ИССЛЕДОВАНИЕ РЕКИ ХАЗНИДОН НА СОДЕРЖАНИЕ КАТИОНОВ D- И F- ЭЛЕМЕНТОВ

Конгапшев Аскер Анибальевич; Кертиева Лиана Эдуардовна; Бетрозов Тимирлан Муратович; Бажева Рима Чамаловна; Хараев Арсен Мухамедович

Химические науки / Chemical Science Оригинальная статья / Original Article УДК 54.061+543.33+556.514 DOI: 10.31161/1995-0675-2019-13-1-22-28

Исследование реки Хазнидон на содержание катионов d- и f- элементов

Бажева Р. Ч. 1, Хараев А. М. 1

1 Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова, Нальчик, Россия; e-mail: asker.kongapshev.93@gmail.com;

r.bazheva@mail.ru; am_charaev@mail.ru 2 Республиканский эколого-биологический центр Министерства просвещения, науки и по делам молодежи КБР Нальчик, Россия; e-mail: asker.kongapshev.93@gmail.com;

kertieva.liana@rdebc.ru; betroz.timit@mail.ru

РЕЗЮМЕ. Целью данной статьи является исследование реки Хазнидон на содержание d- и f- элементов. Методом анализа был выбран рентгенофлуоресцентный. Исследования проводились в центре коллективного пользования «Рентгеновская диагностика материалов» Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова на спектрометре рентгеновском сканирующем кристалл-дифракционном «СПЕКТРОСКАН МАКС-GV». Результаты. Анализ полученных данных показал, что в реке Хазнидон содержится много катионов d- и f- элементов. Вывод. Река Хазнидон впервые была исследована на содержание катионов d- и f- элементов и полученные результаты могут использоваться при дальнейшем изучении Хазнидонского ущелья. Полученные данные могут быть использованы при планировании предприятий сельского хозяйства (организации аквапарка при разведении карпа).

Ключевые слова: река Хазнидон, рентгенофлуоресцентный анализ, d- и f- элементы, качественный анализ.

Формат цитирования: Конгапшев А. А., Кертиева Л. Э., Бетрозов Т. М., Бажева Р. Ч., Хараев А. М. Исследование реки Хазнидон на содержание катионов d- и f- элементов // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. Т. 13. № 2. С. 22-28. DOI: 10.31161/1995-0675-2019-13-1-22-28_

Exploration of the Khaznidon River for the Content of Cations of d- and f- Elements

1 Kh. M. Berbekov Kabardino-Balkarian State University, Nalchik, Russia; e-mail: asker.kongapshev.93@gmail.com;

r.bazheva@mail.ru; am_charaev@mail.ru 2 Republican Ecological and Biological Center of the Ministry of Education, Science and Youth Affairs, Kabardino-Balkaria Nalchik, Russia; e-mail: asker.kongapshev.93@gmail.com;

kertieva.liana@rdebc.ru; betroz.timit@mail.ru

ABSTRACT. The aim of the article is to study the Khaznidon River for the content of d- and f- elements. Method of the analysis is X-ray fluorescence. The research was conducted at the center for collective use "X-ray diagnostics of materials" of Kh. M. Berbekov Kabardino-Balkarian state University on the "SPEC-

Естественные и точные науки •

Natural and Exact Sciences •••

TROSCAN MAX-GV" X-ray scanning crystal-diffraction spectrometer. Results. Analysis of the data obtained showed that the Khaznidon River contains many cations of d- and f- elements. Conclusion. The Khaznidon River was investigated for the content of cations of d- and f-elements for the first time and the results can be used in further study of the Khaznidon Gorge. The obtained data can be used in the planning of agricultural enterprises (organization of water park for carp breeding).

Keywords: the Khaznidon River, X-ray fluorescence analysis, d- and f- elements, qualitative analysis.

For citation: Kongapshev A. A., Kertieva L. E., Betrosov T. M., Bazheva R. Ch., Kharaev A. M. Exploration of the Khaznidon River for the Content of Cations of d- and f- Elements. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2019. Vol. 13. No. 1. Pp. 22-28. DOI: 10.31161/1995-06752019-13-1-22-28 (In Russian)

Введение

Тема воды и ее химического состава во все времена является важной частью всех наук. Большой интерес представляет элементный состав воды, так как именно им определяется польза и вред, которые может причинить вода в результате химических реакций, попадая в организм человека [47]. Особенно остро организм реагирует на изменение концентрации микроэлементов. Установлено, что образование раковых клеток связано с изменением концентрации цинка, изменение концентрации цинка в сыворотке крови связано с протеканием заболевания печени и селезенки, а концентрация кобальта - заболевание сердеч-

ных мышц, никеля - свертывание крови [1-3; 8-9].

Задачи исследования:

- изучение методов определения элементного состава воды;

- изучение основ рентгенофлуорес-центного метода анализа;

- отбор проб с бассейна реки Хазнидон (Хазнидонское ущелье);

- определение ^ и ^ элементов в реке Хазнидон.

Описание места исследования. Хазнидон (осет. Хазнидон - вода изоби-лия/богат-ства, карач.-балк. Хызны-суу) -река в Кабардино-Балкарии и Северной Осетии. Данные водного реестра представлены в табл. 1 и на рис. 1.

Рис. 1. Детальная схема местонахождения р. Урух и р. Хазнидон [4]

24 ••• Известия ДГПУ. Т. 13. № 1. 2019 ••• DSPU JOURNAL. Vol. 13. No. 1. 2019

Таблица 1 Данные водного реестра Река Хазнидон [4]

Код водного объекта 07020000412108200003914

Длина водотока 42 км

Водосборная площадь 232 км2

Код по гидрологической изученности 108200391

Номер тома по ГИ 8

Выпуск по Г И 2

Отбор проб проводился согласно ГОСТ Р 51592-2000, ИСО 5667/6-2005, ИСО 5667/41987, ИСО 5667/3-2003, ГОСТ 17.1.5.05-85, данные по пробам занесены в табл. 2. Пробы были взяты из озера Тоторс, которое находится на перевале Тоторс, из родников и рек со склонов горы Хазнибаши.

Таблица 2 Пробы бассейна реки Хазнидон

№ пробы Тип питания источника Высота, м Точка сбора пробы

1 родниковый 1000 Правый берег р. Хазнидон

2 смешанный 1000 р. Хазнидон

3 смешанный 1000 р. Лахумедон

4 родниковый 2600 оз. Тоторс, левый берег реки

5 родниковый 2600 оз. Тоторс, левый берег реки

6 смешанный 1700 Место слияния родниковой воды с рекой

7 родниковый 2400 Правый берег реки, склон горы Хазнибаши

8 родниковый 2500 Правый берег реки, склон горы Хазнибаши

9 смешанный 1000 Слияние рек Лахумедон и Хазнидон

Материалы и методы Меотдом анализа - рентгенофлуорес-центный. Исследования проводились в центре коллективного пользования «Рентгеновская диагностика материалов» Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова на спектрометре рентгеновском сканирующем кристалл-дифракционном «СПЕКТРОСКАН МАКС-GV». Важной особенностью прибора является то, что прибор автоматизированный и предназначен для элементного анализа химического состава твердых, жидких, порошковых образцов, а также пленок и фильтров. Анализ проводится без разрушения исходного материала [2; 10; 11]. В результате взаимодействия рентгеновского излучения с веществом в исследуемом образце возникает вторичное флуоресцентное излучение, в спектре которого присутствуют характеристические линии тех элементов, которые входят в состав образца. Наличие в спектре линий данного элемента свидетельствует о присутствии его в образце, а интенсивность этих линий позволяет судить о концентрации элементов. Интенсивность характеристической линии элемента тем больше, чем выше концентрация этого элемента в образце. Результаты и обсуждение Анализ полученных данных показал, что в реке Хазнидон содержится большое количество катионов ^ и ^ элементов, в частности, из ^ элементов в образцах обнаружены катионы палладия Pd, цинка Zn, меди Си, железа Fe, гафния Ш, осмия Os, никеля №, циркония Zr, иттрия Y, золота Au, молибдена Mo, галлия Ga, сурьмы Sb, титана Т^ родия Rh, рения Re, вольфрама W, олова Sn, ниобия скандия Sc, платины Pt; из ^ элементов-катионы лантана La, тербия ТЪ, гольмия Но, иттербия УЪ, диспрозия Dy, эрбия Er, тулия Тт, самария Sm, европия Ей, лютеция Lu, церия Се, гадолиния Gd. Больший интерес представляют пробы 2, 5, 6, 8, 9. В этих пробах элементный диапазон очень широкий, наблюдается более густое скопление катионов разных элементов из d- и ^ элементов. В остальных пробах более скудный элементный состав или же все катионы из одной группы элементов. В связи с этим рассмотрим более подробный анализ некоторых проб.

Естественные и точные науки •

Natural and Exact Sciences •••

Проба 2-2.

40kV 0.99mA 0.156s LiF200(2) M,mA Line I,cps R,mA

2605.9 Pt LA1 225.8 -20.3

2657.4 Hf LB2 239.9 4.6

2672.7 Pt LA2 149.5 24.1

2707.8 Hf LB3 183.5 1.8

2731.0 Hf LB1 176.4 -17.2

2787.9 Cu KB 406.0 3.1

3085.9 Cu KA 833.2 2.1

3119.9 Hf LA1 334.2 -19.3

3138.0 Ho LB2 276.5 3.6

3150.4 Hf LA2 286.1 -10.6

3318.7 Ho LB1 153.3 23.

Проба 5-2.

40kV 0.99mA 0.156s LiF200(2)

M,mA Line I,cps R,mA

1219.9 Rh KA 410.8 -9.5

2608.8 Tm LG1 189.3 -22.0

2704.6 Er LG1 168.2 -25.2

2922.6 Tm LB2 177.8 -5.6

2943.6 Dy LG1 187.4 -1.8

3041.4 Er LB2 170.1 13.6

3087.1 Tm LB1 1055.8 26.1

3131.8 Ho LB2 354.3 -2.6

3190.6 Gd LG1 204.7 5.6

3233.6 Ho LB3 175.2 -7.0

3270.9 Dy LB2 120.0 23.5

На рис. 2 и 3 представлены результаты рентгенофлуоресцентного анализа проб воды № 2 и № 5.

500 1 000 1500 2000 2500

Wavelength, mA

Рис. 2. Рентгенофлуоресцентный анализ пробы воды № 2

Wavelength, гпА

Рис. 3. Рентгенофлуоресцентный анализ пробы воды № 5

Анализируя графики исследования проб № 2 и 5, можно сделать вывод, что длина волны флуоресцентного излучения увеличивается с уменьшением атомного номера соответствующего элемента. Это означает, что чем легче интересующий нас химический элемент, тем с меньшей глубины образца его излучение способно выйти.

Проба 3-2.

40kV 0.99mA 0.156s LiF200(2) M,mA Line I,cps R,mA

2549.0 Au LA1 216.9 -4.0

2788.9 Cu KB 3086.3 Cu KA 3319.2 Ni KA

188.1 4.1 853.7 2.5 102.7 0.6

Проба 7-1.

40kV 0.99mA 0.080s LiF200(1)

M,mA Line I,cps R,mA

1395.4 Cu KB 862.3 3.0

1442.7 Zn KA 638.3 6.2

1765.5 Fe KB 366.7 8.8

1939.8 Fe KA 967.5 2.4

2000 Wavelength, mA

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Рентгенофлуоресцентный анализ пробы воды №3

Качественный анализ проб проводился сравнением полученного спектра кванта флуоресцентного излучения образцов с наиболее характеристическими пиками с

табличными значениями этих величин в соответствующем атласе спектральных линий ряда известных элементов.

Wavelength, mA

Рис. 5. Рентгенофлуоресцентный анализ пробы воды № 7

Естественные и точные науки ••• 27

Natural and Exact Sciences •••

Как видно из рис. 2-5 наиболее характеристические пики имеют Ка и Кр излучения.

Заключение

После обсуждения можно сделать следующие выводы:

1) В реке Хазнидон содержится много микроэлементов из групп ^ и ^ элементов; в частности, практически во всех пробах содержатся: из ^ элементов - катионы палладия Р^ цинка 2и, меди Си, железа Бе; из ^ элементов - катионы лантана Ьа, тербия ТЬ, гольмия Но, иттербия УЬ, диспрозия Бу.

1. Алексеенко В. А. Геоэкология: экологическая геохимия. Ростов-на-Дону: Феникс, 2018. 124 с.

2. Андреев С. Б. Рентгенофлуоресцентный метод анализа: методические указания к лабораторным работам. С-Пб.: СПГТУРП, 2008. 33 с.

3. Гадзаонов Р. Х., Габеева А. Р. Физико-химический состав горной реки Хазнидон и его использование в организации аквапарка при разведении карпа // Известия Горского государственного аграрного университета. 2013. Т. 50. № 4. С. 113-115.

4. Дреева Ф. Р. Особенности распределения микроэлементов в горных реках Кабардино-Балкарии под влиянием природных и антропогенных источников: дис. ... канд. геогр. наук. Ростов-на-Дону, 2019. 130 с.

5. Назарова А. А., Боева Л. В., Селютина Е. Л. Отбор проб поверхностных вод суши и очищен-

1. Alekseenko V. A. Geoekologiya: ekologiches-kaya geokhimiya [Geoecology: ecological geochemistry]. Rostov-on-Don, Feniks Publ., 2018. 124 p. (In Russian)

2. Andreev S. B. Rentgenofluorestsentnyy metod analiza: metodicheskie ukazaniya k labora-tornym rabotam [X-ray fluorescence analysis method: Recommended practices for the laboratory work]. Saint Petersburg, SPGTURP Publ., 2008. 33 p. (In Russian)

3. Gadzaonov R. Kh., Gabeeva A. R. Physico-chemical composition of the mountain Khaznidon River and its use in organizing an aquapark for carp breeding. Izvestiya Gorskogo gosudarstven-nogo agrarnogo universiteta [Proceedings of Gorsky State Agrarian University]. 2013. Vol. 50. No. 4. (In Russian)

4. Dreeva F. R. Osobennosti raspredeleniya mikroelementov v gornykh rekakh Kabardino-

2) Пробы, взятые на высоте 2500-2600 метров, по результатам анализа, обладают более обширным диапазоном элементного состава, в них содержатся катионы элементов как группы ^ элементов, так и группы ^ элементов.

3) Река Хазнидон впервые была исследована на содержание ^ и ^ элементов и полученные результаты могут использоваться при дальнейшем изучении Хазни-донского ущелья.

4) Полученные данные могут быть использованы при планировании предприятий сельского хозяйства.

ных сточных вод. Ростов-на-Дону: Росгидромет, 2012. 36 с.

6. Наумов Г. Б. Геохимия биосферы. М.: Академия, 2018. 352 с.

7. Перельман А. И. Атомы в природе: геохимия ландшафта. М.: Ленанд, 2017. 192 с.

8. Росин И. В., Томина Л. Д. Общая и неорганическая химия. Химия s-, p-, d-, f- элементов: учебник для академического бакалавриата: в 3 т. Т. 2. Москва: Юрайт, 2016. 492 с.

9. Савичев О. Г., Паромов В. В. Химический состав талых и речных вод бассейна реки Актру (Горный Алтай) // География и природные ресурсы. 2013. № 4. С. 94-100.

10. Соболев В. И. Рентгенофлуоресцентный анализ: методические указания. Томск: Изд-во ТПУ, 2014. 18 с.

11. Хрущева И. В., Щербакова В. И., Левано-ва Д. С. Общая и неорганическая химия: учебник. С-Пб.: Лань, 2016. 496 с.

Balkarii pod vliyaniem prirodnykh i antropogen-nykh istochnikov: dis. ... kand. geogr. nauk [Features of trace elements distribution in the mountain rivers of Kabardino-Balkaria under the influence of natural and anthropogenic sources: Ph.D. thesis (Geography)]. Rostov-on-Don, 2019. 130 p. (In Russian)

5. Nazarova A. A., Boeva L. V., Selyutina E. L. Otbor prob poverkhnostnykh vod sushi i ochishchennykh stochnykh vod [Sampling of surface water of land and treated wastewater]. Rostov-on-Don, Rosgidromet Publ., 2012. 36 p. (In Russian)

6. Naumov G. B. Geokhimiya biosfery [Geochemistry of the biosphere]. Moscow, Academy Publ., 2018. 352 p. (In Russian)

7. Perel'man A. I. Atomy v prirode: geokhimiya landshafta [Atoms in nature: Landscape Geochemistry]. Moscow, Lenand Publ., 2017. 192 p.

Литература

References

8. Rosin I. V., Tomina L. D. Obshchaya i neor-ganicheskaya khimiy. Khimiya s -, p -, d -, f - ele-mentov: uchebnik dlya akademicheskogo ba-kalavriata: v 3 t. T. 2 [General and Inorganic Chemistry. Chemistry of s -, p -, d -, f - elements: a textbook for academic undergraduate studies: in 3 vols. Vol. 2]. Moscow, Yurayt Publ., 2016. 492 p. (In Russian)

9. Savichev O. G., Paromov V. V. Chemical composition of melt and river waters of the Aktru River basin (Altay Mountains). Geografiya i prirod-

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации

Конгапшев Аскер Анибальевич, аспирант кафедры органической химии и высокомолекулярных соединений, Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова (КБГУ); педагог дополнительного образования, отдел естественных наук, Республиканский эколого-биологи-ческий центр Министерства просвещения, науки и по делам молодежи КБР, Нальчик, Россия; e-mail: aser.kongapshev93@gmail.com

Кертиева Лиана Эдуардовна, обучающаяся Республиканского эколого-биологи-ческого центра Министерства просвещения, науки и по делам молодежи КБР, Нальчик, Россия; e-mail: kertieva.liana @rdebc.ru

Бетрозов Тимирлан Муратович, обучающийся Республиканского эколого-биоло-гического центра Министерства просвещения, науки и по делам молодежи КБР, Нальчик, Россия; e-mail: betroz.timit@mail.ru

Бажева Рима Чамаловна, доктор химических наук, профессор кафедры органической химии и высокомолекулярных соединений, КБГУ, Нальчик, Россия; e-mail: r.bazheva@mail.ru

Хараев Арсен Мухамедович, доктор химических наук, профессор, директор института химии и биологии, КБГУ, Нальчик, Россия; e-mail: am_charaev@mail.ru

nye resursy [Geography and Natural Resources]. 2013. No. 4. Pp. 94-100. (In Russian)

10. Sobolev V. I. Rentgenofluorestsentnyy ana-liz: metodicheskie ukazaniya [X-ray fluorescence analysis: recommended practices]. Tomsk, TPU Publ., 2014. 18 p. (In Russian)

11. Khrushcheva I. V., Shcherbakova V. I., Levanova D. S. Obshchaya i neorganicheskaya khimiya: uchebnik [General and Inorganic Chemistry: a textbook]. Saint Petersburg, Lan' Publ., 2016. 496 p. (In Russian)

AUTHORS INFORMATION Affiliations

Asker A. Kongapshev, Ph.D. student, Department of Organic Chemistry and Macro-molecular Compounds; Kh. M. Berbekov Kabardino-Balkarian State University (KBSU), Additional Education Teacher, Department of Natural Sciences, Republican Ecological and Biological Center of the Ministry of Education, Science and Youth Affairs, Kabardino-Balkaria, Nalchik, Russia; e-mail: ask-er.kongap-shev.93@gmail.com

Liana E. Kertieva, student, Republican Ecological and Biological Center of the Ministry of Education, Science and Youth Affairs, Kabardino-Balkaria, Nalchik, Russia; e-mail: kertieva.liana@rdebc.ru

Timirlan M. Betrozov, student, Republican Ecological and Biological Center of the Ministry of Education, Science and Youth Affairs, Kabardino-Balkaria, Nalchik, Russia; e-mail: betroz.timit@mail.ru

Rima Ch. Bazheva, Doctor of Chemistry, Professor, Department of Organic Chemistry and Macromolecular Compounds, KBSU, Nalchik, Russia; e-mail: r.bazheva@mail.ru

Arsen M. Kharaev, Doctor of Chemistry, Professor, Director of the Institute of Chemistry and Biology, KBSU, Nalchik, Russia; email: am_charaev@mail.ru

Принята в печать 13.02.2019 г.

Received 13.02.2019.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕКИ ХАЗНИДОН НА СОДЕРЖАНИЕ КАТИОНОВ D- И F- ЭЛЕМЕНТОВ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

EXPLORATION OF THE KHAZNIDON RIVER FOR THE CONTENT OF CATIONS OF D- AND F- ELEMENTS

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ РЕКИ ХАЗНИДОН НА СОДЕРЖАНИЕ КАТИОНОВ D- И F- ЭЛЕМЕНТОВ»