АПАТИТОВОЕ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО И ЭВТРОФИРОВАНИЕ АРКТИЧЕСКОГО ОЗЕРА ИМАНДРА

В результате добычи и переработки апатитонефелиновых руд Хибин (Мурманская область) в водную среду попадают тысячи тонн минеральных веществ, в том числе соединения фосфора и азота. Поверхностные воды являются основной средой миграции загрязняющих веществ, бо́льшая часть которых аккумулируется в крупном эвтрофируемом заполярном озере Имандра. Годовые поступления в плес Большая Имандра только по реке Белой оцениваются в 1233 т азота и 300 т фосфора, что превышает критическую нагрузку для всего водоема. Рассмотрены пространственная и временна́я динамика основных форм фосфора и азота, особенности взаимосвязей загрязнения арктического озера макробиогенными веществами и развитие цветения потенциально токсичных водорослей и цианобактерий.

1. Антропогенные модификации экосистемы озера Имандра. — М.: Наука, 2002. — 403 с.
2. Dauvalter V. A., Kashulin N. A. Assessment of the Ecological State of the Arctic Freshwater System Based on Concentrations of Heavy Metals in the Bottom Sediments. Geochemistry Intern, 2018, 56 (8), pp. 842—856.
3. Dauvalter V. A., Kashulin N. A. Mercury Pollution of Lake Imandra Sediments, the Murmansk Region, Russia. Intern. J. of Environmental Research, 2018, 12 (6), pp. 939—953.
4. Кашулин Н. А., Даувальтер В. А., Скуфьина Т. П., Котельников В. А. Устойчивое водопользование в Арктике. Новые подходы и решения // Арктика: экология и экономика. — 2018. — № 4 (32). — С. 15—29. — DOI: 10.25283/2223-4594-2018-4-15-29.
5. Kashulin N. A. et al. Selected aspects of the current state of freshwater resources in the Murmansk region, Russia. J. of Environmental Science and Health. Pt. A: Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering, 2017, 52 (9), pp. 921—929.
6. Терентьева И. А., Кашулин Н. А., Денисов Д. Б. Оценка трофического статуса субарктического озера Имандра // Вестн. МГТУ. — 2017. — 20 (1-2). — С. 197—204. — DOI: 10.21443/1560-9278-2017-20-1/2-197-204.
7. Денисов Д. Б., Кашулин Н. А. Цианопрокариоты в составе планктона озера Имандра (Кольский полуостров) // Тр. КНЦ РАН. — 2016. — № 7-4 (41). — С. 40—57.
8. Терентьев П. М. и др. Роль европейской корюшки Osmerus eperlanus (Linnaeus) в структуре ихтиофауны бассейна оз. Имандра (Мурманская область) // Тр. Зоол. ин-та РАН. — 2017. — T. 321, № 2. — С. 228—243.
9. Michalak A. M. et al. Record-setting algal bloom in Lake Erie caused by agricultural and meteorological trends consistent with expected future conditions. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013, 110 (16), pp. 6448—6452.
10. Carmichael W. W. Health effects of toxin-producing cyanobacteria: “The CyanoHABs”. Human and ecological risk assessment: An Intern. J., 2001, vol. 7, no. 5, pp. 1393—1407.
11. Huisman J., Hulot F. D. Population dynamics of harmful cyanobacteria. Harmful cyanobacteria. Dordrecht, Springer, 2005, pp. 143—176.
12. Paerl H. W. et al. Controlling harmful cyanobacterial blooms in a world experiencing anthropogenic and climatic-induced change. Science of the Total Environment, 2011, 409 (10), pp. 1739—1745.
13. Paerl H. W. et al. Mitigating cyanobacterial harmful algal blooms in aquatic ecosystems impacted by climate change and anthropogenic nutrients. Harmful Algae, 2016, 54, pp. 213—222.
14. Scheffer M., Carpenter S. R. Catastrophic regime shifts in ecosystems: linking theory to observation. Trends in ecology & evolution, 2003, vol. 18, no. 12, pp. 648—656.
15. Carpenter S. R. et al. State of the world’s freshwater ecosystems: physical, chemical, and biological changes. Annual rev. of Environment and Resources, 2011, 36, pp. 75—99. Available at: http://dx.doi.org/10.1146/annurev-environ-021810-094524.
16. Conroy J. D. et al. Temporal trends in Lake Erie plankton biomass: roles of external phosphorus loading and dreissenid mussels. J. of Great Lakes Research, 2005, 31, pp. 89—110.
17. Broberg O., Persson G. Particulate and dissolved phosphorus forms in freshwater: composition and analysis. Hydrobiologia, 1988, vol. 170, no. 1, pp. 61—90. 18. Кашулин Н. А., Денисов Д. Б., Сандимиров С. С. и др. Антропогенные изменения водных систем Хибинского горного массива (Мурманская область): В 2 т. — Апатиты: Изд. КНЦ РАН. — Т. 1. — 2008. — 250 с.; Т. 2. — 2009. — 282 с.
19. Vollenweider R. A. Input-Output Models, with Special Reference to the Phosphorus Loading Concept in Limnology. Schweizerische Ztschr. für Hydrologie. Swiss J. of Hydrology, 1975, 37, pp. 53—84.
20. Kirchner W. B.; Dillon P. J. An Empirical Method of Estimating the Retention of Phosphorus in Lakes. Water Resources Res., 1985, 11, pp. 182—183.
21. R Core Team. R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria, 2013.
22. Balakrishnan N. Methods and applications of statistics in the life and health sciences. [S. l.], John Wiley & Sons, 2010, 987 р.
23. Субботин В. А. и др. Взрывчатое вещество. — Патент RU 2544708. — 2013.
24. Morin K. A., Hutt N. M. Mine-water leaching of nitrogen species from explosive residues. Proceedings of GeoHalifax, 2009. рp. 20—24.
25. Brochu S. Assessment of ANFO on the environment. Defence research and development Canada VALCARTIER (Quebec), 2010. DRDC-VALCARTIER-TM-2009-195.
26. Schindler D. W. Evolution of phosphorus limitation in lakes. Science, 1977, 195 (4275), pp. 260—262.
27. Wetzel R. G. Limnology: lake and river ecosystems. [S. l.], Gulf professional publ., 2001.
4
28. Abell J. M. et al. Latitudinal variation in nutrient stoichiometry and chlorophyll-nutrient relationships in lakes: a global study. Fundamental and Applied Limnology / Archiv für Hydrobiologie, 2012, 181 (1), pp. 1—14.
29. O’Neil J. M., Davis T. W., Burford M. A., Gobler C. J. The rise of harmful cyanobacteria blooms: The potential roles of eutrophication and climate change. Harmful Algae, 2012, 14, pp. 313—334.
30. Willen E. Phytoplankton in water quality assessment — An indicator concept. Hydrological and Limnological Aspects of Lake Monitoring. [S. l.], Wiley and Sons, Ltd, 2000, pp. 57—80.
31. Chorus I., Schauser I. Oligotrophication of Lake Tegel and Schlachtensee, Berlin. Analysis of system components, causalities and response thresholds compared to responses of other waterbodies. Dessau, 2011, pp. 22—58.
32. Smith V. H. Low nitrogen to phosphorus ratios favor dominance by blue-green algae in lake phytoplankton. Science, 1983, 221 (4611), pp. 669—671.
33. Harris T. D. et al. Combined effects of nitrogen to phosphorus and nitrate to ammonia ratios on cyanobacterial metabolite concentrations in eutrophic Midwestern USA reservoirs. Inland Waters, 2016, 6 (2), pp.199—210. Available at: https://doi.org/10.5268/IW-6.2.938.
34. Smith V. H. The nitrogen and phosphorus dependence of algal biomass in lakes: An empirical and theoretical analysis. Limnol. Oceanogr., 1982, 27 (6), pp. 1101—1112.
35. Aldridge F. et al. The use of nutrient enrichment bioassays to test for spatial and temporal distribution of limiting factors affecting phytoplankton dynamics in Lake Okeechobee, Florida. Ergebnisse der Limnologie, 1995, 45, pp. 177—190.
36. Dolman A. M. et al. Cyanobacteria and cyanotoxins: the influence of nitrogen versus phosphorus. PLOS ONE, 2012, 7 (6), p. e38757.
37. Finlay K. et al. Experimental evidence that pollution with urea can degrade water quality in phosphorus‐rich lakes of the Northern Great Plains. Limnology and Oceanography, 2010, 55 (3), pp. 1213—1230.
38. Monchamp M.-E., Pick F. R., Beisner B. E., Maranger R. (2014) Nitrogen Forms Influence Microcystin Concentration and Composition via Changes in Cyanobacterial Community Structure. PLOS ONE, 9 (1), p. e85573. Available at: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085573.
39. Beversdorf L. J., Miller T. R., McMahon K. D. Long-term monitoring reveals carbon–nitrogen metabolism key to microcystin production in eutrophic lakes. Front. Microbiol. 2015, 6. p. 456. DOI: 10.3389/fmicb.2015.00456.
40. Patova E. N. Bloom-Forming Cyanoprokaryotes in Kharbeyskie Lakes of Bolshezemelskaya Tundra. J. of Siberian Federal University. Biology, 2014, 7 (3), pp. 282—290.
41. Paerl H. W., Huisman J. Climate change: a catalyst for global expansion of harmful cyanobacterial blooms. Environmental microbiology reports, 2009, 1 (1). pp. 27—37.
42. Патова Е. Н. Разнообразие, экология и география Cyanophyta (Cyanoprokaryota) европейского сектора Российской Арктики // Вестн. Ин-та биологии КНЦ УО РАН. — 2013. — № 4. — С. 29—30.