CC BY
48
ГЛОБАЛЬНЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС: МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ
УДК 550.42 ББК 26.30
В.В. Мазур
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ НЕКОТОРЫХ СЕВЕРНЫХ РЕК
Изучение загрязнения донных отложений рек тяжелыми металлами является актуальной проблемой современной геоэкологии. В статье дана сравнительная характеристика донных отложений рек: р. Екатерингофка, р. Ждановка, р. Иртыш, р. Карповка, р. Мойка, р. Левая Березовая, р. Лососинка, р. Надым, р. Неглинка, р. Печора, р. Пряжка, р. Селенга и р. Човью по содержанию тяжелых металлов (^Ь, Zn, ^, Ш, ^, Cd). Для исследования были взяты собственные, ранее опубликованные результаты и данные ученых: З.И. Слуковского, А.Ю. Опекунова, А.А. Чемагина, В.И. Уваровой, А.М. Максимовой, Н.С. Касимова и А.М. Кошелькова. Произведены расчеты отношений среднего содержания металлов в донных отложениях к условному мировому кларку почв. Установлено, что для рек Неглинка и Лососинка совокупный набор и относительное содержание тяжелых металлов находится в диапазоне кларковых значений (г > 0,855). Также выявлены реки, для донных отложений которых отмечено высокое содержание Cd по сравнению с кларковыми значениями (в ряде случаев до 381 раз), среди них р. Печора, р. Левая Березовая, р. Екатерингофка, р. Ждановка, р. Човью и р. Карповка. Исследование показало, что аномально высокое содержание тяжелых металлов в донных отложениях характерно для рек, протекающих по территории крупных городов. Региональные различия в содержании металов связанны как с геохимическими характеристиками территорий, так и с представленными видами промышленности.
Ключевые слова:
донные отложения, кларковые значения, реки, сравнение, тяжелые металлы.
Мазур В.В. Сравнительная характеристика содержания тяжелых металлов в донных отложениях некоторых северных рек // Общество. Среда. Развитие. - 2020, № 1. - С. 92-95.
© Мазур Виктория Васильевна - преподаватель, Сыктывкарский государственный университет имени Питирима Сорокина, Сыктывкар; e-mail: opionid@syktsu.ru
Донные отложения (ДО) проявляют себя в качестве аккумулятора токсичных веществ водной экосистемы и являются индикатором уровня техногенного воздействия. Исследование ДО является важнейшим аспектом установления экологического состояния водных объектов. ДО - это сложная многокомпонентная система, которая в зависимости от биогеохимических процессов, сорбционных свойств самих отложений, ландшафтных особенностей водоемов, а также характера и свойств веществ, поступающих в реки, могут быть накопителями тяжелых металлов (ТМ) и источником вторичного загрязнения водного объекта. Для оценки степени антропогенного воздействия
на речные экосистемы необходимо знать содержание загрязняющих веществ в ДО. Актуальность работы обусловлена необходимостью получения информации по концентрации ТМ в ДО рек, как находящихся в условиях непрерывной антропогенной нагрузки, так не испытывающих таковую.
Целью работы является выявление региональных различий в накоплении мета-лов ДО некоторых северных рек: р. Екатерингофка, р. Ждановка, р. Иртыш, р. Карповка, р. Мойка, р. Левая Березовая, р. Лососинка, р. Надым, р. Неглинка, р. Печора, р. Пряжка, р. Селенга и р. Човью, а также установление статистически значимых зависимостей между содержанием металлов в ДО и кларками металлов в земной коре.
Материалы и методы
Для исследования были взяты собственные, ранее опубликованные результаты и данные ученых: З. И. Слуковского, А.Ю. Опекунова, А.А. Чемагина, В.И. Уваровой, А.М. Максимовой, Н.С. Касимова и А.М. Кошелькова. В ДО сравнивались концентрации ТМ: РЬ, Zn, Со, №, Си, Cd. Кларки концентрации (КК) рассчитывались как отношение среднего содержания металла в донных отложениях к условному мировому кларку почв [1, с. 80; 11, с. 5].
В качестве объекта исследования были выбраны северные реки различных регионов страны, в ДО которых установлена концентрация ТМ:
- р. Екатерингофка - протока в дельте Невы в Санкт-Петербурге. Начинается из Большой Невы у места впадения её в Невскую губу, омывает Гутуевский остров и другие более мелкие острова. Длина водотока составляет 4,5 км. Точка отбора пробы находилась в черте г. Санкт-Петербурга [7, с. 52].
- р. Ждановка - река в Санкт-Петербурге, протока Невской дельты. Вытекает из Малой Невы, впадает в Малую Невку. Набережными реки Ждановки являются Ждановская набережная (от Большого проспекта П. С. до Ждановской улицы у дома № 35) и Ждановская улица (от Офи-
церского переулка до Новоладожской улицы). Точка отбора пробы находилась в черте г. Санкт-Петербурга [7, с. 52].
- р. Иртыш - река в Китае, Казахстане и России (Омская и Тюменская области), левый, главный приток Оби. Длина Иртыша составляет 4248 км. Точка отбора проб находилась в районе п. Горнослинкино, правый берег [10, с. 6-7].
- р. Карповка - один из рукавов Невы, разделяющий Петроградский и Аптекарский острова. Длина - 3 км, ширина - 20 метров. Точка отбора пробы находилась в черте г. Санкт-Петербурга [7, с. 52].
- р. Мойка - сквозной проток в южной (левой) части дельты Невы. Представляет собой впадающий в Большую Неву правый рукав реки Фонтанки, вытекающий из неё по южной границе Летнего сада и Марсо-ва поля. Точка отбора пробы находилась в черте г. Санкт-Петербурга [7, с. 52].
- р. Левая Березовая - протекает в черте города Хабаровска, левый приток р. Берёзовой. Точка отбора пробы находилась в черте г. Хабаровска [4, с. 81].
р. Лососинка - река в Республике Карелия. Исток - озеро Лососинное, устье -Онежское озеро. Протекает по городу Петрозаводску. Точки отбора пробы находились в черте г. Петрозаводск и в пригороде [8, с. 84].
Таблица 1
Валовое содержание тяжелых металлов в ДО рек, мкг/кг
Наименование реки РЬ гп Со N1 Си са
Реки, протекающие в черте населенных пунктов
р. Екатерингофка (г. Санкт-Петербург) [7, с.52] 2373,00 751,0 54,40 41,70 210,00 26,40
р. Ждановка (г. Санкт-Петербург) [7, с.52] 91,30 257,0 9,93 24,90 126,00 2,71
р. Иртыш (п. Горнослинкино, правый берег) [10, с. 6-7] 6,40 14,30 3,37 6,40 4,48 0,08
р. Карповка (г. Санкт-Петербург) [7, с.52] 388,00 815,00 12,30 301,00 369,00 49,60
р. Мойка (г. Санкт-Петербург) [7, с.52] 72,50 255,00 11,80 22,60 56,00 0,63
р. Левая Березовая (г. Хабаровск) [4, с.81] 43,30 200,90 45,90 26,10 0,73
р. Лососинка (г. Петрозаводск) [8, с.84] 14,80 67,70 10,50 16,90 19,60
р. Надым (ниже г. Надыма) [9, с.148] 4,00 28,00 8,10 11,10
р. Неглинка (г. Петрозаводск) [8, с.84] 31,00 159,30 17,80 29,.80 74,00
р. Печора (пос. Якша) 21,00 210,00 260,00 7,00
р. Пряжка (г. Санкт-Петербург) [5, с.137] 152,45 529,17 32,35 29,74
р. Селенга (г. Улан-Удэ) [2, с.386] 20,30 59,70 7,80 16,30 13,10 0,10
р. Човью (г. Сыктывкар) 90,00 90,00 30,00
Реки, протекающие за пределами населенных пунктов
р. Лососинка (пригородная территория, г. Петрозаводск) [8, с.84] 13,10 37,30 7,50 16,40 12,50
р. Надым (выше г. Надыма) [9, с.148] 2,60 37,10 6,90 3,40
р. Печора (территория ООПТ) 9,00 110,00 210,00 5,00
р. Селенга (выше г. Улан-Удэ) [2, с.386] 16,10 54,50 8,16 18,10 11,60 0,12
* ниже предела обнаружения ** нет данных
О
- р. Надым - река в России, протекает на севере Западной Сибири, по территории Ямало-Ненецкого автономного округа, впадает в Обскую губу Карского моря. Длина реки - 545 км. Точки отбора пробы находились выше и ниже по течению от г. Надым [9, с. 148].
- р. Неглинка - река в столице Карелии Петрозаводске, берёт начало в болотах на территории Прионежского района, протекает через жилые районы Петрозаводска. Впадает в Петрозаводскую губу Онежского озера. Длина реки составляет 14 км. Точка отбора пробы находилась в черте г. Петрозаводск [8, с. 84].
- р. Печора - самая большая река севера Европы, протекает в Республике Коми и Ненецком автономном округе России. Ее длина 1809 км. Устье реки Печора берет начало на юго-востоке республики Коми, на западных склонах Северного Урала. Точки отбора проб находились в районе пос. Якша (Средняя Печора) и в районе устья р. Б. Шайтановки (правого притока р. Печоры), относящегося к Печоро-Илыч-скому биосферному заповеднику (ООПТ).
- р. Пряжка - река в Санкт-Петербурге, вытекает из реки Мойки, впадает через бывший Сальнобуянский канал в Большую Неву. Длина - 1,32 км. Точка отбора пробы находилась в черте г. Санкт-Петербурга [5, с. 137].
о
3
ю О
- р. Селенга -крупная река, протекающая на территории Монголии и России (Бурятия). Крупнейшая река, впадающая в Байкал и обеспечивающая до половины ежегодного притока воды в озеро, в том числе около 70% всего терри-генного притока. Точки отбора проб находились выше по течению и в черте г. Улан-Удэ [2, с. 386].
- р. Човью -протекает в Республике Коми. Устье реки находится в 4 км по левому берегу протоки Вычег-
ды. Длина реки составляет 40 км. Точка отбора проб находилась в районе пос. Верхний Чов, являющегося районом столицы Республики Коми - г. Сыктывкара.
Результаты и выводы
Сводные данные по валовому содержанию ТМ в ДО рек отражены в табл. 1.
Значения кларков концентрации - коэффициентов концентраций, исследованных ТМ в ДО были меньше 1 для р. Иртыш, р. Лососинка, р. Надым, р. Човью и р. Селенга (табл. 1). Для р. Екатерингофка, р. Ждановка, р. Карповка и р. Печора относительное содержание некоторых ТМ было выше в несколько раз по сравнению с кларковыми значениями.
Установлено, что для рек Неглинка (г = 0,906) и Лососинка (г = 0,855) совокупный набор и относительное содержание тяжелых металлов находится в диапазоне кларковых значений (табл. 1), что может свидетельствовать о незначительном антропогенном влиянии на указанные реки [6, с. 7]. Также выявлены реки, для ДО которых отмечено превышение содержания Cd по сравнению с кларковыми значениями, среди них р. Левая Березовая (в 5,6 раз), р. Ждановка (в 20,9 раз), р. Печора (в 53,9 раз), р. Екатерингофка (в 203,1 раз), р. Човью (в 230,8 раз) и р. Карповка (в 381 раз). Известно, что содержание Cd в ДО выше
Таблица 2
Значения кларков концентрации ТМ в ДО [1, ^ 80; 11, ^ 5]
Наименование реки РЬ га Со N1 Си са
Реки, протекающие в черте населенных пунктов
р. Екатерингофка (г. Санкт-Петербург) 148,31 9,05 3,02 0,72 4,47 203,08
р. Ждановка (г. Санкт-Петербург) 5,71 3,10 0,55 0,43 2,68 20,85
р. Иртыш (п. Горнослинкино, правый берег) 0,40 0,17 0,19 0,11 0,10 0,62
р. Карповка (г. Санкт-Петербург) 24,25 9,82 0,68 5,19 7,85 381,54
р. Мойка (г. Санкт-Петербург) 4,53 3,07 0,66 0,39 1,19 4,85
р. Левая Березовая (г. Хабаровск) 2,71 2,42 - 0,79 0,56 5,62
р. Лососинка (г. Петрозаводск) 0,93 0,82 0,58 0,29 0,42 -
р. Надым (ниже г. Надыма) 0,25 0,34 - 0,14 0,24 -
р. Неглинка (г. Петрозаводск) 1,94 1,92 0,99 0,51 1,57 0,00
р. Печора (пос. Якша) 1,31 2,53 - - 5,53 53,85
р. Пряжка (г. Санкт-Петербург) 9,53 6,38 - 0,56 0,63 -
р. Селенга (г. Улан-Удэ) 1,27 0,72 0,43 0,28 0,28 0,77
р. Човью (г. Сыктывкар) - 1,08 - - 1,91 230,77
Реки, протекающие за пределами населенных пунктов
р. Лососинка (пригородная территория, г. Петрозаводск) 0,82 0,45 0,42 0,28 0,27 -
р. Надым (выше г. Надыма) 0,16 0,45 - 0,12 0,07 -
р. Печора (территория ООПТ) 0,56 1,33 - - 4,47 38,46
р. Селенга (выше г. Улан-Удэ) 1,01 0,66 0,45 0,31 0,25 0,92
кларкового значения свидетельствует об антропогенном вкладе в содержание этого элемента. К основным техногенным источникам поступления Cd в окружающую среду относятся горнорудные и металлургические предприятия, а также сточные воды. Среди рек, ДО которых содержат Cd, только Печора протекает за пределами импак-тных зон, что свидетельствует о залежах руд, содержащих примеси Cd.
В смежных точках обора на локальных участках содержание ТМ может отличаться в несколько раз [3, с. 3], что свидетельствует о влиянии большого количества экзогенных и эндогенных факторов на формирование элементного состава ДО. В связи с этим при мониторинге водных систем в качестве фоновой необходимо использовать условно «чистый» водоток, близкий географически.
Таким образом, в результате проведенных исследований можно заключить следующее.
1. Концентрации Cd в ДО рек Печора, Левая Березовая, Екатерингофка, Жданов-
ка и Карповка превышают (в ряде случаев до 381 раз) содержание данного элемента в земной коре. Антропогенный вклад в накопление Cd в ДО участков рек, протекающих в черте города, происходит за счет выбросов промышленных предприятий.
2. Высокие концентрации Cd (до 49,6 мг/кг), скорее всего, генетически связаны не только с техногенными причинами, но и с минералами Cd, распространенными на исследуемых территориях. 3. При изучении содержания ТМ в ДО следует учитывать региональные особенности, связанные как с геохимическими характеристиками территорий, так и с представленными в исследуемых населенных пунктах видами промышленности.
Благодарности
Автор выражает благодарность научному руководителю Г.Н. Доровских, доктору биологических наук, профессору Сыктывкарского государственного университета имени Питирима Сорокина за помощь и ценные советы при подготовке статьи.
Список литературы:
[1] Виноградов А. П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. - 1962, вып. 7. - С. 555-571.
[2] Касимов Н.С., Корляков И.Д., Кошелева Н.Е. Распределение и факторы аккумуляции тяжелых металлов и металлоидов в речных донных отложениях на территории г. Улан-Удэ // Вестник РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. Т. 25. - 2017, № 3. - С. 380-395.
[3] Корженевский Б.И., Толкачев Г.Ю., Ильина Т.А., Коломийцев Н.В. Основные принципы мониторинга загрязнения большой реки (на примере бассейна реки Волги) // СтройМного. - 2017, № 2 (7). -Интернет-ресурс. Режим доступа: http://stroymnogo.com/science/tech/osnovnye-printsipy-monitoringa-zagr/
[4] Кошельков А.М., Матюшкина Л.А. Оценка химического загрязнения почв водоохранных зон малых рек города Хабаровска // Региональные проблемы. Т. 21. - 2018, № 2. - С. 76-85. - DOI: 10.31433/1605-220X-2018-21-2-76-85.
[5] Максимова А.М., Нестеров Д.А. Экологические проблемы малых водотоков // Известия Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена. - 2014, № 165. - С. 132-138.
[6] Новиков М. А., Титов О. В., Жилин А. Ю. Содержание металлов в донных отложениях центральной части Печорского моря в современный период // Вестник МГТУ. Т. 22. - 2019, № 1. - С. 188-198. -DOI: 10.21443/1560-9278-2019-22-1-188-198
[7] Опекунов А.Ю., Митрофанова Е.С., Опекунова М.Г. Техногенная трансформация состава донных отложений рек и каналов Санкт-Петербурга // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. - 2017, № 4. - С. 48-61.
[8] Слуковский З.И. Геоэкологическая оценка состояния малых рек крупного промышленного города по данным о содержании тяжелых металлов в донных отложениях // Метеорология и гидрология. -2015, № 6. - С. 81-88.
[9] Уварова В.И. Оценка химического состава воды и донных отложений р. Надым // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. - 2011, № 11. - С. 143-153.
[10] Чемагин А.А. Распределение тяжелых металлов в донных отложениях в районе горнослиинкин-ской зимовальной русловой ямы в летне-осенний период // Современные проблемы науки и образования. - 2016, № 5. - Интернет-ресурс. Режим доступа: http://www.science-education.ru/ru/article/ view?id=25254 (30.01.2020)
[11] Rudnick R. L., Gao S. Composition of the continental crust // Treatise on Geochemistry / Eds.: H.D. Holland, K.K. Turekian. Vol. 3. The Crust. - Elsevier Ltd, 2003. - P. 1-64. - DOI: https://doi.org/10.1016/B0-08-043751-6/03016-4.
О
