CC BY
45
химия
УДК 541: 543.3
О.Б. Логинова, С.В. Темерев Мониторинг тяжелых металлов в поверхностных водах бассейна реки Кобдо (Монгольский Алтай)
Ключевые слова: мониторинг, водные экосистемы, тяжелые металлы, атомно-абсорбционная спектрометрия, вольтамперометрия.
Природные источники ртутной эмиссии образуют глобальный ртутный пояс Земли (рис. 1), ближайший к нам расположен в Республике Алтай (п. Акташ). Во времена СССР рудник действовал как предприятие горно-рудной промышленности всесоюзного значения.
Природные источники ртути в окружающую среду - локальные проявления тектонической активности земной коры. Места столкновения тектонических плит континентов, вулканической деятельности, гейзеров и термальных источников - главные источники ртутной эмиссии. Природные источники, как правило, не приводят к аккумулированию ртути и опасности. Индустриальные источники ртути - главная причина экологических ртутных бедствий [1].
Поверхностные воды Западной Монголии ранее не исследовались на содержание ртути и других тяжелых металлов. В качестве объекта исследования впервые выбран бассейн р. Кобдо. Химическими индикаторами мониторинга источников выбраны тяжелые металлы (ТМ): И§, Сё, РЬ, Си, в том числе терригенные Бе, Мп как наиболее стабильные во времени химические
вещества (длительная доставка образцов автомобильным транспортом). Ранее эти элементы нами использовались как индикаторы при экологической оценке состояния реки Оби [2]. Изучение распределения микроэлементов в природных водах бассейна р. Кобдо, в настоящее время почти не затронутых хозяйственной деятельностью человека, актуально в связи с отсутствием каких-либо гидрохимических данных о водных объектах Западной Монголии.
Цель настоящей работы - по содержанию ТМ (2п, РЬ, Сё, Си, Бе, Мп и И§) на частицах взвесей оценить состояние вод бассейна и идентифицировать возможные источники их поступления в экосистему р. Кобдо.
Пробы воды отбирались в пластиковые сосуды объемом от 1,0 до 1,5 л во время российско-монгольской экспедиции (табл. 1).
На месте отбора пробы воды без отделения взвесей подкисляли из расчета 2 мл ИС1 на 1 л (рИ«1,5) и доставляли в лабораторию в охлажденном виде (~4 °С). В лаборатории, прежде чем приступать к анализу проб, было произведено предварительное их разделение фильтрованием под давлением 1,0—1,5 атм инертного газа аргона, через мембранные ядерные фильтры диаметром пор 0,11 мкм (лавсан). Фильтры с осадками высушивал под ИК-лампой до постоянной массы [3].
Рис. 1. Источники природной эмиссии ртути [1]: природные источники ртути; * рудопроявление в п. Акташ
Таблица 1
Места отбора проб в июле 2007 г. (картосхема рис. 2)
№ точки отбора
1
2
10
Наименование водного объекта
Хурган Нур, УІІ/29, река
Сагсай Гол, УП/3, река
Хотон Нур, УІІ/25, озеро
Толбо НурУІІ/25, озеро
Ховд Баян Улгий, УІІ/28, река
Улан Хус Ховд Гол, УІІ/1, река, мост
Родник Дээж №6
Ховд Баян Улгий,УІІ/27, река
Родник Дээж №9
Родник Дээж №10
Навески взвешенного вещества (ВВ) помещали в термостойкие колбы, добавляли 2 мл азотной, 1 мл серной и 1 мл соляной кислот (все марки ХЧ), закрывали обратным холодильником с водяным охлаждением и осторожно нагревали на водяной бане до прекращения выделения оксидов азота. Параллельно готовили «холостой» раствор кислот. Затем растворы остужали и количественно переносили в мерные колбы на 25 мл, доводя объём до метки дистиллятом. Подготовленные таким образом минерализаты анализировали на содержание ТМ атомно-абсорбционной спектрометрией в пламенном варианте атомизации (ААС ПА) по максимумам поглощения в области аналитических линий элементов: Си, РЬ, Сё, 2п.
В фильтрате определяли содержание Са2+, Mg2+(ААС в воздушно-ацетиленовом пламени), №+, К+ (пламенная фотометрия с корректирующими светофильтрами), ^ (гидридным методом в кварцевой кювете). Дополнительно фильтрат контролировали на содержание Си, РЬ, Сё, 2п методом вольтамперо-метрии с помощью ртутно-графитового электрода. Количественно концентрации металлов определяли
методом градуировочного графика, используя серии стандартных растворов в областях линейности градуировочных графиков (государственный стандартный образец). В качестве контрольного применяли «холостой» раствор кислот. По полученным данным строили график в координатах «высота пика (мм) -концентрация металла (мкг/мл)» (табл. 2).
По уравнению регрессии определяли концентрации металлов (в мкг/л) с учетом объема профильтрованной пробы (табл. 3).
См = С' •У /У б ,
Ме Ме мк пр.пробы7
где СМе - концентрация металла в пробе, мкг/л; С'Ме -концентрация металла по уравнениям (табл. 4), мкг/ мл; У - объем мерной колбы 25 мл; У , - объем про-
мк ~ 5 пр. пробы ~
фильтрованной воды, л.
Таким образом, установлено пространственное распределение взвешенных форм тяжёлых металлов в природных водах бассейна р. Кобдо.
Из результатов ААС ПА (табл. 4) видно, что концентрации Си, РЬ, Сё, 2п находятся вблизи верхней границы фоновых содержаний для незагрязненных вод. В пробах №5 и №6, в результате влияния антропогенного фактора, отмечено относительное превышение Бе, Си, РЬ. В процессе поступления от райцентра эти элементы, накапливаясь, во взвешенном веществе могут аккумулироваться в донных отложениях при уменьшении скоростей течения, например в озерах бассейна.
Поступление ртути и свинца в водоемы СевероЗападной Монголии может быть результатом влияния рудопроявлений ртутного пояса Земли. Особенно хорошо это видно в пробе №2 (табл. 4). Концентрация 2п, РЬ, Сё, Си, Бе, Мп и в поверхностных водах западной части Монголии бассейна р. Кобдо не превышают ПДК вод хозяйственно-бытового назначения.
Пространственное распределение 2п, РЬ, Сё, Си, Бе, Мп в бассейне реки Кобдо (реки: Сагсай Гол, Хурган Нур, Ховд Баян Улгий, Улан Хус Ховд Гол,
Рис. 2. Карта западной границы Монголии в местах пробоотбора: и - точки отбора проб; 6, 9, 10 - номера родников
3
4
5
6
7
8
9
химия
Таблица 2
Градуировочные зависимости ААС определений элементов
Элемент Длина волны, нм Уравнения регрессии, И,[мм] = а + в СМе, [мкг/мл] Коэффициент корреляции, г
Ее 248,4 И = 1,2 + 1,42с 5 5 Бе 0,999
Мп 279,5 И = 4,1+ 1,21 СМ 5 5 Мп 0.999
7п 213,9 И = 17,9 + 8,1С, 5 5 2п 0.995
РЬ 283,6 И = 4,9 + 3,6С„, 5 5 РЬ 0.980
Си 324,8 И = 6,94 + 3,9С 5 5 Си 0,996
еа 228,8 И = 4,04 + 18,7Сеа 0,993
Иг 253,7 И = 0,15+ 420С ’ Иг 0,996
Са* 422,7 И = 5,56+ 5,4С 5 5 Са 0,997
МГ 285,2 И = 3,98+ 47,8С„ ’ ’ Мг 0,999
Ыа* 589,0? И = 13,97+ 61,1СМ 5 5 Ыа 0,994
К* 766,5 И = 17,8+ 31,1СК 0,986
Примечание: ‘концентрации представлены в мг/мл.
Таблица 3
Катионы в поверхностных водах бассейна р. Кобдо
№ п/п по табл. 1 Концентрация катиона, мг/л
Са2+, Мг2+, Ыа+, К+.
1 13,0 2,2 0,7 0,3
2 13,0 1,9 1,4 0,3
3 4,4 1,1 0,52 0,1
4 23,0 6,0 38,6 3,8
5 10,0 3,1 1,1 0,4
6 4,4 1,4 1,1 0,2
7 60,0 19,0 10,4 0,5
8 10,3 1,8 1,2 0,2
9 32,0 14,0 7,2 0,2
10 84,0 9,8 2,0 0,3
Атмосферные осадки -1,0 -0,4 -1,0 -0,3
Таблица 4
Результаты определения ТМ в водах бассейна р. Кобдо по анализу минерализатов ВВ
№ п/п по табл. 1 Концентрация ТМ, мкг/л
Бе Иг Мп Си РЬ 7п Са
1 290 0,52 1,0 55 50 16 0,05
2 40 1,39 1,0 2,1 99 1,4 0,08
3 120 1,02 1,0 2,1 29 4,0 0,02
4 230 2,06 6,6 1,8 12 17 0,03
5 280 0,39 1,2 2,1 17 4,0 0,05
6 3600 0,27 64 10 33 5,5 0,02
7 740 0,45 98 4,8 74 20 0,02
8 410 0,43 1,9 4,8 31 4,0 0,03
9 160 0,37 1,0 16 43 4,0 0,05
10 200 0,26 1,0 4,8 25 4,0 0,02
Фоновое содержание 30 менее 0,01 0,5 2,0 20 1,0 0,01
Ховд Баян Улгий; озера: Хотон Нур, Толбо Нур и три Учитывая вышеизложенное исследование, экоси-
родника) отражает влияние антропогенных источни- стемы, бассейна р. Кобдо следует считать благопо-ков на водосборе. лучными в санитарно-гигиеническом отношении.
Библиографический список
1. Wilken, R.-D., Hintelman H. Analysis of Mercury - Species in Sediments, NATO ASI Series, Vol, G 23. Metal Sediments in the Environment /Edited/ by J.A.C. Broekaert, S. Guser, F. Adams - Berlin, 1990.
2. Темерев, С.В. Тяжелые металлы - индикаторы состояния реки Оби / С.В. Темерев, В.М. Савкин
// Химия в интересах устойчивого развития. - 2004. - №12.
3. Темерев, С.В. Взаимодействие водных экосистем с поверхностью водосбора на примере Обь-Иртышского бассейна / С.В. Темерев // Сибирский экологический журнал. - 2006. - №6.
