Оценка уровня загрязнения воды реки Сырдарья тяжелыми металлами (на территории Республики Таджикистан) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

Оригинальная статья / Original article УДК 502.3:621.311.2

ОЦЕНКА УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ РЕКИ СЫРДАРЬЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ (НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН)

© З.А. Разыков *, М.М. Юнусов *

Горно-металлургический институт Таджикистана,

735030, Республика Таджикистан, г. Бустон, ул. Московская, 6, ДКМТ.

РЕЗЮМЕ. ВВЕДЕНИЕ. Река Сырдарья - важнейшая водная артерия Ферганской долины в Средней Азии. От качества ее вод во многом зависит состояние окружающей среды и здоровье проживающего в бассейне Сырда-рьи населения. ЦЕЛЬ работы - оценка уровня загрязнений реки в рамках Международного проекта «Наука ради мира». МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Проводился мониторинг концентрации тяжелых металлов, а также трансграничный перенос этих элементов по руслу Сырдарьи на протяжении пятнадцати последних лет, ежемесячно. Анализ физико-химических параметров воды производился на месте отбора проб с помощью экспресс -анализатора марки PCD 650. РЕЗУЛЬТАТЫ. В отобранных пробах содержание тяжелых металлов (ТМ) определяли после фильтрации. Анализировали содержание хрома, никеля, меди, цинка, мышьяка, молибдена, кадмия. Сопоставление результатов последнего анализа с полученными ранее свидетельствует об их высокой корреляции и подтверждает присутствие тяжелых металлов в водах реки Сырдарьи в пределах допустимых концентраций (ПДК). ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В рамках мониторинга качественные и количественные показатели ежегодно обобщаются и сравниваются с нормативными. Усредненные данные за последние 10 лет показывают, что по всем параметрам качество воды Сырдарьи отвечает установленным требованиям. Ключевые слова: мониторинг, загрязнение, тяжелые металлы, допустимые концентрации.

Формат цитирования: Разыков З.А., Юнусов М.М. Оценка уровня загрязнения воды реки Сырдарья тяжелыми металлами (на территории Республики Таджикистан) // XXI век. Техносферная безопасность. 2016. Т. 1. № 4. С. 48-53.

ASSESSMENT OF HEAVY METAL POLLUTION IN WATERS OF THE SYR DARYA (IN THE REPUBLIC OF TAJIKISTAN) Z.A. Razykov, M.M. Yunusov

Mining and Metallurgy Institute of Tajikistan, DKMT, 6, Moskovskaya st., 735030, Buston, Tajikistan.

ABSTRACT. INTRODUCTION. The Syr Darya is the most important waterway of the Fergana Valley in Central Asia. The environment and health of the population living in the basin of the Syr Darya depend on the quality of its waters. PURPOSE of the article is to assess the level of pollution of the river within the International project "Science for the sake of the World". METHODS. We have been monitoring the concentration of heavy metals, as well as the cross-border transfer of these elements along the bed of the Syr Darya for 15 last years. The samples have been taking monthly. The analysis of physical and chemical water parameters was carried out using PCD 650. RESULTS. We identified the contents of heavy metals in filtered samples, analyzed the contents of chrome, nickel, copper, zinc, arsenic, molybdenum, and cadmium. The comparison of these results with the earlier ones shows their high correlation and confirms the presence of heavy metals in the Syr Darya River waters within admissible concentrations. CONCLUSION. Qualitative and quantitative water indicators are annually summarized and compared to the standards. The average data for the last 10 years show that the Syr Darya water quality meets the standards. Key words: monitoring, pollution, heavy metals, admissible concentration

For citation: Razykov Z., Yunusov M. Assessment of heavy metal pollution in waters of the Syr Darya River (in the Republic of Tajikistan). XXI century. Technosphere Safety. 2016, vol. 1, no. 4, pp. 48-53. (In Russian).

*Разыков Зафар Абдукахорович, профессор кафедры экологии, e-mail: zaffarrazykov@mail.ru Razikov Zafar, Professor of the Ecology Department, e-mail: zaffarrazykov@mail.ru

*Юнусов Музафар Мамаджанович, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой экологии, e-mail: Yunusov2001@mail.ru

Yunusov Muzafar, Doctor of Chemical Sciences, Professor, Head of the Ecology Department, e-mail: Yunusov2001@mail.ru

Том 1, № 4 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 1, no. 4 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

шж

к/

Введение

Сырдарья - первая по длине и вторая по наполненности после Амударьи река в Средней Азии. Протекает по территориям Узбекистана, Таджикистана, Киргизии и Казахстана. Является важнейшей водной артерией всей Ферганской долины, определяющей ее составляющей, поэтому вышеназванные страны придают огромное значение контролю качества речных вод, в первую очередь, предотвращению загрязнения - для улучшения состояния окружающей среды и сохранения здоровья проживающего в бассейне Сырдарьи населения. На территории Таджикистана водная артерия находится под постоянным контролем, и одно из главных мероприятий здесь - мониторинг реки Сырдарья на всей ее протяженности.

В настоящее время горно-металлургический институт Таджикистана сов-

местно с рядом центрально-азиатских университетов проводит исследование по анализу качества воды бассейна реки Сырда-рья. Работа ведется в рамках Международного проекта «Наука ради Мира» и посвящена оценке загрязнения трансграничных вод в Центральной Азии на примере Сырдарьи. Основной целью проекта является изучение уровня загрязнений, концентрации тяжелых металлов, а также трансграничных переносов этих элементов по руслу реки. Мониторинг проводится беспрерывно уже на протяжении пятнадцати последних лет [1].

В данной работе представлены результаты мониторинга содержания ряда тяжелых металлов в водах реки Сырдарья за период 2014-2015 гг. и выполнена оценка физико-химических параметров воды.

Методы исследования

Исследования проводили в пределах Согдийской области Республики Таджикистан на восьми точках отбора проб. Данные точки были определены таким образом, чтобы отметить вход течения реки на территорию области и выхода - в сопредельное государство: первая точка отбора (TJK - 1) находилась на границе Узбекистана с Таджикистаном (Аштский район); восьмая (TJK - 8) на границе Таджикистана и Узбекистана.

Анализ физико-химических параметров воды производили ежемесячно на месте отбора проб с помощью экспресс-анализатора марки PCD 650. Содержание тяжелых металлов (ТМ) определяли после фильтрации проб (фильтр 0,45 мкм). При анализе использовали электротермический атомно-абсорбционный метод (прибор

AAnalyst 800), позволяющий устанавливать элементы с концентрацией ниже 1 мкг/л [2]. В пробах анализировали содержание хрома, никеля, меди, цинка, мышьяка, молибдена, кадмия.

В группу «истинно тяжелых металлов», кроме свинца, ртути и кадмия, сейчас включают и другие металлы: никель, кобальт, ванадий, медь, железо, цинк, сурьму, а также металлоиды мышьяк и селен, которые токсичны во всех своих формах в щелочных, кислых и нейтральных растворах.

Содержание тяжелых металлов в растворенной форме зависит от солевого состава, pH, наличия условий для протекания реакций гидролиза и комплексообразо-вания [3].

Том 1, № 4 2016 Vol. 1, no. 4 2016

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

Результаты и их обсуждение

Результаты анализа для точек отбо- на рис. 1 и 2. ра TJK - 1 и TJK - 8 представлены

Рис. 1. Результаты мониторинга для TJK - 1, (мкг/л), с марта 2014 по ноябрь 2015 гг. Fig. 1. The results of monitoring for TJK - 1, (mkg/l), from March, 2014 to November, 2015

3,5 y-

2014 2015

Рис. 2. Результаты мониторинга для TJK - 8, (мкг/л), с марта 2014 по ноябрь 2015 гг. Fig. 2. The results of monitoring for TJK - 8, (mkg/l), from March, 2014 to November, 2015

Том 1, № 4 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 1, no. 4 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

Как видно из рис. 1 и 2, концентрации тяжелых металлов в точках отбора ТЖ - 1 и ТЖ - 8, то есть в начале объекта исследования и на последней точке отбора на территории Республики Таджикистан, отличаются незначительно, но с явной тенденцией уменьшения концентраций ТМ к точке отбора ТЖ - 8. На наш взгляд, это может быть следствием процессов осаждения тяжелых металлов в донные отложения и одновременным частичным переходом из донных осадков обратно в виде ионов. Кроме того, взвешенные частицы воды мо-

гут адсорбировать на свою поверхность вышеперечисленные ионы, влияя на колебание концентраций ТМ в зависимости от их сорбционной способности. Водные растворы в большинстве случаев гомогенны. Установлено, что в таких средах скорости реакций с участием растворенных веществ и газов достаточны для быстрого установления равновесия. Следует отметить, что скорость реакций (в данном объеме воды) зависит от размера иона, скорости перемешивания и физико-химических свойств среды [4].

Результаты анализа проб воды из реки Сырдарьи, мкг/л _The results of Syr Darya water sample, mkg/l_

Точка и время отбора проб / Point and time of sampling Al P Ti V Cr Mn Fe

TJK - 1. Май 2015.

Узбекистан - Таджикистан.

Граница, Аштский район / TJK - 1. May, 2015. 3.73 5.1 <0,3 1,8 0,9 6,12 1,55

Uzbekistan - Tajikistan. Border, Ashtsky district

TJK - 8. Май 2015.

Таджикистан - Узбекистан. Граница / TJK - 8. May, 2015. Tajikistan - Uzbekistan. Border 0.95 <0.6 <0,3 1,7 0,5 3,9 1,16

Точка и время отбора проб / Point and time of sampling Co Ni Cu Zn As Se Rb

TJK - 1. Май 2015.

Узбекистан - Таджикистан. Граница, Аштский район / TJK - 1. May, 2015. <0,03 <0,3 0,24 <0,4 1,70 1,95 0,95

Uzbekistan - Tajikistan. Border, Ashtsky district

TJK - 8. Май 2015.

Таджикистан - Узбекистан. Граница / TJK - 8. May, 2015. Tajikistan - Uzbekistan. Border <0,03 <0,3 0,31 <0,4 1,34 1,50 1,00

Точка и время отбора проб / Point and time of sampling Mo Cd Sn Sb Ba Hg Pb

TJK - 1. Май 2015.

Узбекистан - Таджикистан.

Граница, Аштский район / TJK - 1. May, 2015. Uzbekistan - Tajikistan. Border, Ashtsky district 14 <0,03 <0,07 0,13 67 <0,3 0,03

TJK - 8. Май 2015.

Таджикистан - Узбекистан. Граница / TJK - 8. May, 2015. 13 <0,03 <0,07 0,18 58 <0,3 <0,02

Tajikistan - Uzbekistan. Border

Том 1, № 4 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 1, no. 4 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

Для подтверждения точности результатов пробы, отобранные в 2015 г., были дополнительно проанализированы методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе ДдНеП 7700 (см. табл., рис. 3, 4) с идентификацией большего перечня тяжелых металлов. Пределы обнаружения ТМ этим методом лежат в интервале 0,05-0,1 мкг/л [5]. Анализы были выполнены в научно-исследова-

тельской лаборатории Департамента «Науки об Окружающей среде» Института «Йозеф Штефан».

Сопоставление результатов анализа, представленных в табл. и на рис. 3, 4, с полученными ранее (см. рис. 1, 2) свидетельствует об их высокой корреляции и подтверждает присутствие тяжелых металлов в водах реки Сырдарьи в пределах допустимых концентраций (ПДК).

16

14

12

10

1 cn 1 ^ Ol

r 1. II сОЧ о 0

Al P V Cr

^г

1, 41 1 Ii Ii Ii

Mn

Fe

Cu

As

Se

Ol

Rb

Mo

■ TJK-1 ■ TJK-8

45

Рис. 4. Результаты анализа воды на ICP-MS, река Сырдарья на территории Республики Таджикистан. TJK - 1 на диаграмме слева; TJK - 8 - справа, в мкг/л Fig. 4. The results of water analysis on ICP-MS, the Syr Darya river in the territory of Tajikistan. TJK - 1 are on

left; TJK-8 are on the right, mkg/l

Заключение

Таким образом, в период проведения мониторинга вод реки Сырдарья не наблюдалось резких колебаний концентрации тяжелых металлов и повышения ПДК. Концентрации ТМ соответствуют нормативным требованиям, предъявляемым к техническим водам (мг/л): кадмий - 0,001; мышьяк - 0,05; никель - 0,1; свинец - 0,03; цинк - 1; медь - 1,0; молибден - 0,25;

хром - 0,05 [5, 6].

В рамках мониторинга качественные и количественные показатели ежегодно обобщаются и сравниваются с нормативными. Усредненные данные за последние 10 лет показывают, что по всем параметрам качество воды Сырдарьи отвечает установленным требованиям.

Том 1, № 4 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 1, no. 4 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

1. Сырдарья - важнейшая артерия, и сберечь ее -наша задача [Электронный ресурс]. URL: www.sogd-pravda.tj/index.php?option=com...id (18.11.16).

2. Eugene W. Rice, Rodger B. Baird, Andrew D. Eaton, Lenore S. Clesceri. Standard Methods For the Examination Of Water and Wastewater, 22nd Edition, AWWA/APHA/WEF, 2012, pp. 3-25.

3. Зери тахрири И.М., Астрелин ва Х.Ратнавира. Усулхои физики-химиявии тозакунии об. Идоракунии

кии список

захирахои оби. Хучанд: Хуросон, 2015. 648 сах.

4. Браунлоу А.Х. Геохимия. М.: Недра, 1984. С. 162.

5. Inductively coupled plasma-mass Spectrometric method for the Determination of dissolved trace Elements in natural water (Open-File Report 94-358). Colorado: U.S. GEOLOGICAL SURVEY, 1996. P. 10.

6. Wood J.M. Biological cycles for toxic elements in the environment, Science, 1974. Vol. 183.

1. Syrdar'ya - vazhneishaya arteriya, i sberech' ee -nasha zadacha [The Syr Darya as a major artery, and our task is to preserve it]. Available at: www.sogd-pravda.tj/index.php?option=com...id (accessed 18. November 2016).

2. Eugene W. Rice, Rodger B. Baird, Andrew D. Eaton, Lenore S. Clesceri. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 22nd Edition, AWWA/AP HA/WE F, 2012, pp. 3-25.

3. 3epu Taxpupu M.M., AcTpenuH Ba XPaTHaBupa.

Усулхои физики-химиявии тозакунии об. Идоракунии захирахои оби. Хучанд: Хуросон, 2015. 648 сах.

4. Braunlou A.Kh. Geokhimiya [Geochemistry]. Moscow, Nedra Publ., 1984, p. 162. (In Russian).

5. Inductively coupled plasma-mass Spectrometric method for the Determination of dissolved trace Elements in natural water (Open-File Report 94-358). Colorado: U.S. GEOLOGICAL SURVEY, 1996. P. 10.

6. Wood J.M. Biological cycles for toxic elements in the environment, Science, 1974. Vol. 183.

Критерий авторства

Разыков З.А, Юнусов М.М. обладают на статью равными авторскими правами и несут ответственность за плагиат.

Authorship criteria

Razykov Z.A. and Yunusov M.M. have equal author's rights and responsibility for plagiarism.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии интересов.

конфликта

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

Поступила 28.11.2016

Received on 28.11.2016

Том 1, № 4 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 1, no. 4 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582