Сравнительная характеристика содержания тяжелых металлов в донных отложениях некоторых северных рек
Автор: Мазур Виктория Васильевна
Журнал: Общество. Среда. Развитие (Terra Humana) @terra-humana
Рубрика: Глобальный экологический кризис: мифы и реальность
Статья в выпуске: 1 (54), 2020 года.
Бесплатный доступ
Изучение загрязнения донных отложений рек тяжелыми металлами является актуальной проблемой современной геоэкологии. В статье дана сравнительная характеристика донных отложений рек: р. Екатерингофка, р. Ждановка, р. Иртыш, р. Карповка, р. Мойка, р. Левая Березовая, р. Лососинка, р. Надым, р. Неглинка, р. Печора, р. Пряжка, р. Селенга и р. Човью по содержанию тяжелых металлов (Pb, Zn, Co, Ni, Cu, Cd). Для исследования были взяты собственные, ранее опубликованные результаты и данные ученых: З.И. Слуковского, А.Ю. Опекунова, А.А. Чемагина, В.И. Уваровой, А.М. Максимовой, Н.С. Касимова и А.М. Кошелькова. Произведены расчеты отношений среднего содержания металлов в донных отложениях к условному мировому кларку почв. Установлено, что для рек Неглинка и Лососинка совокупный набор и относительное содержание тяжелых металлов находится в диапазоне кларковых значений (r > 0,855). Также выявлены реки, для донных отложений которых отмечено высокое содержание Cd по сравнению с кларковыми значениями (в ряде случаев до 381 раз), среди них р. Печора, р. Левая Березовая, р. Екатерингофка, р. Ждановка, р. Човью и р. Карповка. Исследование показало, что аномально высокое содержание тяжелых металлов в донных отложениях характерно для рек, протекающих по территории крупных городов. Региональные различия в содержании металов связанны как с геохимическими характеристиками территорий, так и с представленными видами промышленности.
Донные отложения, кларковые значения, реки, сравнение, тяжелые металлы
Короткий адрес: https://sciup.org/140248037
IDR: 140248037
Текст научной статьи Сравнительная характеристика содержания тяжелых металлов в донных отложениях некоторых северных рек
Мазур В.В. Сравнительная характеристика содержания тяжелых металлов в донных отложениях некоторых северных рек // Общество. Среда. Развитие. - 2020, № 1. - С. 92-95.
Общество. Среда. Развитие № 1’2020
Донные отложения (ДО) проявляют себя в качестве аккумулятора токсичных веществ водной экосистемы и являются индикатором уровня техногенного воздействия. Исследование ДО является важнейшим аспектом установления экологического состояния водных объектов. ДО – это сложная многокомпонентная система, которая в зависимости от биогеохимических процессов, сорбционных свойств самих отложений, ландшафтных особенностей водоемов, а также характера и свойств веществ, поступающих в реки, могут быть накопителями тяжелых металлов (ТМ) и источником вторичного загрязнения водного объекта. Для оценки степени антропогенного воздействия на речные экосистемы необходимо знать содержание загрязняющих веществ в ДО. Актуальность работы обусловлена необходимостью получения информации по концентрации ТМ в ДО рек, как находящихся в условиях непрерывной антропогенной нагрузки, так не испытывающих таковую.
Целью работы является выявление региональных различий в накоплении мета-лов ДО некоторых северных рек: р. Екате-рингофка, р. Ждановка, р. Иртыш, р. Кар-повка, р. Мойка, р. Левая Березовая, р. Ло-сосинка, р. Надым, р. Неглинка, р. Печора, р. Пряжка, р. Селенга и р. Човью, а также установление статистически значимых зависимостей между содержанием металлов в ДО и кларками металлов в земной коре.
Материалы и методы
Для исследования были взяты собственные, ранее опубликованные результаты и данные ученых: З. И. Слуковского, А.Ю. Опекунова, А.А. Чемагина, В.И. Уваровой, А.М. Максимовой, Н.С. Касимова и А.М. Кошелькова. В ДО сравнивались концентрации ТМ: Pb, Zn, Co, Ni, Cu, Cd. Кларки концентрации (КК) рассчитывались как отношение среднего содержания металла в донных отложениях к условному мировому кларку почв [1, c. 80; 11, c. 5].
В качестве объекта исследования были выбраны северные реки различных регионов страны, в ДО которых установлена концентрация ТМ:
– р. Екатерингофка – протока в дельте Невы в Санкт-Петербурге. Начинается из Большой Невы у места впадения её в Невскую губу, омывает Гутуевский остров и другие более мелкие острова. Длина водотока составляет 4,5 км. Точка отбора пробы находилась в черте г. Санкт-Петербурга [7, c. 52].
– р. Ждановка – река в Санкт-Петербурге, протока Невской дельты. Вытекает из Малой Невы, впадает в Малую Невку. Набережными реки Ждановки являются Ждановская набережная (от Большого проспекта П. С. до Ждановской улицы у дома № 35) и Ждановская улица (от Офи- церского переулка до Новоладожской улицы). Точка отбора пробы находилась в черте г. Санкт-Петербурга [7, c. 52].
– р. Иртыш – река в Китае, Казахстане и России (Омская и Тюменская области), левый, главный приток Оби. Длина Иртыша составляет 4248 км. Точка отбора проб находилась в районе п. Горнослинкино, правый берег [10, c. 6–7].
– р. Карповка – один из рукавов Невы, разделяющий Петроградский и Аптекарский острова. Длина – 3 км, ширина – 20 метров. Точка отбора пробы находилась в черте г. Санкт-Петербурга [7, c. 52].
– р. Мойка – сквозной проток в южной (левой) части дельты Невы. Представляет собой впадающий в Большую Неву правый рукав реки Фонтанки, вытекающий из неё по южной границе Летнего сада и Марсова поля. Точка отбора пробы находилась в черте г. Санкт-Петербурга [7, c. 52].
– р. Левая Березовая – протекает в черте города Хабаровска, левый приток р. Берёзовой. Точка отбора пробы находилась в черте г. Хабаровска [4, c. 81].
р. Лососинка – река в Республике Карелия. Исток – озеро Лососинное, устье – Онежское озеро. Протекает по городу Петрозаводску. Точки отбора пробы находились в черте г. Петрозаводск и в пригороде [8, c. 84].
Таблица 1
Валовое содержание тяжелых металлов в ДО рек, мкг/кг
|
Наименование реки |
Pb |
Zn |
Co |
Ni |
Cu |
Cd |
|
Реки, протекающие в черте населенных пунктов |
||||||
|
р. Екатерингофка (г. Санкт-Петербург) [7, c.52] |
2373,00 |
751,0 |
54,40 |
41,70 |
210,00 |
26,40 |
|
р. Ждановка (г. Санкт-Петербург) [7, c.52] |
91,30 |
257,0 |
9,93 |
24,90 |
126,00 |
2,71 |
|
р. Иртыш (п. Горнослинкино, правый берег) [10, c. 6–7] |
6,40 |
14,30 |
3,37 |
6,40 |
4,48 |
0,08 |
|
р. Карповка (г. Санкт-Петербург) [7, c.52] |
388,00 |
815,00 |
12,30 |
301,00 |
369,00 |
49,60 |
|
р. Мойка (г. Санкт-Петербург) [7, c.52] |
72,50 |
255,00 |
11,80 |
22,60 |
56,00 |
0,63 |
|
р. Левая Березовая (г. Хабаровск) [4, c.81] |
43,30 |
200,90 |
_** – |
45,90 |
26,10 |
0,73 |
|
р. Лососинка (г. Петрозаводск) [8, c.84] |
14,80 |
67,70 |
10,50 |
16,90 |
19,60 |
_** – |
|
р. Надым (ниже г. Надыма) [9, c.148] |
4,00 |
28,00 |
_** – |
8,10 |
11,10 |
_** – |
|
р. Неглинка (г. Петрозаводск) [8, c.84] |
31,00 |
159,30 |
17,80 |
29,.80 |
74,00 |
_** – |
|
р. Печора (пос. Якша) |
21,00 |
210,00 |
–* |
–* |
260,00 |
7,00 |
|
р. Пряжка (г. Санкт-Петербург) [5, c.137] |
152,45 |
529,17 |
_** – |
32,35 |
29,74 |
_** – |
|
р. Селенга (г. Улан-Удэ) [2, c.386] |
20,30 |
59,70 |
7,80 |
16,30 |
13,10 |
0,10 |
|
р. Човью (г. Сыктывкар) |
–* |
90,00 |
–* |
–* |
90,00 |
30,00 |
|
Реки, протекающие за пределами населенных пунктов |
||||||
|
р. Лососинка (пригородная территория, г. Петрозаводск) [8, c.84] |
13,10 |
37,30 |
7,50 |
16,40 |
12,50 |
_** – |
|
р. Надым (выше г. Надыма) [9, c.148] |
2,60 |
37,10 |
_** – |
6,90 |
3,40 |
_** – |
|
р. Печора (территория ООПТ) |
9,00 |
110,00 |
–* |
–* |
210,00 |
5,00 |
|
р. Селенга (выше г. Улан-Удэ) [2, c.386] |
16,10 |
54,50 |
8,16 |
18,10 |
11,60 |
0,12 |
* ниже предела обнаружения
** нет данных
Среда обитания
– р. Надым – река в России, протекает на севере Западной Сибири, по территории Ямало-Ненецкого автономного округа, впадает в Обскую губу Карского моря. Длина реки – 545 км. Точки отбора пробы находились выше и ниже по течению от г. Надым [9, c. 148].
– р. Неглинка – река в столице Карелии Петрозаводске, берёт начало в болотах на территории Прионежского района, протекает через жилые районы Петрозаводска. Впадает в Петрозаводскую губу Онежского озера. Длина реки составляет 14 км. Точка отбора пробы находилась в черте г. Петрозаводск [8, c. 84].
– р. Печора – самая большая река севера Европы, протекает в Республике Коми и Ненецком автономном округе России. Ее длина 1809 км. Устье реки Печора берет начало на юго-востоке республики Коми, на западных склонах Северного Урала. Точки отбора проб находились в районе пос. Якша (Средняя Печора) и в районе устья р. Б. Шайтановки (правого притока р. Печоры), относящегося к Печоро-Илыч-скому биосферному заповеднику (ООПТ).
– р. Пряжка – река в Санкт-Петербурге, вытекает из реки Мойки, впадает через бывший Сальнобуянский канал в Большую Неву. Длина – 1,32 км. Точка отбора пробы находилась в черте г. Санкт-Петербурга [5, c. 137].
– р. Селенга –
Общество. Среда. Развитие № 1’2020
крупная река, протекающая на территории Монголии и России (Бурятия). Крупнейшая река, впадающая в Байкал и обеспечивающая до половины ежегодного притока воды в озеро, в том числе около 70% всего терригенного притока. Точки отбора проб находились выше по течению и в черте г. Улан-Удэ [2, c. 386].
– р. Човью – протекает в Республике Коми. Устье реки находится в 4 км по левому берегу протоки Вычег-
Значения кларков концентрации ТМ в ДО [1, c. 80; 11, c. 5]
|
Наименование реки |
Pb |
Zn |
Co |
Ni |
Cu |
Cd |
|
Реки, протекающие в черте населенных пунктов |
||||||
|
р. Екатерингофка (г. Санкт-Петербург) |
148,31 |
9,05 |
3,02 |
0,72 |
4,47 |
203,08 |
|
р. Ждановка (г. Санкт-Петербург) |
5,71 |
3,10 |
0,55 |
0,43 |
2,68 |
20,85 |
|
р. Иртыш (п. Горнослинкино, правый берег) |
0,40 |
0,17 |
0,19 |
0,11 |
0,10 |
0,62 |
|
р. Карповка (г. Санкт-Петербург) |
24,25 |
9,82 |
0,68 |
5,19 |
7,85 |
381,54 |
|
р. Мойка (г. Санкт-Петербург) |
4,53 |
3,07 |
0,66 |
0,39 |
1,19 |
4,85 |
|
р. Левая Березовая (г. Хабаровск) |
2,71 |
2,42 |
– |
0,79 |
0,56 |
5,62 |
|
р. Лососинка (г. Петрозаводск) |
0,93 |
0,82 |
0,58 |
0,29 |
0,42 |
– |
|
р. Надым (ниже г. Надыма) |
0,25 |
0,34 |
– |
0,14 |
0,24 |
– |
|
р. Неглинка (г. Петрозаводск) |
1,94 |
1,92 |
0,99 |
0,51 |
1,57 |
0,00 |
|
р. Печора (пос. Якша) |
1,31 |
2,53 |
– |
– |
5,53 |
53,85 |
|
р. Пряжка (г. Санкт-Петербург) |
9,53 |
6,38 |
– |
0,56 |
0,63 |
– |
|
р. Селенга (г. Улан-Удэ) |
1,27 |
0,72 |
0,43 |
0,28 |
0,28 |
0,77 |
|
р. Човью (г. Сыктывкар) |
– |
1,08 |
– |
– |
1,91 |
230,77 |
|
Реки, протекающие за пределами населенных пунктов |
||||||
|
р. Лососинка (пригородная территория, г. Петрозаводск) |
0,82 |
0,45 |
0,42 |
0,28 |
0,27 |
– |
|
р. Надым (выше г. Надыма) |
0,16 |
0,45 |
– |
0,12 |
0,07 |
– |
|
р. Печора (территория ООПТ) |
0,56 |
1,33 |
– |
– |
4,47 |
38,46 |
|
р. Селенга (выше г. Улан-Удэ) |
1,01 |
0,66 |
0,45 |
0,31 |
0,25 |
0,92 |
ды. Длина реки составляет 40 км. Точка отбора проб находилась в районе пос. Верхний Чов, являющегося районом столицы Республики Коми – г. Сыктывкара.
Результаты и выводы
Сводные данные по валовому содержанию ТМ в ДО рек отражены в табл. 1.
Значения кларков концентрации – коэффициентов концентраций, исследованных ТМ в ДО были меньше 1 для р. Иртыш, р. Лососинка, р. Надым, р. Човью и р. Селенга (табл. 1). Для р. Екатерингофка, р. Ждановка, р. Карповка и р. Печора относительное содержание некоторых ТМ было выше в несколько раз по сравнению с кларковыми значениями.
Установлено, что для рек Неглинка (r = 0,906) и Лососинка (r = 0,855) совокупный набор и относительное содержание тяжелых металлов находится в диапазоне кларковых значений (табл. 1), что может свидетельствовать о незначительном антропогенном влиянии на указанные реки [6, c. 7]. Также выявлены реки, для ДО которых отмечено превышение содержания Cd по сравнению с кларковыми значениями, среди них р. Левая Березовая (в 5,6 раз), р. Ждановка (в 20,9 раз), р. Печора (в 53,9 раз), р. Екатерингофка (в 203,1 раз), р. Човью (в 230,8 раз) и р. Карповка (в 381 раз). Известно, что содержание Cd в ДО выше
Таблица 2
кларкового значения свидетельствует об антропогенном вкладе в содержание этого элемента. К основным техногенным источникам поступления Cd в окружающую среду относятся горнорудные и металлургические предприятия, а также сточные воды. Среди рек, ДО которых содержат Cd, только Печора протекает за пределами импак-тных зон, что свидетельствует о залежах руд, содержащих примеси Cd.
В смежных точках обора на локальных участках содержание ТМ может отличаться в несколько раз [3, c. 3], что свидетельствует о влиянии большого количества экзогенных и эндогенных факторов на формирование элементного состава ДО. В связи с этим при мониторинге водных систем в качестве фоновой необходимо использовать условно «чистый» водоток, близкий географически.
Таким образом, в результате проведенных исследований можно заключить следующее.
-
1. Концентрации Cd в ДО рек Печора, Левая Березовая, Екатерингофка, Жданов-
- ка и Карповка превышают (в ряде случаев до 381 раз) содержание данного элемента в земной коре. Антропогенный вклад в накопление Cd в ДО участков рек, протека-
- ющих в черте города, происходит за счет выбросов промышленных предприятий.
-
2. Высокие концентрации Cd (до 49,6 мг/кг), скорее всего, генетически связаны не только с техногенными причинами, но и с минералами Cd, распространенными на исследуемых территориях. 3. При изучении содержания ТМ в ДО следует учитывать региональные особенности, связанные как с геохимическими характеристиками территорий, так и с представленными в исследуемых населенных пунктах видами промышленности.
Список литературы Сравнительная характеристика содержания тяжелых металлов в донных отложениях некоторых северных рек
- Виноградов А. П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. - 1962, вып. 7. - С. 555-571.
- Касимов Н.С., Корляков И.Д., Кошелева Н.Е. Распределение и факторы аккумуляции тяжелых металлов и металлоидов в речных донных отложениях на территории г. Улан-Удэ // Вестник РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. Т. 25. - 2017, № 3. - С. 380-395.
- Корженевский Б.И., Толкачев Г.Ю., Ильина Т.А., Коломийцев Н.В. Основные принципы мониторинга загрязнения большой реки (на примере бассейна реки Волги) // СтройМного. - 2017, № 2 (7). - Интернет-ресурс. Режим доступа: http://stroymnogo.com/science/tech/osnovnye-printsipy-monitoringa-zagr
- Кошельков А.М., Матюшкина Л.А. Оценка химического загрязнения почв водоохранных зон малых рек города Хабаровска // Региональные проблемы. Т. 21. - 2018, № 2. - С. 76-85. - DOI: 10.31433/1605-220X-2018-21-2-76-85
- Максимова А.М., Нестеров Д.А. Экологические проблемы малых водотоков // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. - 2014, № 165. - С. 132-138.
- Новиков М.А., Титов О.В., Жилин А.Ю. Содержание металлов в донных отложениях центральной части Печорского моря в современный период // Вестник МГТУ. Т. 22. - 2019, № 1. - С. 188-198. -
- DOI: 10.21443/1560-9278-2019-22-1-188-198
- Опекунов А.Ю., Митрофанова Е.С., Опекунова М.Г. Техногенная трансформация состава донных отложений рек и каналов Санкт-Петербурга // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. - 2017, № 4. - С. 48-61.
- Слуковский З.И. Геоэкологическая оценка состояния малых рек крупного промышленного города по данным о содержании тяжелых металлов в донных отложениях // Метеорология и гидрология. - 2015, № 6. - С. 81-88.
- Уварова В.И. Оценка химического состава воды и донных отложений р. Надым // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. - 2011, № 11. - С. 143-153.
- Чемагин А.А. Распределение тяжелых металлов в донных отложениях в районе горнослиинкинской зимовальной русловой ямы в летне-осенний период // Современные проблемы науки и образования. - 2016, № 5. - Интернет-ресурс. Режим доступа: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=25254 (30.01.2020)
- Rudnick R.L., Gao S. Composition of the continental crust // Treatise on Geochemistry / Eds.: H.D. Holland, K.K. Turekian. Vol. 3. The Crust. - Elsevier Ltd, 2003. - P. 1-64. -
- DOI: 10.1016/B0-08-043751-6/03016-4
