Northern Eurasia: experience, methodology, current status: proceedings of 3rd International Conference. - Kazan, 2018. - P. 123-125.

401. Phosphorus and iron in sediments of lakes Ladoga and Saima / O. Sandman [et al.] Proceedings of the third international Lake Ladoga symposium 1999. - Joensuu 2000. - Pp. 287-292.

402. Phosphorus and iron in sediments of lakes Ladoga and Saima / O. Sandman [и др.] // Ладожское озеро / Ред. Н.Н.Филатов. - Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2000. - С. 147154

403. Phosphorus exchange across the sediment-water interface in the north-eastern Lake Ladoga / N. Ignatyeva [et al.] // Proceedings of the third international Lake Ladoga symposium 1999. -Joensuu 2000. - Pp.66-71.

404. Pollution of lake Erie, lake Ontario and the international section of the St. Lawrence River // Report Int. Joint Commision. - 1969. - Vol. 1. - 151 p.

405. Pore waters of sediments in northern Lake Ladoga / N. Belkina [et al.] // Proceedings of the third international Lake Ladoga symposium 1999. - Joensuu, 2000. - Pp.33-39.

406. Quaternary deposits of Finland and northwestern part of Russian Federation and their resources. Scale 1:1 000 000 / Eds J. Niemela, I. Ekman, A. Lukashov. - Petrozavodsk: Geol. Surv. of Finland and Rus. Acad. of Sci. Institute of Geology, 1993.

407. Reconstructing Lake Onego evolution during and after the Late Weichselian glaciation with special reference to water volume and area estimations / M. Zobkov [et al.] // Journal of Paleolimnology. - 2019, 62(1). - 53-71.

408. Reconstruction of the Late-glacial and Holocene history of Lake Oron (Eastern Siberia, Russia) based on high-resolution reflection seismic data / A.P. Fedotov [et al.] // Environment. Earth Science. - 2015. - Vol. 74. - № 3. - P. 2083-2091.

409. Research area and the present state of water protection activities / R. Niinioja [et al.] // The present ecological state of Sortavala Bay and its surrounding areas, Northern Lake Ladoga (tSPF/0302/0033). - Joensuu, 2004. - P 7-12.

410. Resent palcolimnology of Kondopoga Bay, Lake Onega, reflecting pollution be a large pulp mill / N. Davydova [et al.] // Verh. Jntern. V Limnol.. - 1993. - № 25. - P. 1086-1090.

411. Ryding S.O. Reversibility of man-induced eutrophication. Experiences of a lake recovery study in Sweden / S.O. Ryding // Int. Rev. ges. Hydrobiol. - 1981. - № 66. - Pp. 449-502.

412. Saarnisto M. Lateglacial of Lake Onega — contribution to the history of the eastern Baltic basin / M. Saarnisto, T. Gronlund, I. Ekman // Quaternary International. - 1995. - Vol. 27. - P. 111120.

413. Saarnisto M.. Deglaciation chronology of the Scandinavian Ice Sheet from the lake Onega basin to the Salpausselkya End Moraine / M. Saarnisto, T. Saarinen // Global and Planetary Changes. Elsvier Science. - 2001. - 31. - P. 333-405.

414. Schelske C.L. Limnological survey of lakes Michigan, Superior, Huron and Erie / C.L. Schelske. J.C. Roth // Great Lakes Res. Divis. Publ. - 1973. - № 17. - 108 p.

415. Sergeeva L.V. Peculiarities of distribution of trace elements in bottom sediments of Lake Ladoga / L.V. Sergeeva // Abstract of First International Lake Ladoga Symposium 1993. - Joensuu, 1995. - № 112. - P. 124-128.

416. Sly P.G. Sedimentology and geochemistry of modern sediments in the Kingston Basin of Lake Ontario / P.G. Sly // J. Great Lakes Res. - 1984. - № 10(4). - P. 358-374.

417. Steinman A. The Reduction of Internal Phosphorus Loading Using Alum in Spring Lake, Michigan / A. Steinman, R. Rediske, K.R. Reddy //J. Environ. Qual. -2004. - Vol. 33. - Pp. 2040-2048.

418. Stone Age settlement and Holocene shore displacement in the Narva-Luga Klint Bay area, eastern Gulf of Finland / A. Rosentau [et al.] // Boreas. - 2013. - Vol. 42. - P. 912-931.

419. The Baltic Sea and Ladoga Lake transgressions and early human migrations in North-western Russia / P.M. Dolukhanov [et al.] // Quaternary International. - 2009. - Vol. 203. - P. 33-51.

420. The changes in the composition of Cladocera community in bottom sediments of Lake MaloyeShibrozero (Zaonezhsky Peninsula) as a consequence of shifts of environmental and climatic conditions / A.G. Ibragimova [et al.] // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. - 2018. - Vol. 107. - № 012029. - DOI:10.1088/1755-1315/107/1/012029.

421. The Project "Lake Onego And Its Watershed: Geological History, Anthropogenic Transformation And Current State", Preliminary Results Proceedings of the 2nd Pan-Eurasian Experiment (PEEX) Conference and the 6th PEEX Meeting / D A. Subetto [et al.] // REPORT SERIES IN AEROSOL SCIENCE. - Helsinki, 2016. - № 180. - P. 458-461.

422. The state of sediments as a consequence of anthropogenic influence on Lake Onego / N.A. Belkina [et al.] // Proceedings of the 4th International Lake Ladoga Symposium 2002. University of Joensuu. Publications of Karelian Institute 138, 2003. - P. 277-283.

423. The toxicity of Lake Onego sediments in connection with the natural and anthropogenic factors influence / N. Kalinkina [et al.] // Environment. Technology. Resources. Proceedings of the 10th International Scientific and Practical Conference. June 18-20, 2015. - Volume 2. - Rezekne: Rezeknes Augstskola, 2015: P. 124-127.

424. Toxic and nutrient compounds in sediments studied by lake monitoring / N. Ignatieva [et al.] // Proceedings of a Workshop on Monitoring of Large Lakes. - Joensuu 1999. - 126. - P. 107-115.

425. Toxicity bioassay of bottom sediments in large water bodies in Northwestern Russia with the use of crustaceans / N. Kalinkina [et al.] // Water Resources. - 2013. - T. 40. - № 6. - Pp. 657-666.

426. Verduin J. Man's influence on lake Erie / J. Verduin // The Ohio J. of Science. - 1969. - № 69(2). - P. 65-70.

427. Vollenweider R.A. The loading concept as basis for controlling eutrophication philosophy and preliminary results of the OECD programme on eutrophication / R.A. Vollenweider, J.J. Kerekes // Progr. Water Tech. - 1980. - № 12(2). - P. 5-38.

428. Vollenweider R.A. The phosphorus loading concept and Great Lakes eutrophication / R.A. Vollenweider, W. Rast, J.J. Kerekes // Phosphorus management strategies for lakes. - Ann Arbor, 1980. - P. 207-234.

429. Wedepohl K.H. The composition of the continental crust / K.H. Wedepohl // Geochim. et Cosmochim. Acta. - 1995. - Vol. 59. - № 7. - P. 1217-1232.

430. Williams J.D.H. Effect of sediment diagenesis and regeneration of phosphorus with special reference to lakes Erie and Ontario / J.D.H. Williams, T.Mayer // Nutrients in natural waters. -NY, 1972. - P. 281-316.

431. Workshop on critical limits and effect based approaches for heavy metals and persistent organic pollutants / E. Van de Plassche [et al.] // Background document. Bad Harzburg, Germany, 1997. - 80 p.

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

Рисунок 2.1. Изученные озера в восточной части Фенноскандинавского щита.

Рисунок 2.2. Схема основных станций наблюдения на Онежском озере.

Рисунок 3.1. Изменение береговой линии Онежского озера в позднеледниковье: a -дриас (14 500 л.н.), Ь - пребореал (14 000 л.н.), c - бореал (13 300), d - атлантикум (13 200 л.н.), e -суббореал (12 600 л.н.), f - субатлантикум (12500 л.н.) (Потахин и др. 2016; Zobkov et я1., 2019).

Рисунок 3.2. Тектоническое районирование (по: Онежская палеопротерозойская структура..., 2011): А - граница первого порядка (между Северо-Ладожской ранне-позднепротерозойской и Центрально-Карельской архей-протерозойской структурно-формационными зонами); Б - граница второго порядка; В - граница Онежской структуры; Г -границы Бураковской зоны тектоно-магматической активизации; Д - подзоны: 1 - СевероОнежский синклинорий, 2 - Водлозерский архейский блок гранитоидов, 3 - Южно-Онежская мульда, 4 - Ведлозерско-Сегозерский позднеархейский зеленокаменный пояс.

Рисунок 3.3. Четвертичные отложения бассейна Онежского озера (по: Онежское.., 2010).

Рисунок 3.4. Бассейн Онежского озера, гидрографическая структура. Водосборы: 1 - р. Шуи, 2 - р. Суны, 3 - Заонежского полуострова, 4 - малых восточных притоков, 5 - р. Водлы, 6 - южных притоков, 7 - малых западных притоков (по: Богданова М.С., Онежское., 2010).

Рисунок 3.5. Батиметрическая схема и лимнические районы Онежского озера: Центральное Онего - 1, Большое Онего - 2, Южное Онего - 3, Малое Онего - 4; заливы: Повенецкий - 5, Заонежский - 6; крупные губы: Петрозаводская - 7, Кондопожская - 8, Горская - 9, Лижемская - 10, Уницкая - 11; Кижский архипелаг - 12.

Рисунок 3.6. Изменение береговой линии оз. Выгозеро в результате создания водохранилища (Крупнейшие., 2015): 1 - границы оз. Выгозеро на 1930 г. до поднятия уровня, 2 - овременное Выгозерско-Ондское водохранилище, 3 - уровень (м БС), 4 - реки, 5 -железная дорога.

Рисунок 3.7. Батиметрическая схема, речной приток и сток в Выгозерском водохранилище (Крупнейшие., 2015).

Рисунок 3.8. Распределение величины общей минерализации подземных вод на водосборной территории Онежского озера (по: Бородулина, Онежское. 2010).

Рисунок 3.9. Распределение поверхностных вод по щелочности и гумусности на территории исследуемого региона: 1 - безщелочностные и низкощелочностные высокогумусные; 2 - безщелочностные и низкощелочностные среднегумусные; 3 -безщелочностные и низкощелочностные низкогумусные; 4 - слабощелочностные высокогумусные; 5 - слабощелочностные среднегумусные; 6 - слабощелочностные

низкогумусные; 7 - щелочностные высокогумусные; 8 - щелочностные среднегумусные; 9 -щелочностные низкогумусные (Лозовик и др. 2006).

Рисунок 5.1. Районирование территории северо-запада России по особенностям озерного накопления (по: Россолимо, 1964): I - область железо-кремнеземо-гумусового накопления (1а -железо-кремнеземный тип и 1б - железо-гумусовый тип), II - область органического накопления; арабскими цифрами обозначены районы по преобладающему на их территории типу рельефа (Таблица 5.1): 1 - ледниковый и водно-ледниковый, 2 - денудационно-тектонический и водно-аккумулятивный, 3, 4 - денудационно-тектонический и ледниково-аккумулятивный. Красным цветом обозначен район исследования.

Рисунок 5.2. Исследованные водоемы, расположенные на территории бассейна ОПО.

Рисунок 5.3 Литостратиграфия и химический состав донных отложений оз. Южное Хаугилампи.

Рисунок 5.4. Вертикальное распределение химических, физических и физико-химических характеристик в донных отложениях оз. Южное Хаугилампи.

Рисунок 5.5. Вертикальное распределение химических, физических и физико-химических характеристик в донных отложениях оз. Полевское.

Рисунок 5.6. Литостратиграфия донных отложений оз. Вендюрского.

Рисунок 5.7. Гистограммы взвешенного вещества из осадкоуловителей оз. Вендюрского.

Рисунок 5.8. Микроэлементный состав взвешенного вещества из ловушек (1м - над дном, 0 - на поверхности дна) и донных отложений (слои 2-3, 3-4, 4-5, 7-8 см) оз. Вендюрского.

Рисунок 5.9. Химический состав донных отложений оз. Вендюрского (красные маркеры на глубине 0 см - состав взвешенного вещества седиментационных ловушек).

Рисунок 5.10. Физические характеристики и химический состав донных отложений оз. Сяргозеро.

Рисунок 5.11. Распределение донных отложений оз. Ладмозеро (по: Васильева, Поляков

1990).

Рисунок 5.12. Донные отложения оз. Шотозеро.

Рисунок 5.13. Изображение железомарганцевых конкреций озер бассейна р. Шуи, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии: А) железо-марганцевые конкреции; В) железо-марганцевые рудные корки (по: Ovdina et а1., 2018).

Рисунок 5.14. Распределение озер бассейна ОПО с разным типом накопления: (зеленый цвет - органоминеральный (зольность < 80 %), синий цвет - минеральный (зольность > 80 %); I - железо-кремне-гумусовый, II - железо-гумусо-кремниевый, III - гумусо-железо-кремниевый)

в зависимости от местоположения (Н - высота над уровнем моря, м) и размеров ^ - площадь зеркала, км2).

Рисунок 6.1. Поступление веществ в Онежское озеро (а) и в донные отложения Онежского озера (б).

Рисунок 6.2. Донные отложения Онежского озера.

Рисунок 6.3. Распределение органического углерода в донных отложениях Онежского

озера.

Рисунок 6.4. Распределение нефтяных углеводородов в донных отложениях Онежского

озера.

Рисунок 6.5. Распределение фосфора общего в донных отложениях Онежского озера. Рисунок 6.6. Распределение азота органического в донных отложениях Онежского озера. Рисунок 6.7. Распределение СЫ а в донных отложениях Онежского озера. Рисунок 6.8. Распределение феофитина в донных отложениях Онежского озера. Рисунок 6.9. Распределение железа в донных отложениях Онежского озера. Рисунок 6.10. Распределение марганца в донных отложениях Онежского озера. Рисунок 6.11. Фосфор в придонной воде и поровых водах донных отложений Кондопожской губы: а ст. К3 (1 км от ЦБК), б - ст. К41 (9 км от ЦБК), в - ст. К6 (15 км от ЦБК), г - ст. К7 (24 км от ЦБК).

Рисунок 6.12. Изменение распределения валовой концентрации фосфора в донных отложениях Кондопожской губы Онежского озера (ст. К6) с 1989 по 2010 гг., %.

Рисунок 6.13. Изменение внутренней фосфорной нагрузки в донных отложениях Кондопожской губы Онежского озера (ст. К6).

Рисунок 6.14. Изменение содержания фосфора в донных отложениях Онежского озера: 1- Петрозаводская губа (Н = 28 м), 2 - Центральное Онего (Н = 58 м) (Белкина, 2015). Рисунок 6.15. Станции отбора проб в Петрозаводской губе Онежского озера. Рисунок 6.16. Изменение концентраций №рг, Робщ, Сорг в донных отложениях Петрозаводской губы Онежского озера в период с 1976 по 2015 гг. (ст. Р2).

Рисунок 6.17. Изменение концентраций №рг, Робщ, Сорг в донных отложениях Петрозаводской губы Онежского озера в период с 1990 по 2010 гг. (ст. Р3).

Рисунок 6.18. Растительные пигменты в донных отложениях Петрозаводской губы (ст.

P3).

Рисунок 6.19 Макрокомпоненты и потери при прокаливании (ГЬ 900) в донных отложениях Петрозаводской губы Онежского озера, ст. Р2 (%).

Рисунок 6.20. Распределение микрокомпонентов в донных отложениях Петрозаводской губы Онежского озера, мкг/г, 2015 г.

Рисунок 6.21. Станции отбора проб донных отложений в Кондопожской губе Онежского озера. Границы между районами: 1 - вершинный / переходный, 2 - переходный / центральный, 3 - центральный / Большое Онего. а - станции мониторинга, б - станции картирования 2003 г.

Рисунок 6.22. Распределение загрязненных донных отложений в вершинной части Кондопожской губы Онежского озера (Белкина, 2005).

Рисунок 6.23 Лигносульфонаты в донных отложениях вершинной части Кондопожской губы Онежского озера (Белкина, 2005).

Рисунок 6.24. Сорг в донных отложениях вершинной части Кондопожской губы Онежского озера (Белкина, 2005).

Рисунок 6.25. Распределение ППП в донных отложениях Кондопожской губы Онежского озера, залегающих на удалении от ЦБК: I - 1 км, II - 4 км, III - 9 км, IV - 15 км, V - 26 км (Белкина, 2005).

Рисунок 6.26. Формы азота в поровых водах донных отложений Кондопожской губы, залегающих по продольному разрезу на удалении от ЦБК: а - 1 км, глубина Н = 10 м; б - 4 км, Н = 20 м; в - 15 км, Н = 80 м; г - 26 км, Н = 35 м.

Рисунок 6.27. Eh в донных отложениях Онежского озера (ст. С1, глубина 58 м, наблюдения 2001-2013 гг.).

Рисунок 6.28. Зависимость концентрации С02 от содержания 02 в придонной (надиловой) воде Онежского озера.

Рисунок 6.29. Изменение концентрации Сорг в донных отложениях (слой 0-5 см) на ст. С1: 1 - июнь, 2 - август, 3 - сентябрь.

Рисунок 6.30. Концентрационный профиль Сорг в донных отложениях Центрального Онего (ст. С1, 2003-2013 гг.).

Рисунок 6.31. Изменение концентрации Сорг в донных отложениях Центрального Онего: 1 - окисленный слой, 2 - геохимический барьер, 3 - восстановленный слой; а, б, с - уравнение линейной функции распределения Сорг в пределах каждого выделенного слоя (секции), соответственно, ст. С1.

Рисунок 6.32. Распределение химических характеристик в поверхностном слое донных отложений Петрозаводской губы, ст. ГС: 1 - Е^ мВ; 2 - Сорг; 3 - отношение содержания углерода гуминовых кислот к углероду фульвовых кислот; 4 - Fe: 5 - Mn; 6 - атомное отношение С^. I - IV - зоны секционной модели разложения органического вещества в процессе раннего диагенеза.

Рисунок 6.33. Распределение активности микроорганизмов (АТФ) в относительных световых единицах в донных отложениях Петрозаводской губы.

Рисунок 6.34. Вертикальное распределение усредненных концентраций Fe, Мп, А1, Р и влажности (ВЛЖ) в разрезе донных отложений Онежского озера 1 типа: 1 - желеобразные илы охристого цвета, 2 - тонкая рудная корочка черного цвета (марганцевые минеральные фазы), 3 - рудная корочка шоколадного цвета (минеральные фазы железа), 4 - неслоистый ил серо-зеленого цвета, постепенно уплотняющийся вниз по разрезу (Страховенко и др., 2017).

Рисунок 6.35. Вертикальное распределение усредненных концентраций Fe, Мп, А1, Р и влажности в разрезе донных отложений Онежского озера 2 типа: 1 - неслоистый ил серо-зеленого цвета, постепенно уплотняющийся с глубиной; 2 - в неслоистой части керна серо-зеленых алевритовых илов присутствуют микрослойки черного, белого, зеленого цвета (вивианит, родохрозит, сидерит, прохроит) (Страховенко и др., 2017).

Рисунок 6.36. Дифрактограмма образца донных отложений Онежского озера, скв. С-1 Центральное Онего (глубина 8-10 см, верхняя часть рудной корки).

Рисунок 6.37. Распределение содержаний элементов в донных отложениях Онежского озера из осадков разных станций нормированных к содержанию в PAAS (Wedepo1h, 1995).

Рисунок 6.38 Диаграмма кластерного анализа R-типа, по данным АА и РФ А анализов (Strahovenko й а1., 2019).

Рисунок 6.39. Электронно-микроскопические снимки минералов, слагающих марганцевый рудный слоёк донных отложений Онежского озера: а) 1 - бёрнессит; 2 -железистый иллит; 3 - створки диатомовых. б) 1 - железистый хлорит; 2 - железистый иллит (Страховенко и др., 2017).

Рисунок 6.40. Электронно-микроскопические снимки железистых минералов, распространенных по всей глубине керна донных отложений Онежского озера: а) 1 - Бе-иллит (K,Ca,Na)<1(Fe,Mg)(Fe,A1)3[Si4O10](OH)4 спутанно-чешуйчатой микроструктуры; 2 -железистый хлорит; б) 1 - Бе-хлорит (Fe,Fe)6[A12Si2O10](OH)2) глобулярной формы (Страховенко и др., 2017).

Рисунок 6.41. Треугольная диаграмма Конта (А1^1-Ре) [КоПа, 2009] с вынесенными на нее химическими составами железистых иллитов и хлоритов из различных скважин донных отложений Онежского озера (Страховенко и др. 2017, 2018).

Рисунок 6.42. Электронно-микроскопические снимки минералов Fe и Мп, встречающихся в кернах донных отложений Онежского озера из Петрозаводской и Уницкой губ: а) 1- вивианит, 2 - смесь хлорита и створок диатомовых; б) 1 - родохрозит, 2 -железистый хлорит (Страховенко и др., 2017, 2018).

Рисунок 6.43. Мониторинг Онежского озера.

Рисунок 7.1. Выгозерское водохранилище. Станции отбора проб колонок донных отложений в 2017 г. (обозначены арабскими цифрами) и районы (римскими); I - Северное

Выгозеро, II - Центральное Выгозеро, III - Южное Выгозеро. Стратификация колонок донных отложений и фотографии зон контакта, маркирующих изменение седиментационного режима: а

- глина - бурый ил (ст. 05), б - торф - разнозернистый обломочный материал (ст. 07), с -зеленый ил - бурый ил (ст. 09) (по: Потахин и др., 2018).

Рисунок 7.2 Гранулометрический состав разных генетических слоев донных отложений, выделенных визуально, из колонки ст. 18 (Потахин и др., 2018).

Рисунок 7.3. Станции отбора проб донных отложений на Выгозерском водохранилище для более подробного изучения химического состава.

Рисунок 7.4. Тяжелые металлы в донных отложениях Северного Выгозера, ст. 21 (Слуковский и др., в печати).

Рисунок 7.5. Распределение химических показателей в поверхностном слое донных отложений Выгозерского водохранилища (ст. 220, 2007 г.).

Рисунок 8.1. Станции наблюдения в Ладожском озере.

Рисунок 8.2. Связь естественной влажности донных отложений с глубиной водоема: а, 2

- Онежское озеро; а, 3 - Кондопожская губа; б, 1- Северная часть Ладожского озера.

Рисунок 8.3. Естественная влажность донных отложений Ладожского озера, Н, Q, R -станции наблюдения.

Рисунок 8.4. Профиль рН в поверхностном слое донных отложений Ладожского озера. Рисунок 8.5. Eh в донных отложениях Ладожского озера: 1- ст. В, 2 - ст. L, 3 - ст. N. Рисунок 8.6. Изменение Eh (1 - измерения относительно AgCl-электрода в мВ), потери при прокаливании (2 - %) и весового отношения С:Р (3) в донных отложениях Кондопожской губы по мере удаления от ЦБК (Белкина, 2005).

Рисунок 8.7. Органический углерод в донных отложениях Ладожского озера: ст. L, М, 4

- глубоководная зона; ст. Е и А - гидродинамически активная зона; ст. R и N - заливы, подверженные антропогенному воздействию (Белкина, 2011, 2014).

Рисунок 8. 8. Фосфор в поровых водах донных отложений Питкярантского залива (N1 и на выходе из него (Р).

Рисунок 8.9. Железо в поровых водах донных отложений открытой части северного района Ладожского озера.

Рисунок 8.10. Распределение Мп в поровых водах донных отложений северной части Ладожского озера: N - Питкярантский залив, 11 - Сортавальский залив, L - глубоководный район.

Рисунок 8.11. Распределение химических элементов (Сорг, Робщ, Fe, Мп и №рг) и Е^ рН в донных отложениях и поровых водах ст. Q в Ладожском озере.

Рисунок 8.12. Изменение содержания органического углерода в донных отложениях Кондопожской губы по мере удаления от ЦБК.

Рисунок 8.13. Изменение содержания общего фосфора в донных отложениях Кондопожской губы по мере удаления от ЦБК.

Рисунок 8.14. Изменение содержания органического азота в донных отложениях Кондопожской губы по мере удаления от ЦБК.

Рисунок 8.15. Изменение содержания железа в донных отложениях Кондопожской губы по мере удаления от ЦБК.

Рисунок 8.16. Изменение содержания нефтяных углеводородов в донных отложениях Петрозаводской губы Онежского озера после аварии 2001 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1. Методы химического анализа воды

№ Компонент № НД Метод

1 Взвешенные вещества РД 52.24.468 Гравиметрический метод.

2 СО2 РД 52.24.515 Титриметрический метод.

3 ж, рН РД 52.24.495 Электрометрический метод.

4 НСОз" РД 52.24.493 Титриметрический метод.

5 С1" Аналитические .2017 Фотометрический метод с тиоционатом ртути в присутствии нитрата железа (III).

6 8О42" Аналитические .2017 Фотометрический метод c сульфоназо-III.

7 К РД 52.24.391 Пламенно-фотометрический метод.

8 Са, Ме ПНДФ 14.1:2:4.137 Метод атомно-абсорбционной спектрометрии.

9 БПК5 РД 52.24.420 Титриметрический скляночный метод.

10 ХПК РД 52.24.421 Титриметричекий метод.

11 ПО ПНДФ 14.2:4.154-99 Титриметрический метод.

12 Цветность Аналитические .2017 Фотометрический метод.

13 РД 52.24.383 Фотометрический.метод в виде индофенолового синего.

14 N02" РД 52.24.518 Фотометрический метод с сульфаниламидом и ^(1нафтил)этилендиаминадигидрохлоридом.

15 N03" РД 52.24.523 Фотометрическийметод с сульфаниламидом и N-(1 -нафтил)этилендиаминадигидрохлоридом после восстановления в кадмиевом редукторе.

16 N общ РД 52.24.532 Фотометрический метод с минерализацией проб в термореакторе.

17 Р мин РД 52.24.382 Фотометрический метод.

18 Р общ РД 52.24.387 Фотометрическим метод после окисления персульфатом калия.

19 РД 52.24.433 Фотометрический метод в виде жёлтой формы молибдокремниевой кислоты.

20 А1 РД 52.24.449 Фотометрический метод с хромазуролом S.

21 Бе , Мп ПНДФ 14.1:2:4.139-98 Метод атомно-абсорбционной спектрометрии.

22 ъп, Си, рь, са, N1 ГОСТ 31870-2012 Метод атомной спектрометрии с электротермической атомизацией.

Разбавляющая вода для опытов MgSO4-7H2Ü 11.25 г+500 мл ШОдист, CaCh 13.8 г+500 мл ШОдист,

23 FeCl3-6H20 0.13 г+500 мл ШОдист и смесь (KH2PO4 4.25 г + К2НРО4ЗН2О 14.25 Г + ^2НРО4 8.85 г) растворяют В 500 мл ШОдист

Таблица 2. Методы химического анализа донных отложений

№ Компонент № НД Метод

1 БЬ Руководство., 2009 Потенциометрический метод с добавлением медиатора (трилон Б)

2 рН Руководство., 2009 Потенциометрический метод.

3 Электропроводность РД 52.24.495 Электрометрический метод.

4 Потери при прокаливании Аринушкина, 1982 Гравиметрический метод, Т=550°С.

5 Естественная влажность Аринушкина, 1982 Гравиметрический метод, Т=20°С.

6 Пористость, удельная масса Аринушкина, 1982 Гравиметрический метод, Т=105°С.

7 Зольность Аринушкина, 1982 Гравиметрический метод ,Т=900°С.

8 Сорг. (ХПК, 20 мин) Аринушкина, 1982 Метод Тюрина (Сг).

9 ХПКобщ Дугин,1988 Кипячение с К2СГ2О7 в Ш804, контроль до полного окисления потенциометрический.

10 Потребление О2 илом БеШпа, 1999 Экспозиция 1 сутки, метод Винклера.

11 Растительные пигменты ГОСТ 17.1.04.02-90 Спектрофотометрический метод после экстракции ацетоном из влажного грунта.

12 Гуминовые и фульвовые кислоты Орлов, 1969 Фотометрический метод после щелочной экстракции из сухого грунта, Х=330, 360 нм.

13 Аринушкина, 1982 Микродиффузионный метод Конвея, титриметрическое детектирования (№0Н).

14 Крг Аринушкина, 1982 Метод Кьельдаля, окончание методом Конвея.

15 Рлаб, Рмин РД 52.24.382 Экстракция Ш Ш804 из сухого и влажного грунта, фотометрический метод.

16 Робщ РД 52.24.382 Метод Кьельдаля, фотометрический метод.

17 Нефтяные углеводороды ПНДФ 16.1:2.2.22 ИК-спектрометрический метод после экстракции влажного грунта в ССЦ и пропускании экстракта через АЬОэ -хроматографическую колонку.

18 Фенолы (сумма летучих) Аналитические ., 2017 Экстракционно-фотометрический метод после отгонки фенолов с паром из влажного грунта, X =460 нм

19 Лигносульфонаты Лозовик, 2005 Метод дифференциальной УФ -спектроскопии.

20 гп, Си, рь, са, N1, Сг ГОСТ 31870-2012 Метод атомной спектрометрии с электротермической атомизацией после МЖ-разложения грунта в HN0зконц

21 Fe РД 52.24.382 ПНД Ф 14.1:2:4.13998 Экстракция Ш Ш804 из естественного грунта. Фотометрическое окончание с о-фенантролином. Метод атомно-абсорбционной спектрометрии (с 2007 г).

22 Мп ПНД Ф 14.1:2:4.13998 Экстракция Ш Ш804 из естественного грунта. Фотометрическое окончание с формальдоксимом. Метод атомно-абсорбционной спектрометрии (с 2007 г).

23 Микрокомпоненты Аналитические ., 2017 1СР-М8 после МЖ- озоления в Н^3конц.

24 Макрокомпоненты Аналитические ., 2017 РФА

25 Пробоподготовка Аринушкина, 1982

Таблица 3. Химический состав пород Заонежской свиты (Голубев, Новиков, 2005)

Состав Кремнистые Карбонатные Алевролиты, туфы, туффиты Шунгиты

8102 95,86 7,67 45,85-67,46 45,78

ТЮ 0,02 0,06 0,16-2,32 0,42

АЬОз 0,11 0,92 5,73-17,21 5,55

Бе20з 0,10 0,60 0,62-12,67 3,22

БеО 0,97 1,08 1,91-13,2 не опр.

МпО 0,013 0,32 0,02-0,19 0,03

МеО 0,037 5,04 1,57-10,52 1,00

СаО не опр. 45,38 0,14-10,31 0,14

Na20 0,10 0,02 0,08-6,02 0,35

К2О 0,18 0,01 0,10-5,75 2,00

ШШ 2,20 Не опр, 4,40-27,36 41,71

Н2О 0,30 0,06 0,05-0,70 1,02

Сорг Не опр, Не опр, Не опр, 35,7

Таблица 4. Средние характеристики химического состава горных пород, залегающих в бассейне Онежского озера, микрокомпоненты (мкг/г)

Горная порода и V Сг Со N1 Си Ъп Бг Ва Са бь рь ТИ и Мо

Шунгит плотный 17 208 95 15 212 172 127 5 282 2 3 20 3 9 10

Шунгит брекчия 12 171 83 10 171 86 118 5 244 2 1 13 2 8 9

Обломки брекчии 14 182 70 7 174 60 83 5 186 1 1 16 1 10 7

Гранит AR-PR 13 17 33 3 16 18 66 149 1020 —* _ 15 15 1 _

Габброиды 62 291 119 60 57 38 223 89 496 — _ 4 5 1 _

Долериты Онеги _ 300 30 42 38 246 142 100 131 _ _ 3 3 < 1 _

Вулканические (основного состава) 1 2 1 3 1 1 3 < 1 1 - _ < 1 < 1 < 1 _

* Нет данных

Таблица 5. Химический состав подземных вод четвертичных отложений

(Бородулина, 2006)

Параметр Водно-ледниковые Озерно-ледниковые Ледниковые Межледниковые

антиклинальный синклинальный

медиана пределы медиана пределы медиана пределы медиана пределы медиана пределы

рН 6,4 4,8-7,0 6,1 4,7-7,1 6,1 5,4-7,4 6,5 5,7-8,0 7,3 6,1-7,9

БЬ, мВ 391 310-464 234 130-331 391 300-550 385 250-480 140 48-257

2,0 0,3-6,2 3,8 1,2-11,7 3,6 0,8-11,9 3,8 0,6-31,0 6,5 1,3-46,6

К+ 0,7 0,2-4,3 0,8 0,1-5,7 1,0 0,1-5,3 1,3 0,1-5,8 1,5 0,1-7,6

Са2+ 2,8 0,8-10,5 4,2 0,3-9,6 9,0 1,8-42,6 18,4 1,6-49,5 28,6 3,2-66,5

Мв2+ 1,2 0,1-8,4 1,8 0,4-5,0 3,6 0,9-17,0 6,0 0,6-25,9 16,8 1,4-34,7

НСОз- 16,0 1,2-58,4 28,1 9,2-64,7 27,5 4,2-79,9 85,4 12,4-287 170,2 67,7-350

С1" 1,1 0,4-6,3 1,4 0,7-17,9 1,8 0,5-23,7 1,1 0,3-14,2 2,7 0,3-69,1

8О42" 4,0 0,2-43,7 5,0 1,0-13,6 17,9 0,8-48,0 10,0 1,0-87,4 11,0 0,5-183,5

Бе2+ 0,01 0,01-0,22 2,00 0,01-7,3 0,01 0,01-0,81 0,01 0,01-1,9 0,70 0,50-21,5

Бе3+ 0,02 0,01-0,17 0,40 0,01-2,4 0,02 0,01-1,10 0,01 0,01-1,3 0,30 0,01-1,2

Fetot 0,02 0,01-1,7 2,29 0,20-33,0 0,02 0,01-1,32 0,01 0,01-2,0 2,08 0,70-41,3

N02" 0,01 0,00-0,30 0,01 0,00-0,03 0,01 0,01-2,5 0,01 0,01-0,90 0,01 0,00-0,2

N03" 0,10 0,01-3,00 0,40 0,01-4,40 0,08 0,01-5,3 0,20 0,01-8,80 0,50 0,01-8,0

NH4+ 0,01 0,01-0,20 0,08 0,01-1,30 0,01 0,01-0,3 0,01 0,01-0,50 0,14 0,01-3,0

РО43" 0,05 0,01-0,47 0,11 0,03-0,91 - - 0,05 0,01-0,12 - -

F- 0,08 0,01-0,51 0,13 0,01-0,18 0,05 0,03-0,35 0,09 0,01-0,65 0,15 0,05-0,18

О2 7,1 5,0-11,5 1,6 0,1-3,0 5,3 4,3-11,5 8,5 4,0-11,0 1,2 0,1-2,0

СО2 12,9 3,6-37,2 31,3 17,1-82,5 37,9 6,9-105,3 18,7 1,7-65,0 38,7 7,7-165,0

8102 9,5 0,6-25,6 16,5 1,0-23,7 2,0 0,4-21,2 5,5 1,0-22,0 8,4 1,3-41,2

ПО мгО/л 2,0 0,2-10,6 5,0 1,0-26,8 2,7 0,1-8,4 2,7 0,2-19,4 2,2 0,5-21,4

Еионов 40 21-116 74 32-116 80 24-146 130 28-400 250 133-623

Таблица 6. Минерализация и ионный состав поверхностных вод Карелии

(Лозовик и др., 2006)

Статистические показатели мкСм/см (при 1В"С} £ мг/л 1 ммель- □кв/л Мд2" Иа" К* А1к, мг НСО:( /л 304а С1 Аэсг, ммоль-экв/л

Ми н 6,7 2,0 0,04 0,1 0,1 0,1 0,04 0,0 0.2 0,3 0,01

Макс 5В6 <№4,0 7,16 ВО.В 32 0 40.0 В,6 271 0 06,6 72 1,24

С род не а рифм. 47 30,9 0,45 4,0 1,7 1,8 0,6 14,3 3.5 1.7 0,009

Средне геометр. 34 21,1 0,33 2,7 1,2 1,4 0,5 7,7 2.5 1.2 0,091

Медиана 26 19,4 0,2В 2,4 1,1 1,3 0,5 7,6 2.5 1.2 0,002

Ст. слил. 56 40,4 0,56 5,3 2,3 2,1 0,7 23,0 3.0 2,7 0,100

1-й квартиль 19,2 1 1,6 0,20 1,6 0,7 1,0 0,3 3,6 1.7 0,7 0,030

3-й квартиль 52,4 34,7 0,52 4,2 1,9 2,1 0,7 15,9 3.0 1.0 0,133

п 462 605 684 воо 800 6В6 &В7 В01 475 792 440

Таблица 7. Органическое вещество в поверхностных водах Карелии (Лозовик и др., 2006)

ПО, мгО/л Нит ХПК. мгО/л БПК^ыгОул С^, мг/л мг/л

Мин 1.7 3 3 3,6 0,02 1,5 0.12

Макс 01,В 460 155 70,3 4,4 334 1.77

Среднеарифм. 14,3 90 35,2 26,4 1,2 10,6 0.51

Медиана 12,0 66 20,1 23,6 1,0 9,3 0,44

Среднего ом етр. 12,0 73 29,6 24,0 1,2 9,2 0,45

Ст. откл. 0 3 68 24,4 12,3 0,7 5,6 0 20

1-й квартиль В.4 42 19,1 17,6 0,0 6,9 0,31

3-й квартиль 17,2 120 45,5 33,6 1,& 12,0 0,62

п 751 747 745 203 236 432 761

Таблица 8. Пределы колебаний характеристик химического состава донных отложений зон аккумуляции Онежского озера, по данным мониторинга 1990_2006 гг.

(Белкина, 2015)

Влаж. Гумус Нефтяные СЫ а рН ЕЫ

Район озера естеств. углеводор.

% мг/100г мВ

Петрозаводская губа 76,7-85,6 1,2-14,2 0,03-0,41 3,8-42,2 6,33-7,12 -26 - +501

Кондопожская губа 90,1-96,5 3,3-41,9 0,06-0,81 8,6-516,0 5,76-7,12 -210 - +373

Повенецкий залив 69,4-83,7 0,6-2,8 0,01-0,14 1,9-6,7 6,35-6,68 +484 - +515

Большое Онего 88,3-92,0 9,8-21,9 0,04-0,05 5,2-24,6 6,62-6,82 +231 - +277

Центральное Онего 83,9-86,8 0,5-11,2 0,01-0,08 0,4-31,2 6,65-7,05 +316 - +515

Южное Онего 32,9-45,1 0,3-4,3 0,01-0,08 8,5-53,8 6,65-7,05 +264 - +328

Таблица 9. Пределы колебаний концентраций биогенных элементов, Бе, Мп в донных отложениях зон аккумуляции Онежского озера, по данным мониторинга 1990_2006 гг., % (Белкина,

2015)

Район озера Робщ Рмин Крг N"NH4 Бе общ Мп

Петрозаводская губа 0,09_0,29 0,03_0,22 0,12_0,77 0,01_0,03 0,38_0,91 0,08_1,60

Кондопожская губа 0,06_0,35 0,05_0,33 0,08_1,68 0,01_0,20 0,32_1,44 0,07_1,45

Повенецкий залив 0,05_0,27 0,02_0,15 0,09_0,51 0,00_0,03 0,11_0,90 0,05_0,32

Центральное Онего 0,22_0,49 0,10_0,26 0,39_1,20 0,02_0,07 0,98_1,13 1,75_1,90

Большое Онего 0,23_0,32 0,15_0,28 0,43_0,98 0,03_0,09 1,08_1,34 1,75_2,60

Южное Онего 0,05_0,18 0,01_0,07 0,11_0,63 0,00_0,04 0,27_0,44 0,17_0,33

Таблица 10. Органическое вещество донных отложений Петрозаводской губы Онежского озера (ППП, ХПК, Сорг, ^рг, атомные отношения C:N, О:С, Н:С и средняя валентность углерода _ ЭВ) (Белкина, 2018)

Слой ППП ХПК Морг Сорг ЭВ СМ О.С Н:С СаНъОМ

см г /100 г Формула

I 0-0,3 15,41 12,29 0,450 5,59 -0,70 14,49 1,14 1,79 С14.5(Н2О)„.5О5.^Н3

0,3-1 16,03 12,16 0,392 5,20 -0,49 15,48 1,35 2,41 С15.5(Н2О)17.2О3.8МН3

1-2 17,24 11,23 0,336 5,10 -0,70 17,71 1,57 2,62 С17.7(Н2О)21.7О6.2МН3

II 2-3 15,18 11,23 0,325 5,00 -0,63 17,95 1,34 2,21 С17.9(Н2О)18.4О5.7МН3

3-4 15,18 10,91 0,250 4,90 -0,66 22,87 1,39 2,26 С22.9(ШО)24.3О7.6МН3

4-5 15,05 10,91 0,250 4,80 -0,59 22,40 1,41 2,37 С22.4(ШО)25О6^Н3

5-6 15,05 11,23 0,320 4,00 0,21 14,58 1,77 3,95 С14.6(Н2О)25.8Н1.5МН3

III 6-7 12,90 10,00 0,300 3,20 0,69 12,44 1,91 4,74 С12.4(Н2О)23.7Н4.3МН3

7-8 10,44 9,07 0,280 2,60 1,23 10,83 1,85 5,22 Сю.8(Н2О)20лН6.7МН3

8-9 7,28 7,55 0,476 1,50 3,55 3,68 2,12 8,60 С3.7(Н2О)7.8Н6.5МН3

9-10 10,92 10,29 0,308 2,00 3,72 7,58 2,64 9,40 С7.6(Н2О)20Н14.1МН3

IV 10-11 10,24 7,55 0,364 2,80 0,04 8,97 1,66 3,70 С9(Н2О) 14.9Н0.2МН

11-12 10,62 7,55 0,420 3,00 -0,23 8,33 1,59 3,32 С8,3(Н2О)12.3О0,9МН3

12-13 10,18 7,55 0,300 2,80 0,04 10,89 1,67 3,66 Сю.9(Н2О)18.2Н0.2МН3

13-14 10,11 7,55 0,294 2,80 0,04 11,11 1,65 3,62 Спл(Н2О)18.4Н0.2МН3

14-15 10,00 7,23 0,250 2,70 0,01 12,60 1,73 3,71 С12.6(ШО)21. 8Н0.1МН3

15-16 10,68 7,23 0,280 2,70 0,01 11,25 1,88 4,05 С„.3(Н2О)21.2Н0.^Н3

16-17 10,47 6,61 0,184 2,50 -0,03 15,85 2,07 4,29 С15,9(Н2О)32.5О0.3МН3

17-18 10,42 6,61 0,196 2,50 -0,03 14,88 2,05 4,27 С14,9(Н2О)30.3О0.2МН3

18-19 9,74 6,61 0,280 2,30 0,31 9,58 2,04 4,71 С9.6(Н2О)19.6Н1^Н3

19-20 10,02 6,61 0,336 2,20 0,51 7,64 2,22 5,34 С7.6(Н2О)16.9Н1.9МН3

20-21 9,19 6,29 0,336 2,20 0,29 7,64 1,98 4,64 С7.6(Н2О)15.1Н1.^Н3

21-22 9,74 5,68 0,196 2,10 0,06 12,50 2,35 4,99 С12.5(Н2О)29.4Н14МН3

22-23 9,04 5,39 0,252 2,00 0,04 9,26 2,24 4,85 С9.3(Н2О)20.8Н>.2МН3

23-24 8,22 5,07 0,336 2,00 -0,20 6,94 1,95 4,13 С6,9(Н2О)12.8О0,7КН3