CC BY
13
дат географических наук, старший научный RAS, Makhachkala, Russia; e-mail: vovanov-
сотрудник, Институт геологии ДФИЦ РАН, [email protected]
Махачкала, Россия; e-mail: Sadrudin I. Isakov, Researcher, Institute of
[email protected] Geology, DFRC RAS, Makhachkala, Russia; e-
Исаков Садрудин Исакович, научный со- mail: [email protected] трудник, Институт геологии ДФИЦ РАН, Махачкала, Россия; e-mail: isа[email protected]
Received 12.03.2020.
Принята в печать 12.03.2020 г.
Науки о Земле / Earth Science Оригинальная статья / Original Article УДК 556.531.4 + 556.535.8 DOI: 10.31161/1995-0675-2020-14-1-106-111
Динамика содержания цинка в водах основных рек Центрального и Западного Кавказа в зависимости от абсолютной высоты
расположения створов
© 2020 Реутова Н. В., Дреева Ф. Р., Реутова Т. В., Хутуев А. М.
Центр географических исследований Кабардино-Балкарского научного центра РАН
Нальчик, Россия; e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]
РЕЗЮМЕ. Целью данной работы является изучение закономерностей изменения концентраций цинка в речных водах в зависимости от высотности расположения створов. Методы. Объектами исследования были пять основных рек Центрального и Западного Кавказа, относящиеся к бассейнам Азовского (р. Кубань) и Каспийского морей (рр. Малка, Баксан, Чегем и Черек). Отбор проб проводили ежегодно с 2013 по 2018 г. в период интенсивного таяния ледников. Определение концентраций тяжелых металлов проводили с использованием метода атомно-абсорбционной спектрометрии. Результаты. Приведены данные по содержанию цинка в речных водах на различных высотах над уровнем моря. Выводы. Концентрации цинка в речной воде в большей степени зависят от наличия соответствующих месторождений и геохимических аномалий, чем от высоты расположения створов; в целом прослеживается тенденция к закономерному снижению концентраций цинка с уменьшением высоты над уровнем моря.
Ключевые слова: поверхностные воды, тяжелые металлы, концентрации цинка.
Формат цитирования: Реутова Н. В., Дреева Ф. Р., Реутова Т. В., Хутуев А. М. Динамика содержания цинка в водах основных рек Центрального и Западного Кавказа в зависимости от абсолютной высоты расположения створов // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2020. Т. 14. № 1. С. 106-111. DOI: 10.31161/1995-0675-2020-14-1-106-111
Zinc Content in the Main Rivers of the Central and West Caucasus Depending on the Absolute Altitude of Sections Location
© 2020 Nina V. Reutova, Fatima R. Dreeva, Tatyana V. Reutova, Akhyed M. Khutuev
Center for Geographical Research, Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS
Nalchik, Russia; e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]
ABSTRACT. The aim of the paper is to study the regularities of changes in zinc concentrations in river waters depending on the altitude of the sections location. Methods. The objects of study were five main rivers of the Central and West Caucasus belonging to the basins of the Azov (the Kuban River) and Caspian seas (the Malka, Baksan, Chegem and Cherek rivers). Sampling was carried out annually from 2013 to 2018 during the period of intensive melting of glaciers. Determination of heavy metals concentration was carried out using the method of atomic absorption spectrometry. Results. We presented data on the zinc content in river waters in various altitudinal zones. Conclusions. Zinc concentrations in river water depend more on the presence of relevant deposits and geochemical anomalies than on height of the sections. In general, there is a tendency towards a natural decrease in zinc concentrations with a decrease in altitude.
Keywords: surface waters, heavy metals, zinc concentrations.
For citation: Reutova N. V., Dreeva F. R., Reutova T. V., Khutuev A. M. Zinc Content in the Main Rivers of the Central and West Caucasus Depending on the Absolute Altitude of Sections Location. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2020. Vol. 14. No. 1. Pp. 106-111. DOI: 10.31161/1995-0675-2020-14-1-106-111 (In Russian)
Естественные и точные науки ••• 107
Natural and Exact Sciences •••
Введение
Цинк является третьим микроэлементом (после железа и алюминия) по распространенности в речных водах. Он относится к группе наиболее важных биологически активных элементов, поскольку входит в состав почти 400 различных ферментов, участвующих в процессах синтеза и обмена белков, жиров и углеводов. Повышенные концентрации этого металла являются токсичными особенно для гидробионтов. Таким образом, как избыток, так и недостаток этого элемента для живых организмов является неблагоприятным фактором. Основными источниками поступления цинка в организм является питьевая вода и продукты питания. Поскольку очистка питьевых вод от тяжелых металлов не производится, изучение их содержания в природных водах является совершенно необходимым.
Основным природным источником поступления цинка в поверхностные воды являются процессы химического выветривания горных пород и минералов, сопровождающиеся их растворением, и антропогенное загрязнение.
Проблемам изучения химического состава речных вод Северного Кавказа посвящено большое количество работ [9-11]. Эти фундаментальные работы посвящены в основном изучению химического состава вод в низкогорной и равнинной зонах.
Значительная часть работ по изучению рек горных районов посвящена исследованию антропогенного влияния [1; 6-8]. Имеются единичные работы по изучению химического состава вод высокогорных районов, основанные на результатах разовых обследований [2-4].
Целью данной работы является изучение закономерностей изменения концентраций цинка в речных водах в зависимости от высотности расположения створов.
Материалы и методы исследования
Объектами исследования были пять основных рек Центрального и Западного Кавказа, относящиеся к бассейнам Черного и Каспийского морей. Это горный участок р. Кубань, расположенный на территории Карачаево-Черкессии, а также четыре реки (рр. Малка, Баксан, Чегем и Че-рек), принадлежащие к бассейну р. Терек и расположенные на территории Кабардино-Балкарии. Верхние створы находились на расстоянии 2-7 км от края ледников в зависимости от степени доступности. Нижние створы - на расстоянии 100 и более км от истока при выходе на равнину.
Отбор проб проводили ежегодно с 2013 по 2018 г. в период интенсивного таяния ледников (конец июня, июль, август). Отбор, обработку и консервацию проб осуществляли в соответствии с действующим ГОСТ 31861-2012 [5]. Определение концентраций тяжелых металлов (ТМ) про-
водили с использованием метода атомно-абсорбционной спектрометрии в соответствии с ГОСТ 31861-2012 и «Методикой выполнения измерений массовых концентраций Al, Ba, Be, V, Fe, Cd, Co, Li, Mn, Cu, Mo, As, Ni, Sn, Pb, Se, Sr, Ti, Cr, Zn в природных и сточных водах методом атомно-абсорбционной спектроскопии с использованием атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомиза-цией «МГА-915». ПНД Ф 14.1:2.253-09.
Статистическую обработку данных проводили с использованием программы Excel. Вычисляли средние концентрации и коэффициенты вариации.
Картосхема расположения пунктов отбора проб приведена на рисунке 1. Номера створов на рисунке и в таблице совпадают.
Рис. 1. Картосхема пунктов расположения створов
Результаты и их обсуждение
В этой работе мы приводим данные только по основным рекам без учета их притоков, что позволяет выявить возможные закономерности в изменении содержания цинка в речных водах в зависимости от высотно-климатического пояса. Эти данные приведены в таблице.
Высоты более 2000 м над уровнем моря считаются высокогорьем. Это самые верховья и истоки изученных рек. В этом регионе в трех реках - Кубань, Малка и Бак-сан, берущих свое начало со склонов Эльбруса, концентрации цинка заметно выше, чем в рр. Чегем и Черек, которые берут свое начало с ледников Главного Кавказского хребта. Особый интерес представляет р. Баксан. В силу доступности одного из ледников, с которых берут свое начало
истоки этой реки, была возможность оценить содержание цинка в талых потоках, стекающих по поверхности ледника Гара-баши (высоты 4800 м и 4500 м) и из ручьев, текущих по склонам г. Эльбрус (высоты 3500 м и 3000 м). Как видно из таблицы, содержание цинка в этих потоках меньше, чем в речной воде.
К среднегорью относятся районы, расположенные на высотах от 500 до 2000 м над уровнем моря. Здесь на обследуемых реках расположено 15 створов. В этом регионе наибольшими концентрациями цинка отличается р. Кубань. Следует отметить, что в бассейне р. Кубань находится ныне неразрабатываемое свинцово-цинковое месторождение [13], которое разрабатывалось шахтным способом и далее проводилось обогащение руды на комбинате в пос. Эльбрус-ский. Отвалы комбината расположены на 55-м км течения р. Кубань.
На втором месте по содержанию цинка находится р. Малка. В среднем течении реки имеет место геохимическая аномалия, характеризующаяся повышенным содержанием меди, свинца и цинка [12]. Возможно, этим и объясняется повышенное содержание цинка в речной воде этого района. В воде остальных трех рек концентрации цинка меньше, чем в водах Кубани и Малки.
Низкогорные районы расположены на высотах от 200 до 500 м над уровнем моря. На этих высотах расположено немного створов (на р. Малка их нет). Практически на всех этих створах в речной воде содержание цинка минимальное.
В целом следует отметить, что все изученные реки характеризуются повышенным содержанием цинка. Более чем в 90 % проб его содержание было выше ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Для рр. Кубань, Малка и Баксан, берущих свое начало со склонов Эльбруса, концентрации цинка были выше кларка для речных вод.
Если говорить о закономерностях изменения концентраций цинка от высокогорного пояса до низкогорного, то четкое снижение концентраций прослеживается для р. Чегем. Для р. Черек (Балкарский) эта закономерность также хорошо прослеживается, выпадает только створ на 58 км, где средние концентрации составили 23 мкг/л. Такое повышенное содержание обусловлено одной пробой 2017 г., когда концентрация цинка в воде составила 65
Естественные и точные науки ••• 109
Natural and Exact Sciences •••
мкг/л. Если не учитывать эту однократную высокую концентрацию, то и на этой реке содержание цинка закономерно снижается с уменьшением высоты над уровнем моря. На р. Кубань такая закономерность тоже в целом прослеживается. Ее несколько изменяет наличие медно-цинкового месторождения. Совсем не укладываются в эту закономерность две из пяти обследованных рек. Это Малка и Баксан. Но р. Малка была нами обследована только до высоты немного менее 700 м над уровнем моря. Возможно, на равнине и в водах этой реки концентрации цинка будут ниже. Этот вопрос требует дальнейшего изучения.
Среднее соде (коэ( Расстояние от истока (км)
№
Таблица
эжание цинка в речной воде )фициент вариации)
Высота над уровнем моря (м)
р. Кубань
С, мкг/л (коэффициент вариации^
1 7,5 2177 31,30 (0,32)
2 18,2 1733 22,28*
3 20,7 1591 43,97 (0,40)
4 31,1 1513 31,53 (0,92)
5 38,3 1350 28,55 (0,94)
6 54,5 1172 30,93 (0,62)
7 89,0 850 22,01 (0,80)
8 150,0 310 9,22 (0,88)
р. Малка
1 10,6 2550 13,33*
2 12,4 2362 23,58 (0,39)
3 15,7 2008 28,07 (0,95)
4 65,6 950 12,88*
5 79,1 802 33,02 (0,87)
6 93,6 679 21,49 (0,35)
р. Баксан
1 0 4800 11,24 (0,94)
2 0 4500 8,51 (0,56)
3 0 3800 15,31 (1,16)
4 0 3000 10,36 (0,95)
5 3,3 2500 26,72 (1,04)
6 8,1 2100 7,55 (1,45)
7 17,7 1800 19,87 (0,85)
8 35,3 1466 18,96 (1,05)
9 59,4 1094 15,42 (0,61)
10 76,2 877 23,58 (0,39)
11 112,3 515 22,51 (0,82)
р. Чегем
1 8,9 2074 14,48 (0,28)
2 14,7 1862 15,20 (0,22)
3 19,3 1655 10,91 (0,85)
4 29,1 1519 10,06 (0,56)
5 55,8 952 6,72 (0,87)
6 70,2 750 5,97 (1,55)
7 88,7 480 5,61 (0,82)
р. Черек (Балкарский)
1 11,1 1600 18,45*
2 17,8 1383 14,18 (0,49)
3 25,6 1160 10,90 (0,56)
4 32,7 1035 15,05 (0,78)
5 43,8 833 9,31 (0,63)
6 58,0 653 23,04 (1,04)
7 82,2 391 6,36 (1,16)
ПД \питьев. 5000
ПДКрыбхоз. 10
Кларки речной воды 20
* - пробы отбирались однократно
Заключение
Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:
1) динамика концентраций цинка в речной воде в большей степени зависит от наличия соответствующих месторождений и геохимических аномалий, чем от высоты расположения створов;
2) в целом прослеживается тенденция к закономерному снижению концентраций этого элемента с уменьшением высоты над уровнем моря.
Литература
1. Винокуров С. Ф., Гурбанов А. Г., Богатиков О. А., Карамурзов Б. С., Газеев В. М., Лексин А. Б., Шевченко А. В., Долов С. М., Дударов З. И., Гурбанова О. А. Сезонные колебания концентраций макро- и микроэлементов и формы их миграции в поверхностных водотоках в районе деятельности Тырныаузского вольфрамово-молибденового комбината (Кабардино-Балкарская Республика, РФ) // Вестник Влади-
кавказского научного центра. 2016. Т. 16. № 2. С. 55-63.
2. Газаев М. А., Жинжакова Л. З., Агоева Э. А., Газаев М. М. Исследование содержания микропримесей в водах летнего паводка реки Черек Безенгийский // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2013. № 4 (54). С. 82-86.
3. Газаев М. А., Агоева Э. А., Жинжакова Л. З. Сравнительный анализ речных вод высокогорной
зоны Баксанского и Черекского ущелий // Вода: химия и экология. 2014. № 6 (72). С. 3-7.
4. Газаев Х.-М. М., Иттиев А. Б., Газаев М. А., Агоева Э. А. Микроэлементы в поверхностных водах Чегемского ущелья // Вестник Забайкальского государственного университета. 2018. № 8. С. 16-28.
5. ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб: дата введения 2014.01.01. М.: Стандартинформ, 2019. 32 с.
6. Гурбанов А. Г., Винокуров С. Ф., Лексин А. Б., Цуканова Л. Е., Шевченко А. В., Дударов З. И., Гурбанова О. А. Новые данные о геохимических особенностях вод реки Баксан района деятельности Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината (Кабардино-Балкарская Республика) // Вестник Владикавказского научного центра. 2017. Т. 2017. № 1. С. 46-57.
7. Дега Н. С., Онищенко В. В., Шидаков А. К., Логвиненко О. А. Опыт геомоделирования гидрохимической структуры поверхностных вод р. Кубани в Карачаево-Черкесской Республике // Мониторинг. Наука и технологии. 2016. № 2 (27). С. 55-59.
8. Дега Н. С., Онищенко В. В., Узденова Х. И., Шидаков А. К. Динамика гидрохимиче-
O. A., Karamurzov B. S., Gazeev V. M., Leksin A. B., Shevchenko A. V., Dolov S. M., Dudarov Z. I., Gurbanova O. A. Seasonal fluctuations in concentrations of macro and microelements and their migration forms in surface watercourses in the area of activity in Tyrnyaez Tungsten-Molybdenum Combine (Kabardino-Balkarian Republic, RF) Vestnik Vladikavkazskogo nauchnogo tsentra [Journal of Vladikavkaz Scientific Center]. 2016. Vol. 16. No. 2. Pp. 55-63. (In Russian)
2. Gazaev M. A., Zhinzhakova L. Z., Agoeva E. A., Gazaev M. M. The study of the microprine content in the waters of the summer flood of the Cherek Bezengiyskiy River. Izvestiya Kabardino-Balkarskogo nauchnogo tsentra RAN [Proceedings of Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2013. No. 4 (54). Pp. 82-86. (In Russian)
3. Gazaev M. A., Agoeva E. A., Zhinzhakova L. Z. Comparative analysis of the river waters in the high-mountain zone of the Baksan and Cherek Gorges. Voda: khimiya i ekologiya [Water: Chemistry and Ecology]. 2014. No. 6 (72). Pp. 37. (In Russian)
4. Gazaev Kh.-M. M., Ittiev A. B., Gazaev M. A., Agoeva E. A. Microelements in the surface waters of the Chegem Gorge. Vestnik Zabaykal'skogo gosudarstvennogo universiteta [Journal of Trans-
ской структуры реки Кубани в антропогенной зоне ледникового питания Карачаево-Черкесской Республики // Проблемы региональной экологии. 2015. № 3. С. 92-99.
9. Лурье П. М., Панов В. Д., Ткаченко Ю. Ю. Река Кубань. Гидрография и режим стока. СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. 498 с.
10. Никаноров А. М. Региональная гидрохимия. Ростов-на-Дону: Изд-во «НОК», 2011. 388 с.
11. Панов В. Д., Базелюк А. А., Лурье П. М. Река Терек. Гидрография и режим стока. Ростов-на-Дону: Донской издательский дом, 2015. 607 с.
12. Актуализированные ГИС-пакеты оперативной геологической информации (ГИС-Атлас «Недра России») [Электронный ресурс]. URL: http://atlaspacket.vsegei.rU/#62996c303138be b27 (дата обращения 20.02.2020).
13. Минералы и месторождения России и стран ближнего зарубежья. Эльбрусское (Pb-Zn) месторождение, Карачаевский район, Карачаево-Черкесия, Северный Кавказ, Россия [Электронный ресурс]. URL: http://webmineral.ru/deposits/item.php7icN990 (дата обращения 20.02.2020).
(In Russian)
5. GOST 31861-2012 Voda. Obshchie trebo-vaniya k otboru prob: data vvedeniya 2014.01.01 [State Standard of the Russian Federation 31861-2012 water. General Requirements for Sampling: Date of Introduction 2014.01.01]. Moscow, Starotinform Publ., 2019. 32 p. (In Russian)
6. Gurbanov A. G., Vinokurov S. F., Leksin A. B., Tsukanova L. E., Shevchenko A. V., Dudarov Z. I., Gurbanova O. A. New data on the geochemi-cal features of the Baksan River water in Tyrnyauz Tungsten-Molybdenum Combine (Kabardino-Balkarian Republic). Vestnik Vladikavkazskogo nauchnogo tsentra [Journal of Vladikavkaz Scientific Center]. 2017. Vol. 2017. No. 1. Pp. 46-57. (In Russian)
7. Dega N. S., Onishchenko V. V., Shidakov A. K., Logvinenko O. A. Experience in geomodel-ing the hydrochemical structure of the surface waters of the Kuban River in the Karachay-Cherkess Republic. Monitoring. Nauka i tekhnologii [Monitoring. Science and Technology]. 2016. No. 2 (27). Pp. 55-59. (In Russian)
8. Dega N. S., Onishchenko V. V., Uzdenova Kh. I., Shidakov A. K. Dynamics of the Kuban River hydrochemical structure in the anthropogenic zone of glacial feeding in the Karachay-Cherkess
References
1. Vinokurov S. F., Gurbanov A. G., Bogatikov Baikal State University]. 2018. No. 8. Pp. 16-28.
Естественные и точные науки ••• 111
Natural and Exact Sciences •••
Republic. Problemy regional'noy ekologii [Problems of Regional Ecology]. 2015. No. 3. Pp. 9299. (In Russian)
9. Lur'e P. M., Panov V. D., Tkachenko Yu. Yu. Reka Kuban'. Gidrografiya i rezhim stoka [The Kuban River. Hydrography and Flow Regime]. St. Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 2005. 498 p. (In Russian)
10. Nikanorov A. M. Regional'naya gidrokhimiya [Regional Hydrochemistry]. Rostov-on-Don, NOK Publ., 2011. 388 p. (In Russian)
11. Panov V. D., Bazelyuk A. A., Lur'e P. M. Reka Terek. Gidrografiya i rezhim stoka [The Terek River. Hydrography and Flow Regime]. Rostov-on-Don, Donskoy Publ., 2015. 607 p. (In Russian)
12. Aktualizirovannye GIS-pakety operativnoy geologicheskoy informatsii (GIS-Atlas «Nedra
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации
Реутова Нина Васильевна, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, Центр географических исследований Кабардино-Балкарского научного центра Российской академии наук (Центр географических исследований КБНЦ РАН), Нальчик-Долинск, Россия; e-mail: [email protected]
Дреева Фатима Робертовна, младший научный сотрудник, Центр географических исследований КБНЦ РАН, Нальчик-Долинск, Россия; e-mail: [email protected]
Реутова Татьяна Васильевна, старший научный сотрудник, Центр географических исследований КБНЦ РАН, Нальчик-Долинск, Россия; e-mail: [email protected]
Хутуев Ахъед Махмутович, младший научный сотрудник, Центр географических исследований КБНЦ РАН, Нальчик-Долинск, Россия; e-mail: [email protected]
Принята в печать 25.02.2020 г.
Rossii») [Updated GIS-Packages of Operational Geological Information (GIS-Atlas "Nedra of Russia")]. Available at: http://atlaspacket.vsegei.rU/#62996c303138be b27 (accessed 20.01.2020). (In Russian)
13. Mineraly i mestorozhdeniya Rossii i stran blizhnego zarubezh'ya. El'brusskoe (Pb-Zn) mes-torozhdenie, Karachaevskiy rayon, Karachaevo-Cherkesiya, Severnyy Kavkaz, Rossiya [Minerals and Deposits of Russia and Neighboring Countries. Elbrusskoe (Pb-Zn) Deposit, Karachaevskiy District, Karachay-Cherkessia, North Caucasus, Russia]. Available at:
http://webmineral.ru/deposits/item.php?id=990 (accessed 20.01.2020). (In Russian)
INFORMATION ABOUT AUTHORS Affiliations Nina V. Reutova, Doctor of Biology, Leading Researcher, Center for Geographical Research, Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, (Center for Geographical Research KBSC RAS), Nalchik-Dolinsk, Russia; e-mail: [email protected]
Fatima R. Dreeva, Junior Researcher, Center for Geographical Research KBSC RAS, Nalchik-Dolinsk, Russia; e-mail: [email protected]
Tatyana V. Reutova, Senior Researcher, Center for Geographical Research KBSC RAS, Nal-chik-Dolinsk, Russia; e-mail: [email protected] Akhyed M. Khutuev, Junior Researcher, Center for Geographical Research KBSC RAS, Nalchik-Dolinsk, Russia; e-mail: [email protected]
Received 25.02.2020.
