CC BY
1МЕЛИОРАЦИЯ, ВОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО И АГРОФИЗИКА
Научная статья
УДК 631.67.03:627.157
doi: 10.31774/2712-93 57-2024-14-4-155-170
Изучение содержания тяжелых металлов в донных отложениях и воде в отводящем канале рисовой оросительной системы
Татьяна Ильинична Дрововозова1, Любовь Александровна Булгакова2, Михаил Вячеславович Власов3, Наталья Николаевна Красовская4
1 я 3 4Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация
[email protected], https://orcid.org/0000-0002-8724-7799 [email protected]
[email protected], https://orcid.org/0000-0002-9103-1958 [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4426-7762
Аннотация. Цель: проведение гидрохимических исследований воды и донных отложений, а также оценки степени их опасности в водоотводящем канале рисовой оросительной системы. Актуальность исследований обусловлена поступлением большого количества загрязняющих веществ в водные объекты, особенно с рисовых оросительных систем. Материалы и методы. Оценка уровня загрязнения донных отложений тяжелыми металлами проводилась по индексам: фактору и степени загрязнения, индексу геоаккумуляции; водной среды - по показателю антропогенной нагрузки, индексу токсичности смеси. Материалами для оценки степени загрязнения воды и донных отложений являлись результаты натурных исследований коллектора, по которому отводятся дренажные воды с рисовой оросительной системы в р. Дон. Результаты. В коллекторно-дренажном стоке и донных отложениях изучено содержание таких тяжелых металлов, как железо, марганец, медь, свинец и цинк. Содержание обменного марганца, валовых форм меди и цинка в донных отложениях коллектора превышает фоновые концентрации в донных отложениях р. Дон в 1,2-4,9 раза. Экологическое состояние донных отложений коллектора характеризуется как умеренно загрязненное. Содержание марганца в коллекторно-дренажной воде превышает предельно допустимые концентрации в 154-223 раза, железа в 4-5 раз, меди в 5 раз. Оценка качества донных отложений с точки зрения загрязнения почв тяжелыми металлами показала слабый характер их загрязнения. Выводы. Высокое содержание марганца, меди и железа характеризует донные отложения как источник вторичного загрязнения коллекторно-дренажных вод в коллекторе, однако сравнительно с предельно допустимыми концентрациями тяжелых металлов для почв превышения их содержания отсутствуют. Установление экологической безопасности и разработка способов утилизации донных отложений требуют дальнейших исследований.
Ключевые слова: донные отложения, качество воды, тяжелые металлы, вторичное загрязнение, рисовые оросительные системы
Для цитирования: Изучение содержания тяжелых металлов в донных отложениях и воде в отводящем канале рисовой оросительной системы / Т. И. Дрововозова, Л. А. Булгакова, М. В. Власов, Н. Н. Красовская // Мелиорация и гидротехника. 2024. Т. 14, № 4. С. 155-170. https://doi.org/10.31774/2712-9357-2024-14-4-155-170.
© Дрововозова Т. И., Булгакова Л. А., Власов М. В., Красовская Н. Н., 2024
LAND RECLAMATION, WATER MANAGEMENT AND AGROPHYSICS
Original article
Study of heavy metal content in bottom sediments and water in the diversion channel of rice irrigation system
Tatyana I. Drovovozova1, Lyubov A. Bulgakova2, Mikhail V. Vlasov3, Natalia N. Krasovskaya4
1 2 3 4Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation
[email protected], https://orcid.org/0000-0002-8724-7799 [email protected]
[email protected], https://orcid.org/0000-0002-9103-1958 [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4426-7762
Abstract. Purpose: to conduct hydrochemical studies of water and bottom sediments, as well as to assess their hazard level in the diversion channel of the rice irrigation system. The relevance of the research is due to the entry of a large number of pollutants into water bodies, especially from rice irrigation systems. Materials and methods. The assessment of the pollution level of bottom sediments with heavy metals was carried out by indices: pollution factor and degree, geoaccumulation index; aquatic environment - by the anthropogenic load index, mixture toxicity index. The materials for assessing the pollution level of water and bottom sediments were the results of field observations of the collector, through which drainage waters from the rice irrigation system are diverted to the Don River. Results. The content of such heavy metals as iron, manganese, copper, lead and zinc was studied in the collector-drainage runoff and bottom sediments. The content of exchangeable manganese and total forms of copper and zinc in the bottom sediments of the collector exceeds the background concentrations in the bottom sediments of the Don River by 1.2-4.9 times. The ecological state of the bottom sediments of the collector is characterized as moderately polluted. The content of manganese in the collector-drainage water exceeds the maximum permissible concentrations by 154-223 times, iron by 4-5 times, copper by 5 times. The assessment of the quality of bottom sediments in terms of soil pollution with heavy metals showed a weak nature of their pollution. Conclusions. The high content of manganese, copper and iron characterizes the bottom sediments as a source of secondary pollution of collector-drainage waters in the collector, however, compared with the maximum permissible concentrations of heavy metals for soils, their content is not exceeded. The establishment of environmental safety and the development of methods for the bottom sediments disposal require further research.
Keywords: bottom sediments, water quality, heavy metals, secondary pollution, rice irrigation systems
For citation: Drovovozova T. I., Bulgakova L. A., Vlasov M. V., Krasovskaya N. N. Study of heavy metal content in bottom sediments and water in the diversion channel of rice irrigation system. Land Reclamation and Hydraulic Engineering. 2024;14(4):155-170. (In Russ.). https://doi.org/10.31774/2712-9357-2024-14-4-155-170.
Введение. Проблема загрязнения коллекторно-дренажного стока в южных регионах нашей страны является острой и трудно решаемой. Прежде всего, это связано с конструкцией коллекторно-дренажной сети, которая создавалась в 50-70-е гг. прошлого столетия в естественных бал-
ках, оврагах и понижениях рельефа и не предусматривала возврата воды в оросительную систему. Большинство коллекторов представляют собой открытые каналы в земляном русле. Соответственно, на формирование гидрохимического состава коллекторно-дренажного стока влияют и подземные воды, и поверхностный сток. Необходимо отметить, что в этом процессе активно участвуют донные отложения (ДО), образующиеся за поливной сезон, а поскольку зачастую коллекторы наполнены водой в течение всего года, то формирование ДО коллекторов происходит более длительное время, и постепенно они могут становиться источником вторичного загрязнения коллекторно-дренажных вод.
Многими учеными проводятся исследования химического состава ДО природных водных объектов [1-5]. Донные отложения достаточно полно отражают современное экологическое состояние водного объекта и могут охарактеризовать уровень его загрязнения в результате хозяйственной деятельности. Так, например, в работах В. С. Дворниковой, Н. В. Кавериной были проведены физико-химические исследования ДО озер Подгоренского гидрографического участка р. Дон, которые показали существенное антропогенное влияние поверхностного стока с близлежащих населенных мест [1]. В работе А. Н. Рыжакова и Д. В. Мартынова [2] проведена оценка степени загрязнения ДО малых рек Ростовской области методами биотестирования и физико-химического анализа. В 2019 г. были изучены ДО 14 малых рек бассейна Нижнего Дона, в 2020 г. работы продолжены еще на семи малых реках [2]. Во всех исследованиях установлено, что основными загрязняющими веществами, присутствующими в ДО, являются нефтепродукты и тяжелые металлы (ТМ). В работе М. Д. Молева и др. представлены результаты изучения ДО поймы р. Дон, показавшие существенное превышение концентраций ТМ по сравнению с фоновым их содержанием [4].
Академиком Г. Г. Матишовым и др. проводились исследования содержания техногенных радионуклидов в ДО дельты Дона, в результате ко-
торых установлено, что ДО способны накапливать не только ТМ, но и техногенные радионуклиды, в частности радиоизотоп 137Cs, причем максимальное накопление происходит в тонкодисперсной илистой фракции [5].
Повышенный интерес к изучению ДО в последние годы связан с их геохимической особенностью, способностью адсорбировать и накапливать загрязняющие вещества. И если в водной среде водотоков загрязняющие вещества поступают из-за сброса загрязненных сточных вод либо с поверхностным стоком талых или ливневых вод и оказывают временное влияние на данном участке, то накопление их в ДО происходит на длительный срок. Одновременно с этим данные вещества вследствие десорбции вновь поступают в воду, вызывая ее вторичное загрязнение, причем более токсичное и опасное, чем первичное.
В связи с вышеуказанными особенностями ДО Приказом Роспри-роднадзора от 4 октября 2021 г. № 6701 ДО, извлеченные при дноочистительных работах на водных объектах, отнесены к отходам IV класса опасности кроме случаев, предусмотренных ст. 52.3 Водного кодекса РФ2.
Коллекторно-дренажный сток с орошаемых земель, поступающий в р. Дон из открытых коллекторов, также является источником поступления большого количества загрязняющих веществ, особенно с рисовых оросительных систем, и требует более тщательного изучения.
В связи с вышеизложенным, целью работы являлось проведение гидрохимических исследований воды и донных отложений в водоотводящем канале с рисовой оросительной системы, а также оценка степени их опасности.
1О внесении изменения в Федеральный классификационный каталог отходов, утвержденный приказом Росприроднадзора от 22.05.2017 № 242 [Электронный ресурс]: Приказ Росприроднадзора от 4 окт. 2021 г. № 670. URL: https:normativ.kontur.ru/docu-ment?moduleId=1&documentId=406406&ysclid=lwru3xqav5455399749 (дата обращения: 23.05.2024).
2Водный кодекс Российской Федерации [Электронный ресурс]: Федер. закон от 3 июня 2006 г. № 74-ФЗ: принят Гос. Думой 12 апр. 2006 г. (с изм. на 2 июня 2021 г.). Доступ из ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет.
Материалы и методы. Исходными данными для оценки степени загрязнения воды и ДО являлись результаты натурных исследований коллектора, по которому отводятся дренажные воды с рисовой оросительной системы в р. Дон. Физико-химические исследования проводились в аккредитованной лаборатории ФГБНУ «РосНИИПМ». В ДО определение ТМ осуществлялось по следующим методикам: массовая доля суммы подвижных соединений двух- и трехвалентного железа определялась по ГОСТ 27395-873, массовая доля обменного марганца определялась по ГОСТ 26486-854, массовая доля кислоторастворимых форм (валовое содержание) меди, свинца и цинка определялась по РД 52.18.191-20185. В дренажно-сбросной воде массовая концентрация ТМ определялась для общего железа по ПНД Ф 14.1: 2:3:4.50-20236, марганца - по ПНД Ф 14.1:2.61-967, меди, свинца и цинка -по ПНД Ф 14.1:2:4.139-988.
3ГОСТ 27395-87. Почвы. Метод определения подвижных соединений двух- и трехвалентного железа по Веригиной-Аринушкиной. Введ. 1988-01-07. М.: Изд-во стандартов, 1987. 12 с.
4ГОСТ 26486-85. Почвы. Определение обменного марганца методами ЦИНАО. Введ. 1986-01-07. М.: Стандартинформ, 1986. 20 с.
5Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли кислоторастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом [Электронный ресурс]: РД 52.18.191-2018: утв. Рук. Росгидромета 22.06.18: введ. в действие с 25.07.18. Доступ из ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет.
6Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов железа (III), железа общего и железа валового в пробах питьевых, горячих и сточных вод, а также в пробах природных (поверхностных и подземных) фотометрическим методом с суль-фосалициловой кислотой [Электронный ресурс]: ПНД Ф 14.1:2:3:4.50-2023: утв. Федер. центром анализа и оценки техног. воздействия 19.02.24. Доступ из ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет.
^Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации марганца в природных и сточных водах фотометрическим методом с персульфатом аммония (изд. 2013 г.) [Электронный ресурс]: ПНД Ф 14.1:2.61-96: утв. исполн. обязанности директора Федер. центра анализа и оценки техног. воздействия А. Б. Сучковым 07.10.13. Доступ из ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет.
8Методика измерений массовых концентраций железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, серебра, хрома и цинка в пробах питьевых, природных и сточных вод методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии (изд. 2020 г.) [Электронный ресурс]: ПНД Ф 14.1:2:4.139-98: утв. Зам. Пред. Гос. ком. Рос. Федерации по охране окружающей среды А. А. Соловьяновым 25.06.98: введ. в действие с 01.01.22. Доступ из ИС «Техэксперт: 6 поколение» Интранет.
Отбор проб воды осуществлялся по ГОСТ Р 59024-20209, донных отложений по ПНД Ф 12.1:2:2.2:2.3:3.2-0310 в весенний период, анализ проб проводился в трехкратной повторности.
Для оценки уровня загрязнения ДО использовали такие индексы, как фактор загрязнения (Су), равный отношению фактической концентрации
загрязняющего вещества (С) к его фоновой концентрации (Сф), степень
загрязнения Cd = ^"=\С и индекс геоаккумуляции / , определяемый по
формуле:
С
1- = log2i;5^ •
где С - концентрация /-го загрязняющего вещества, мг/дм3;
C^ - фоновая концентрация /-го загрязняющего вещества, мг/дм3 [6-8].
Оценку уровня загрязнения ДО проводили по следующим ТМ: цинк, свинец, медь, марганец и железо. Поскольку вода из коллектора поступает в р. Дон, то в качестве фоновых использовали концентрации данных ТМ в ДО поймы р. Дон из работ В. С. Дворниковой и др., Г. Г. Матишова и др. [1, 5].
Критериями оценки уровня загрязнения ДО по индексу С являются следующие неравенства: С - п - слабый; n < С - 2n - умеренный; 2n < С - 4n - значительный;
С > 4n - очень высокий, где n - количество элементов, по которым проводится оценка [6, 7].
9ГОСТ Р 59024-2020. Вода. Общие требования к отбору проб (изд. с изм. № 1) [Электронный ресурс]. Введ. 2022-06-01. Доступ из ИС «Техэксперт: 6 поколение» Ин-транет.
10Методические рекомендации. Отбор проб почв, грунтов донных отложений, илов, осадков сточных вод, шламов промышленных сточных вод, отходов производства и потребления: ПНД Ф 12.1:2:2.2:2.3:3.2-03: введ. в действие с 08.01.14. М.: ФЦАО, 2014. 15 с.
Шкала и характеристика уровня загрязнения ДО по индексу геоаккумуляции следующая [8]:
Igeo < 0 - низкий;
0 < I < 1 - от низкого до умеренного;
1 < I < 2 - умеренный;
2 < I < 3 - от умеренного до высокого;
3 < / „ < 4 - высокий;
geo
4 < I < 5 - от высокого до чрезвычайно высокого;
Igeo > 5 - чрезвычайно высокий.
Оценка качества воды в коллекторе проводилась по показателю антропогенной нагрузки ПАНб 11. В качестве фоновых использовали концентрации исследуемых показателей в р. Дон в створе на 500 м выше выпуска сточных (дренажных) вод.
Результаты и обсуждение. Оценка качества воды и ДО проводилась в весенний период в двух створах коллектора (рисунок 1). река Дон
^ фоновый створ створ выпуска
о/ X створ 2 (1 ООО м) Ш створ 1 (1500 м)
Рисунок 1 - Схема расположения исследуемых створов Figure 1 - Layout of the studied sections
При изучении содержания ТМ в ДО в исследуемых створах были обнаружены некоторые различия (таблица 1).
11ГОСТ 58556-2019. Оценка качества воды с экологических позиций. Введ. 201927-09. М.: Стандартинформ, 2019. 12 с.
Таблица 1 - Фоновые концентрации тяжелых металлов в донных
отложениях р. Дон и фактические концентрации тяжелых металлов в донных отложениях исследуемого коллектора
В мг/кг
Table 1 - Background concentrations of heavy metals in bottom sediments of the Don River and actual concentrations of heavy metals in bottom sediments of the studied collector
In mg/kg
Элемент Сф [5] Ci
Створ 1 Створ 2
Fe 201,8 43,5 58
Mn 4,2 16,87 7,73
Cu 2,1 2,6 4,1
Pb 2,2 1,4 2,3
Zn 1,9 6,0 9,3
Прежде всего, необходимо отметить техногенное происхождение источников загрязнения. Створ 2 располагается под мостом с проезжей дорогой. Соответственно, на химический состав ДО влияет и поверхностный сток с дороги. В данном створе отмечено увеличение концентрации железа, меди, свинца и цинка в ДО по сравнению со створом, расположенным на 500 м выше по течению, что свидетельствует о накоплении данных металлов в илистой фракции.
При этом концентрация марганца снижается практически в два раза. Данный элемент отличается высокой лабильностью и способен легко переходить в воду. Значительные количества марганца могут поступать в поверхностную воду в процессе разложения гидробионтов [9]. В сравнении с фоновыми концентрациями металлов в ДО р. Дон содержание марганца, меди и цинка в ДО коллектора колеблется от 1,2 до 4,9 Сф.
Оценка степени загрязнения ДО в исследуемых створах коллектора по различным индексам представлена в таблице 2.
Оценка по различным индексам показывает сопоставимые результаты, характеризуя экологическое состояние ДО как умеренно загрязненное.
Одновременно в этих же створах коллектора был проведен гидрохи-
мический анализ воды, а также представлены данные гидрохимических
показателей в фоновом створе реки (таблица 3).
Таблица 2 - Результаты оценки степени загрязнения донных отложений по различным индексам
Table 2 - Results of assessing the degree of pollution of bottom sediments using various indices
Элемент Фактор загрязнения Су- Индекс геоаккумуляции Igeo
Створ 1 Створ 2 Створ 1 Створ 2
Fe 0,215 0,287 -2,79 -2,38
Mn 4,02 1,84 1,42 0,29
Cu 1,23 1,95 -0,28 0,38
Pb 0,636 1,045 -1,24 -0,52
Zn 3,158 4,89 1,07 1,71
Степень загрязнения Cd 9,26 10,01 - -
Характер загрязнения умеренный от умеренного к значительному умеренный умеренный
Таблица 3 - Гидрохимический анализ природной и сточной (дренажной) воды в коллекторе с рисовых чеков
Table 3 - Hydrochemical analysis of natural and waste (drainage) water in a collector from rice paddies
Наименование показателя Единица измерения ПДКрх Фоновый створ реки Створ 1 коллектора Створ 2 коллектора
рН ед. рН 6,5-8,5 8,4 7,8 7,7
Сухой остаток мг/дм3 н/н 802 5510 5540
БПКз мгО2/дм3 2,1 1,94 7,88 4,99
БПКполн 6,0 2,66 10,24 6,62
Железо общее мг/дм3 0,1 0,15 0,48 0,43
Марганец мг/дм3 0,01 н/о 2,23 1,54
Медь мг/дм3 0,001 < 0,002 0,005 0,005
Свинец мг/дм3 0,006 н/о 0,007 0,005
Цинк мг/дм3 0,01 < 0,005 0,004 0,012
н/н - не нормируется.
н/о - не определялся. БПК5 - биохимическое потребление кислорода за 5 сут. БПКполн - полное биохимическое потребление кислорода.
Данные анализа показывают превышение БПК5 в 2,4-3,75 раза, БПКполн в 1,1-1,7 раза, что свидетельствует о высоком содержании легко-окисляемых органических соединений. Согласно ГОСТ Р 58556-2019 по величине БПК5 вода с экологических позиций относится в обоих створах к III классу качества, умеренно загрязненной. Легкоокисляемые органиче-
ские соединения в воде представлены фульвокислотами, гуминовыми кислотами, детритом, отмершими микроорганизмами, которые адсорбируют ионы ТМ, образуя многочисленные прочные комплексные соединения. Этим объясняются более высокие концентрации ТМ в ДО по сравнению с водной средой, особенно в «стоячих» водах, что характерно для коллектора в период перед спуском воды с рисовых чеков.
Содержание марганца в воде превышает ПДКрх в 154-223 раза, железа в 4-5 раз, меди в 5 раз. Сравнивая содержание ТМ в ДО и воде коллектора, можно сказать, что основными элементами, участвующими в процессах адсорбции-десорбции, являются марганец, железо и медь. При этом данные металлы могут присутствовать в воде и ДО как в виде гидроксидов и оксидов, так и в виде различных комплексных соединений с органическими и минеральными лигандами.
Наличие ТМ в водной среде обуславливает ее токсичный эффект, причем некоторые металлы в сочетании друг с другом могут проявлять либо аддитивный, либо синергетический эффект. Для выражения суммарного действия нескольких токсичных веществ, находящихся в воде (в смеси), предложен индекс токсичности смеси (ИТС) [10]:
ИТС = 1 -
lg Хг=1 CMi
^ п
где Сш - концентрация /-го вещества в смеси, мг/дм3; п - количество веществ в смеси. Результаты оценки качества воды в фоновом створе р. Дон и исследуемых створах коллектора по базовому показателю антропогенной нагрузки ПАНб и по индексу токсичности смеси представлены в таблице 4.
В отличие от показателя биохимического потребления кислорода экологическое состояние водной среды по показателю ПАНб характеризуется как загрязненное и грязное. Внешний вид водной среды в исследуемом коллекторе представлен на рисунке 2.
Таблица 4 - Значения показателя антропогенной нагрузки
в исследуемых створах Table 4 - Values of the anthropogenic load indicator in the studied sections
Экологическая Фоновый Створ 1 Створ 2
характеристика створа створ реки коллектора коллектора
ПАНб 7,02 73,08 66,03
Класс качества II, чистая V, грязная IV, загрязненная
Состояние кризисности Состояние обра- Состояние обратимых и необратимых из-
экосистемы тимых изменений менении
ИТС 0,377 0,572
Слабо выраженный аддитивный эффект
Рисунок 2 - Состояние воды в отводящем канале
(створ 1) (автор фото Т. И. Дрововозова) Figure 2 - Water condition in the diversion channel (section 1) (photo by T. I. Drovovozova)
В любом случае длительное поступление такой загрязненной воды в природный водный объект приводит к его истощению и постепенной деградации, следовательно, таковые сточные воды требуют очистки.
Поскольку установлен существенный уровень загрязнения ДО для водной среды, связанный с накопительным эффектом, то необходимо проводить регулярные уходовые работы в коллекторе, при этом возникает отход IV класса опасности, требующий своей утилизации. В этом случае оценку загрязнения ДО необходимо проводить в сравнении с предельно допустимыми концентрациями элементов в почвах (ПДКпочв) (таблица 5).
Поскольку в результате анализа были определены и подвижные и валовые формы металлов в ДО, то в таблице 5 для сравнения приведены ПДК обеих форм металлов для почв.
Таблица 5 - Фактические концентрации тяжелых металлов
(подвижные и валовые формы) в донных отложениях в сравнении с их предельно допустимыми для почв
В мг/кг
Table 5 - Actual concentrations of heavy metals (mobile and total forms) in bottom sediments in comparison with their maximum permissible concentrations for soils
In mg/kg
Элемент ПДКпочв (подвижные формы) ПДКпочв (валовые формы) Фактическая концентрация
Створ 1 Створ 2
Fe н/н н/н 43,5* 58*
Mn 140 1500 16,87* 7,73*
Cu 3,0 132 2,6** 4,1**
Pb 6,0 130 1,4** 2 3**
Zn 23 220 6,0** 9 3**
н/н - не нормируется. * - подвижные формы. ** - валовое содержание.
Оценка качества ДО с точки зрения загрязнения почв ТМ показала отсутствие превышения фактических концентраций по сравнению с нормативными для почв, поэтому рекомендуется перемешивать их с почвами при выполнении условия С,факт + СЩО < ПДКпочв (С,факт - фактическая концентрация /-го элемента в почве, СгДО - концентрация этого же элемента
в ДО) и использовать как почвенные смеси. Агрохимический эффект таковой смеси можно оценить, изучив содержание подвижного фосфора, обменного калия, органического вещества в осадке.
Таким образом, физико-химический анализ показал, что химический состав ДО из исследуемого коллектора является неблагоприятным для водной среды. Следовательно, для обеспечения экологической безопасности водных объектов - приемников коллекторно-дренажного стока целесообразно проводить регулярную расчистку отводящего канала рисовой ороси-
тельной системы от ДО. Для оценки экологической безопасности и агрохимической ценности ДО необходимо проведение дальнейших исследований.
Выводы. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях исследуемого коллектора, отводящего дренажный сток с рисовых чеков, превышает предельно допустимые концентрации для водных объектов рыбо-хозяйственного значения для марганца в 154-223 раза, железа - в 4-5 раз, меди в 5 раз, что делает их вторичным источником загрязнения коллектор-но-дренажного стока.
Оценка качества коллекторно-дренажного стока в отводящем канале с рисовой оросительной системы, в сравнении с фоновым створом р. Дон, в которую отводится дренажный сток, по показателю антропогенной нагрузки показала, что длительный сброс таковой воды без очистки может привести к необратимым изменениям водной экосистемы.
Выявлено отсутствие превышения концентраций тяжелых металлов в донных отложениях исследуемого коллектора относительно предельно допустимых концентраций для почв. Установление экологической безопасности и разработка способов утилизации донных отложений требуют дальнейших исследований.
Список источников
1. Дворникова В. С., Каверина Н. В. Геохимическое состояние донных отложений пойменных озер Подгоренского гидрографического участка р. Дон // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2016. № 1. С. 71-74. EDN: VVSHTN.
2. Рыжаков А. Н., Мартынов Д. В. Оценка степени загрязнения донных отложений малых рек Ростовской области // Экология и водное хозяйство. 2021. Т. 3, № 2. С. 29-39. DOI: 10.31774/2658-7890-2021-3-2-29-39. EDN: XZBBEX.
3. Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах / под науч. ред. Е. М. Коробовой. М.: РАН, 2021. 298 с.
4. Молев М. Д., Паскарелов С. И., Мирошниченко Д. Е. Оценка содержания тяжелых металлов в донных отложениях реки Дон // Дневник науки [Электронный ресурс]. 2023. № 5. URL: http:www.dnevniknauki.ru/images/publications/2023/5/technics/Mo-lev_Paskarelov_Miroshnichenko.pdf (дата обращения: 23.05.2024). DOI: 10.51691/2541-8327_2023_5_25. EDN: BSBIUG.
5. Донные отложения дельты Дона и содержание техногенных радионуклидов в них / Г. Г. Матишов, В. В. Польшин, Г. В. Ильин, Г. С. Усягина // Наука юга России. 2023. Т. 19, № 3. С. 29-38. DOI: 10.7868/S25000640230305. EDN: IVPHPJ.
6. Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control - A sedimentological approach // Water Research. 1980. Vol. 14. P. 975-1001. DOI: 10.1016/0043-1354(80)90143-8.
7. Донные отложения рек техногенно нарушенных геосистем Восточного Донбасса: сравнительная оценка уровня загрязнения тяжелыми металлами по отечественным и зарубежным критериям / В. Е. Закруткин, В. Н. Решетняк, О. С. Решетняк, Е. В. Гибков // Известия РАН. Серия географическая. 2021. Т. 85, № 4. С. 554-564. DOI: 10.31857/ S2587556621040130. EDN: EQGUFD.
8. Abrahim G. M. S., Parker R. J. Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree of contamination in marine sediments from Tamaki Estuary, Auckland, New Zealand // Environmental Monitoring and Assessment. 2008. Vol. 136. P. 227-238. https:doi.org/ 10.1007/s 10661 -007-9678-2. EDN: OSVTGE.
9. Дударева И. А., Алимова Г. С., Токарева А. Ю. Марганец в воде и донных отложениях нижнего течения реки Иртыш // Успехи современного естествознания. 2017. № 8. С. 70-74. EDN: ZFDNMB.
10. О соотношении между общепринятой практикой оценки риска для здоровья при полиметаллических экспозициях и теорией комбинированной токсичности / И. А. Мини-галиева, Б. А. Кацнельсон, В. Б. Гурвич, Л. И. Привалова, В. Г. Панов, А. Н. Вараксин, М. П. Сутункова // Токсикологический вестник. 2017. № 4. С. 13-18. DOI: 10.36946/ 0869-7922-2017-4-13-18. EDN: ZDPEDT.
References
1. Dvornikova V.S., Kaverina N.V., 2016. Geokhimicheskoe sostoyanie donnykh ot-lozheniy poymennykh ozer Podgorenskogo gidrograficheskogo uchastka r. Don [Geochemical condition of bottom sediments of floodplain lakes of the Podgorensky hydrographic section of the Don river reach]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geo-grafiya. Geoekologiya [Bulletin of Voronezh State University. Series: Geography. Geoecolo-gy], no. 1, pp. 71-74, EDN: VVSHTN. (In Russian).
2. Ryzhakov A.N., Martynov D.V., 2021. Otsenka stepeni zagryazneniya donnykh otlozheniy malykh rek Rostovskoy oblasti [Assessment of the degree of pollution of bottom sediments of small rivers in Rostov region]. Ekologiya i vodnoe khozyaystvo [Ecology and Water Management], vol. 3, no. 2, pp. 29-39, DOI: 10.31774/2658-7890-2021-3-2-29-39, EDN: XZBBEX. (In Russian).
3. Vinogradov A.P., 2021. Geokhimiya redkikh i rasseyannykh khimicheskikh ele-mentov v pochvakh [Geochemistry of Rare and Trace Chemical Elements in Soils]. Moscow, RAS Publ., 298 p. (In Russian).
4. Molev M.D., Paskarelov S.I., Miroshnichenko D.E., 2023. [Evaluation of the heavy metal content in bottom sediments of the Don River]. Dnevniknauki [Science Diary], no. 5, available: http:www.dnevniknauki.ru/images/publications/2023/5/technics/Molev_Paskarelov_Mirosh-nichenko.pdf [accessed 23.05.2024], DOI: 10.51691/2541-8327_2023_5_25, EDN: BSBIUG. (In Russian).
5. Matishov G.G., Polshin V.V., Ilyin G.V., Usyagina G.S., 2023. Donnye otlozheniya del'ty Dona i soderzhanie tekhnogennykh radionuklidov v nikh [Bottom sediments of the Don Delta and the content of technogenic radionuclides in them]. Naukayuga Rossii [Science of the South of Russia], vol. 19, no. 3, pp. 29-38, DOI: 10.7868/S25000640230305, EDN: IVPHPJ. (In Russian).
6. Hakanson L., 1980. An ecological risk index for aquatic pollution control - A sedimentological approach. Water Research, vol. 14, pp. 975-1001, DOI: 10.1016/0043-1354(80)90143-8.
7. Zakrutkin V.E., Reshetnyak V.N., Reshetnyak O.S., Gibkov E.V., 2021. Donnye ot-lozheniya rek tekhnogenno narushennykh geosistem Vostochnogo Donbassa: sravnitelnaya otsenka urovnya zagryazneniya tyazhelymi metallami po otechestvennym i zarubezhnym kriteri-
yam [River bottom sediments of technogenic disturbed geosystems of the Eastern Donbas: comparative assessment of pollution level with heavy metals by Russian and International criteria]. Izvestiya RAN. Seriya geograficheskaya [Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Geographical Series], vol. 85, no. 4, pp. 554-564, DOI: 10.31857/S2587556621040130, EDN: EQGUFD. (In Russian).
8. Abrahim G.M.S., Parker R.J., 2008. Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree of contamination in marine sediments from Tamaki Estuary, Auckland, New Zealand. Environmental Monitoring and Assessment, vol. 136, pp. 227-238, https:doi.org/ 10.1007/s 10661 -007-9678-2, EDN: OSVTGE.
9. Dudareva I.A., Alimova G.S., Tokareva A.Yu., 2017. Marganets v vode i donnykh otlozheniyakh nizhnego techeniya reki Irtysh [Manganese in water and bottom sediments of the lower reaches of the Irtysh River]. Uspekhi sovremennogo yestestvoznaniya [Advances in Modern Natural Science], no. 8, pp. 70-74, EDN: ZFDNMB. (In Russian).
10. Minigalieva I.A., Katsnelson B.A., Gurvich V.B., Privalova L.I., Panov V.G., Varaksin A.N., Sutunkova M.P., 2017. O sootnoshenii mezhdu obshcheprinyatoy praktikoy otsenki riska dlya zdorov'ya pri polimetallicheskikh ekspozitsiyakh i teoriey kombinirovannoy toksichnosti [Concerning coordination between the generally accepted practice of assessing health risks due to multi-metallic exposures and the theory of combined toxicity]. Toksiko-logicheskiy vestnik [Toxicological Bulletin], no. 4, pp. 13-18, DOI: 10.36946/0869-79222017-4-13-18, EDN: ZDPEDT. (In Russian)._
Информация об авторах
Т. И. Дрововозова - ведущий научный сотрудник, доктор технических наук, доцент, Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация, [email protected], AuthorlD: 314686, ORCID: 00000002-8724-7799;
Л. А. Булгакова - аспирант, Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация, [email protected]; М. В. Власов - ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация, [email protected], AuthorID: 632423, ORCID: 0000-0002-91031958;
Н. Н. Красовская - научный сотрудник, Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация, [email protected], AuthorID: 1094614, ORCID: 0000-0003-4426-7762.
Information about the authors T. I. Drovovozova - Leading Researcher, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation, [email protected], AuthorID: 314686, ORCID: 0000-00028724-7799;
L. A. Bulgakova - Postgraduate Student, Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation, [email protected]; M. V. Vlasov - Leading Researcher, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation, [email protected], AuthorID: 632423, ORCID: 0000-0002-9103-1958; N. N. Krasovskaya - Researcher, Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation, [email protected], AuthorID: 1094614, ORCID: 0000-0003-4426-7762.
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Все авторы в равной степени несут ответственность за нарушения в сфере этики научных публикаций.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. All authors are equally responsible for ethical violations in scientific publications.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 21.06.2024; одобрена после рецензирования 13.08.2024; принята к публикации 10.09.2024.
The article was submitted 21.06.2024; approved after reviewing 13.08.2024; accepted for publication 10.09.2024.
