Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В ходе 1-го года выполнения проекта согласно плану заявки были проведены развернутые экспедиционные выезды с целью отбора проб поверхностных, придонных вод, донных отложений и почв водосбора; а также экспериментальные работы по исследованию процессов инактивации большого числа металлов в природных объектах в условиях различного техногенного влияния. В качестве поверхностных вод - объектов с постоянной антропогенной нагрузкой был выбраны малые озера Кольский пол-ва, на территории которого много лет функционируют Горно-металлургический комбинат “Печенганикель” (с 1940 г.) и Комбинат “Североникель” (с 1935 г.). В рамках проведения полевых работ были отобраны более 25 проб поверхностных вод озер без прямого поступления загрязнения (более 100 км), озер рядом с указанными промышленными предприятиями (на расстоянии менее 10-15 км от источника загрязнения), озер, отобранных по удалению от источника загрязнения комбината «Печенгоникель» (с шагом в 20-30 км, максимальное расстояние 90 км от Cu-Ni завода по различным направлениям по Розе Ветров). Отдельно изучены особенности химического состава и процессов комплексообразования металлов для вод оз. Имандра, его притока оз. Нюдуай (наиболее обедненные органическим веществом гумусовой природы и характеризующиеся высокой антропогенной нагрузкой); а также высокогумуссированного оз. Контеньявр с достаточно низкой антропогенной нагрузкой. Из указанных объектов были отобраны и исследованы поверхностные и придонные воды, донные отложения и образцы почвы. Модельные объекты – поверхностные и придонные воды, а также донные отложения Нюдуай с максимальной техногенной нагрузкой- выбраны для оценки влияния гумусовых веществ почв и вод Кольского пол-ва на инактивацию ионов металлов, а также возможного увеличения их протекторных свойств за счет внедрения органических веществ гумусовой природы, выделенных их природных объектов более гумуссированных территорий. Проведены следующие модельные эксперименты, отраженные в заявке: Для природных вод (выполнены сентябрь 2018 – май 2019) 1. оценка форм нахождения металлов без внешнего воздействия органическими веществами гумусовой природы. 2. при добавлении органических веществ гумусовой природы, выделенных из почв и вод в различных концентрациях 3. при добавлении органических веществ гумусовой природы а) более гумусированных территорий (почвы, воды) б) синтетические гумусовые вещества 4. оценка форм нахождения элементов (раздел методы исследования) Для донных отложений оз. Нюдуай (выполнены октябрь 2018 – май 2019) 1. добавление органических веществ гумусовой природы (фульвокислоты, гумусовые вещества) через колонку донных отложений с минимальной скоростью (длительность эксперимента до 5-7 дней, длина колонки 10 см., 2 повтора) 2. вымачивание слоев донных отложений (слой по 2 см, длина колонки 10 см, 3 повтора) в растворе фульвокислот / гумусовых веществ различных концентраций (длительность эксперимента 4-5 дней) 3. последующее экстрагирование образцов донных отложений по слоям (раздел методы исследования) Результаты. Проведены уникальные экспедиционные работы и экспериментальные исследования инактивации металлов гумусовыми веществами различного генезиса. Проработаны литературные данное о геохимических особенностях выбранного региона. Детально изучены качественные и количественные отличия гумусовых веществ почв, вод и донных отложений выбранных зон с учетом их геохимических особенностей, и различной антропогенной нагрузки. Выявлено, что качественный состав гумусовых веществ изменяется при увеличении техногенной нагрузки, это более характерно для вод, водосбор которых сложен гранитными почвообразующими породами, чем для озер, сложены на щелочных почвообразующих породах. Изучены степени связывания элементов с гумусовыми веществами в реальных природных водах с различных техногенным влиянием и геохимическими особенностями. Сродство ионов никеля и меди, основных техногенных загрязнителей территории, к органическим лигандам снижается при удалении от источника загрязнения (от 100 до 5%), комплексообразование ионов алюминия и железа наиболее зависимо от дзета-потенциала и молекулярно-массового распределения фульвокислот в водах. Экспериментальным путем подобранные и апробированные системы внедрения органических веществ гумусовой природы в отобранные поверхностные и придонные воды Нюдуай показали: эффективность фульвокислот, выделенных из почв Кольского региона в отношении ионов железа, алюминия, кадмия (до 90%), органических веществ более гумуссированных объектов - к ионам меди, цинка, свинца (от 70 до 90 %). Для модели пропускания органического вещества сквозь колонку донных отложений оз. Нюдуай выявлено достаточно плавное изменение степеней связывания к нижним слоям. Разница между степенью связывания металлов в верхних 2 см и нижних 2 см составляет около 30-35% для ионов меди, никеля, кобальта и цинка. Для ионов железа и алюминия характерно стабильно высокая степень связывания с органическим веществом (90-99%). При использовании системы индивидуального замачивания каждого слоя выявлены более резкие переходы от максимума к минимуму (сверху-вниз) – от 50 до 60 % для таких элементов как медь, никель, кадмий, свинец. Найдено, что доли связывания ионов алюминия и железа также очень высоки до 80% во всех случаях.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Разработана программа Water-Sediments-Equilibrium по оценке равновесных фазовых переходов в природных водах и уязвимости водных систем по отношению к ионам металлов. В качестве представителей этих типов загрязнителей выбраны: ионы разных валентностей Fe, Al, Mn, Zn, Pb, Ni, Co, Cu, Cr, Cd, Hg, As (представители металлов и металлоидов). Оценены формы нахождения металлов в водах озер (более 30) по различным направления Розы ветров. Рассматривая наиболее загрязненные (приближенные к предприятию) и удаленные (условно фоновые объекты) можно заключить, что содержание ассоциативных сидерафильных, сопутствующих железу, элементов в целом повторяют схему его распределения в двух выбранных вариантах. Для точек приближенных к производству наиболее характерно сходство элементов подгруппы никеля, молибдена, лантаноидной группы. Они также, как и железо представлены в высокомолекулярных, низкомолекулярных и мелкодисперсных состояниях, с минимальным содержанием в истинно растворенной форме. Стоит отметить, что в придонной воде распределение лишь незначительно сдвигается в сторону более крупных фракций. Пробы донных отложений и вод (придонные/поверхностные) оз. Нюдуай характеризуются превышением ПДК для ряда элементов - никель, медь, железо и практически полным отсутствием буферной способности водоема. Особенно повышенные количества элементов характерны для придонных слоев. Внедрение вариаций ФК (природные, синтетические, смесь ФК разной природы) в донные отложения озера выявили повышение доли инактивированных форм для этих элементов и снижении лабильных форм (ниже ПДК). Проведенные экспериментальные исследования по воздействию различных экстрагентов на породы вызволили ряд геохимических и техногенных особенностей миграции элементов. В ходе работы найден наибольший «отклик» щелочных пород на воздействие водного экстрагента (как пример фоновых атмосферных осадков) и неорганического кислотного реагента (как пример сильных техногенных воздействий) для кислых пород. Влияния ФК и ФК дестр. проявляются в значительном увеличением миграционной активности большой группы элементов. Применение дискриминантного анализа с канонической визуализацией показали явное различие при обработки пород серной кислотой и водой для двух типов пород ? (симметрия относительно обеих осей) и достаточно сходные механизмы воздействия ФК любого типа (в центре близкие 4 группы). Наиболее значимыми факторами, определяющими различия в экспериментах, являются рассеянные элементы, рН, а также ионы тяжелых металлов.