Жизнь Земли. Междисциплинарный научно-практический журнал Life of the Earth 10.29003/m4330.0514-7468.2020_46_4/406-417 2367 О распространённости фоновых и техногенно-зависимых концентраций тяжёлых металлов в речных водах On the prevalence of background and technogenically dependent concentrations of heavy metals in river waters Орешкин В.Н., Хрисанов В.Р. Oreshkin, V.N., Khrisanov, V.R. 04 12 2020 46 4 406 417 04 12 2024

Рассмотрены особенности распространённости растворённых форм Cd и Pb в воде участков р. Ока и других рек Русской равнины. Влияние антропогенных сточных вод, содержащих тяжёлые металлы (промышленных, коммунально-бытовых, сельскохозяйственных, поверхностных с урбанизированных территорий) ярко проявляется лишь на отдельных участках рек средней России (Ока, Волга, Москва) на фоне природных ландшафтно-геохимических процессов. Предпринята попытка развить подходы к оценке степени антропогенного влияния на состав воды различных участков рек, в т. ч. удалённых от зон загрязнения. Предложен эколого-геохимический свинцово-кадмиевый индикатор, позволяющий сделать оценку антропогенного влияния и разделить участки рек на 3 категории: сильного, среднего и слабого загрязнения. Участки рек слабого антропогенного загрязнения имеют высокие значения этого индикатора, соответствующие водам с фоновой или близкой к фоновой концентрации. Уменьшение значений индикатора означает увеличение роли антропогенных стоков в составе воды, и оценки средних концентраций элементов являются техногенно-зависимыми.

Features of the prevalence of Cd and Pb dissolved forms in the water of sections of the Oka river and other rivers of the Russian Plain are considered. The influence of anthropogenic wastewater (industrial, municipal and agricultural) containing heavy metals is clearly manifested only in certain sections of the rivers of central Russia (Oka River, Volga River, and Moscow River) against the background of natural landscape and geochemical processes. An attempt is made to develop approaches to assessing the degree of anthropogenic influence on the water composition of various river sections, including those remote from pollution zones. An ecological and geochemical lead–cadmium indicator is proposed, which makes it possible to assess the anthropogenic impact and divide river sections into 3 categories (strong, medium and weak pollution, respectively). The river sections with low anthropogenic pollution have high values of this indicator corresponding to waters with the background (or close to background) concentration. A decrease in the indicator values means an increase in the role of anthropogenic effluents in the water composition, and estimates of the average concentrations of elements are technogenically dependent.

 распространённость тяжёлых металловречные водыантропогенное загрязнениеэколого-геохимический индикатор prevalence of heavy metalsriver wateranthropogenic pollutionecological and geochemical indicator Бреховских В.Ф., Катунин Д.Н., Островская Е.А., Перекальский В.М., Попова О.В. Процессы переноса и накопления тяжёлых металлов на Нижней Волге // Водные ресурсы. 1999. Т. 26, № 4. С. 451–461.Гапеева М.В., Цельмович О.Л. Перераспределение тяжёлых металлов в Шекснинском плёсе Рыбинского водохранилища в связи с аварийными ситуациями // Гидрохимические материалы. 1990. Т. 109. С. 132–138.Гордеев В.В. Геохимия системы река–море. М.: ИП Матушкина И.И., 2012. 452 с.Джамалов Р.Г., Никаноров А.М., Решетняк О.С., Сафронова Т.И. Воды бассейна Оки: химический состав и источники загрязнения // Вода и экология. 2017. № 3. С. 114–132.Доклад «О состоянии и использовании водных ресурсов в Российской Федерации в 2020 году» / Н.Г. Рыбальский, Е.В. Муравьева, В.Р. Хрисанов и др. М.: Росводресурсы, НИА-Природа, 2022. 510 с.Карпов Ю.А., Савостин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки. М.: Лаборатория знания, 2003. 243 с.Козлов А.В., Машакин А.М., Дедык В.Е., Воронцова А.А., Акафьева Д.В., Соколов И.С., Кондрашин Б.В., Миронова Ю.И., Тарасов И.А. Эколого-гидрохимическое состояние акваторий Оки и Волги в черте городской агломерации Нижнего Новгорода по показателям катионно-анионного состава и содержания тяжёлых металлов // Современные проблемы науки и образования. 2017. № 4 (https://science-education.ru/ru/article/view?id=26579).Мажайский Ю.А., Гусева Т.М. Мониторинг тяжёлых металлов в экосистеме малой реки Окского бассейна // Теоретическая и прикладная экология. 2017. № 2. С. 54–59.Мажайский Ю.А. Тяжёлые металлы в экосистемах малых рек / Ю.А. Мажайский, Т.М. Гусева. М.: Изд-во МГУ, 2001. 138 с.Моисеенко Т.И., Кудрявцева Л.П., Гашкина Н.А. Рассеянные элементы в поверхностных водах суши: технофильность, биоаккумуляция и экотоксикология. М.: Наука, 2006. 261 с.Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А. Распределение микроэлементов в поверхностных водах суши и особенности их водной миграции // Водные ресурсы. 2007. Т. 34, № 4. С. 454–468.Орешкин В.Н., Цизин Г.И., Золотов Ю.А. Сорбционно-атомно-абсорбционное определение следов элементов в природных водах с динамическим концентрированием в электротермических атомизаторах // Журнал аналитической химии. 2002. Т. 57, № 9. С. 923–928.Орешкин В.Н., Цизин Г.И. Новые возможности тигельных атомизаторов при атомно-абсорбционном определении следов элементов в твёрдых образцах с использованием фракционного испарения // Вестник Московского ун-та. Сер. 2. Химия. 2019. Т. 60, № 3. С. 147–153.Орешкин В.Н., Внуковская Г.Л., Плескачевская Г.А. Опыт прямого и сорбционно-атомно-абсорбционного определения тяжёлых металлов в технологических материалах, сточных водах, илах и других объектах // Современные методы аналитического контроля на промышленных предприятиях. М.: МДНТП, 1991. С. 121–128.Орешкин В.Н., Хрисанов В.Р. Изменчивость концентрации кадмия и свинца в воде крупной равнинной реки за 30-летний период наблюдений // Жизнь Земли. 2021. Т. 43, № 4. С. 461–471.Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственные значение. М.: ВНИРО, 1999. 304 с.Райнин В.Е., Пыленок П.И., Яшин В.М., Халамцева И.А., Фризе К., Рупп Х., Крюгер Ф. Влияние паводков на загрязнение пойм рек Оки и Эльбы // Мелиорация и водное хозяйство. 1999. № 5. С. 42–45.Райнин В.Е., Яшин В.М., Митрюхин А.А., Фриммель Ф.Х., Гремм Т., Хайдт А. Формирование качества речных вод в районе впадения реки Москвы в реку Оку // Тр. ВНИИГиМ. М., 1999. Т. 2. С. 76–92.Савенко А.В., Савенко В.С., Покровский О.С. Новые данные по содержанию растворённых микроэлементов в водах рек Российской Арктики // Доклады РАН. Науки о Земле. 2020. Т. 491, № 2. С. 82–88.Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П., Смирнова Р.С., Башаркевич И.Л., Онищенко Т.Л., Павловал Л.Н., Трефилова Н.Я., Ачкасов А.И., Саркисян С.Ш. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.Снакин В.В. Экология, глобальные природные процессы и эволюция биосферы. Энциклопедический словарь. М.: Изд. Московского университета, 2020. 528 с.Техногенное загрязнение речных экосистем / В.Н. Новосельцев и др. М.: Научный мир, 2002. 140 с.Томилина И.И., Гапеева М.В., Лошкина Р.А. Изменение качества воды и донных отложений Шекснинского плёса Рыбинского водохранилища по химическим и токсикологическим показателям за период 1961–2017 гг. // Труды ИБВВ РАН. 2018. Вып. 83 (86). С. 32–49.Экологическая ситуация в городе Серпухов и перспективы её улучшения / Под ред. С.М. Севостьянова и А.С. Керженцева. 2-е изд. М.: НИА-Природа, 2008. 263 с.Уваров А.Г. Оценка степени загрязнения тяжёлыми металлами реки Москвы и возможность использования макрофитов рода Potamogeton для биомониторинга тяжёлых металлов в реке // Водные ресурсы. Изв. Самарского научного центра РАН. 2015. Т. 17, № 6. С. 150–158.Gaillardet J., Viers J., Dupre B. Trace elements in river wafers // Treatise on Geochemistry. Eds. H.D. Holland, K.K. Turekin. V. 5. Amsterdam: Elsevier, 2004. P. 225–272.Pokrovsky O.S., Viers J., Shirokova L.S., Shevchenko V.P., Filipov A.S., Dupré B. Dissolved, suspended, and colloidal fluxes of organic carbon, major and trace elements in the Severnaya Dvina River and its tributary // Chem. Geol. 2010. V. 273. № 1–2. P. 136–149. Brekhovskikh, V.F., Katunin, D.N., Ostrovkaya, E.A., Perekal’sky, V.M., Popova, O.V., “Processes of transfer and accumulation of heavy metals on the Lower Volga”, Water resources 26 (4), 451–461 (1999) (in Russian).Gapeyeva, M.V., Tsel’movich, O.L., “Redistribution of heavy metals in the Sheksninsky ples of the Rybinsk reservoir in connection with emergency situations”, Hydrochemical materials 109, 132–138 (1990) (in Russian).Gordeyev, V.V., Geochemistry of the River-Sea System (Moscow: Matushkin, 2012) (in Russian).Jamalov, R.G., Nikanorov, A.M., Reshetnyak, O.S., Safronova, T.I., “Oka Basin Waters: Chemical Composition and Sources of Pollution”, Water and ecology 3, 114–132 (2017) (in Russian).Rybalsky, N.G., Muravyeva, E.V., Khrisanov, V.R., et al., Report “On the state and use of water resources in the Russian Federation in 2020” (Moscow: Rosvodresursy, NIA-Priroda, 2022) (in Russian)Karpov, Yu.A., Savostin, A.P., Sampling and sample preparation methods (Moscow: Laboratory of Knowledge, 2003) (in Russian)Kozlov, A.V., Mashakin, A.M., Dedyk, V.E., Vorontsova, A.A., Akafieva, D.V., Sokolov, I.S., Kondrashin, B.V., Mironova, Yu.I., Tarasov, I.A., “Ecological and hydrochemical state of water areas of the Oka and Volga within the urban agglomeration of Nizhny Novgorod in terms of the cation–anion composition and the content of heavy metals”, Modern problems of science and education 4 (2017) (https://science-education.ru/ru/issue/view?id=147) (in Russian).Mozhaysky, Yu.A., Guseva, T.M., “Monitoring of Heavy Metals in the Ecosystem of a Small River in the Oka Basin”, Theoretical and Applied Ecology 2, 54–59 (2017) (in Russian).Mozhaysky, Yu.A., Guseva, T.M., Monitoring of heavy metals in ecosystems of small rivers (Moscow: MSU, 2001) (in Russian).Moiseyenko, T.I., Kudryavtseva, L.P., Gashkina, N.A., Dispersed Elements in Surface Terrestrial Waters: Technophilicity, Bioaccumulation, and Ecotoxicology (Moscow: Nauka, 2006) (in Russian).Moiseyenko, T.I., Gashkina, N.A., “Distribution of trace elements in surface waters of the land and features of their aquatic migration”, Water resources 34 (4), 454–468 (2007) (in Russian).Oreshkin, V.N., Tsizin, G.I., Zolotov, Yu.A., “Sorption-atomic absorption analysis of traces of elements in natural waters with dynamic concentration in electrothermal atomizers”, J. Analytical Chemistry 57 (9), 923–928 (2002) (in Russian).Oreshkin, V.N., Tsizin, G.I., “New possibilities of crucible atomizers for atomic absorption analysis of trace elements in solid samples using fractional evaporation”, Bull. of Moscow University. Ser. 2. Chemistry 60 (3), 147–53 (2019) (in Russian).Oreshkin, V.N., Vnukovskaya, G.L., Pleskachevskaya, G.A., “Experience of direct and sorption-atomic absorption analysis of heavy metals in process materials, waste water, sludge and other objects”, Modern methods of analytical control in industrial enterprises (Moscow: MDNTP, 1991) (in Russian).Oreshkin, V.N., Khrisanov, V.R., “Variability of Cadmium and Lead Concentration in the Waters of a Large Plain River during a Thirty-Year Observation Period”, Zhizn Zemli [Life of the Earth] 43 (4), 461–471 (2021). DOI: 10.29003/m2510.0514-7468.2020_43_4/461-471 (in Russian).List of fishery standards: maximum permissible concentrations (MPC) and tentatively safe exposure levels (TSEL) of harmful substances for the water of water bodies of fishery importance (Moscow: VNIRO, 1999) (in Russian).Raynin, V.E., Pylenok, P.I., Yashin, V.M., Khalamtseva, I.A., Frize, K., Rupp, H., Kruger, F., “Influence of Floods on the Pollution of the Floodplains of the Oka and Elbe Rivers”, Reclamation and water management 5, 42–45 (1999) (in Russian).Raynin, V.E., Yashin, V.M., Mitryukhin, A.A., Frimmel, F.Kh., Gremm, T., Haidt, A., “Development of River Water Quality in the Area of the Confluence of Moscow and Oka Rivers”, Proc. of VNIIGiM 2, 76–92 (1999) (in Russian).Savenko, A.V., Savenko, V.S., Pokrovsky, O.S., “New data on the content of dissolved trace elements in the waters of the rivers of the Russian Arctic”, Reports of the Russian Academy of Sciences. Earth Sciences 491 (2), 82–88 (2020) (in Russian).Sayet, Yu.E., Revich, B.A., Yanin, E.P., Smirnova, R.S., Basharkevich, I.L., Onishchenko, T.L., Pavlova, L.N., Trefilova, N.Ya., Achkasov, A.I., Sarkisyan, S.Sh., Geochemistry of the Environment (Moscow: Nedra, 1990) (in Russian).Snakin, V.V., Ecology, global natural processes and evolution of the biosphere. Encyclopedic dictionary (Moscow: Publishing House of the Moscow University, 2020) (in Russian)Novosel’tsev, V.N., et al., Technogenic pollution of river ecosystems (Moscow: Nauchnyi Mir, 2002) (in Russian)Tomilina, I.I., Gapeyeva, M.V., Loshkina, R.A., “Changes in water quality and bottom sediments of the Sheksninsky ples of the Rybinsk reservoir according to chemical and toxicological indicators for the period 1961–2017”, Proc. of the IBVV RAS 83 (86), 32–49 (2018) (in Russian)Sevostyanov, S.M., Kerzhentsev, A.S. (eds.), Ecological situation in the city of Serpukhov and prospects for its improvement, 2nd ed. (M.: NIA-Priroda, 2008) (in Russian).Uvarov, A.G., “On how to quickly put into practice the metrology of the rivers of Moscow and the possibility of using markers of the genus Potamogeton for biomonitoring”, Water resources. Proc. of the Samara Sci. Center of RAS 17 (6), 150–158 (2015) (in Russian).Gaillardet, J., Viers, J., Dupree, B., “Trace elements in river plates”, Treatise on geochemistry 5, 225–272 (Amsterdam, Elsevier, 2004).Pokrovsky, O.S., Virs, J., Shirokova, L.S., Shevchenko, V.P., Filipov, A.S., Dupre, B., “Dissolved, suspended and colloidal flows of organic carbon, basic and trace elements in the Severnaya Dvina River and its tributaries”, Chemistry. Geol. 273 (1–2), 136–149 (2010).