Уровни содержания и закономерности распространения тяжелых металлов в воде и донных отложениях озера Селигер

Цель: определение и сравнительный анализ концентраций ряда тяжелых металлов (Cr, Cu, Zn, Pb, Cd) в воде и донных отложениях оз. Селигер в зависимости от уровня техногенной нагрузки.
Содержание тяжелых металлов (ТМ) определяли в летние периоды 2023 и 2024 гг. в воде и донных отложениях пяти плесов оз. Селигер, испытывающих различную техногенную нагрузку. Количественный химический анализ проводили методами атомно‐абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией и атомной эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.
Пространственная неоднородность в распределении химических элементов в воде Селигера обусловлена, главным образом, расположением источников загрязнения и сложной конфигурацией самого озера. Максимальные концентрации ТМ в воде и донных отложениях приурочены к Слободскому и Осташковскому плесам, вблизи мест расположения промышленных предприятий; минимальные – для Березовского и Полновского плесов. Повышенные концентрации элементов характерны для Селижаровского плеса, который, по сути, является транзитным – через него осуществляется вынос загрязняющих веществ в р. Селижаровку. Территориальное распространение ТМ в донных отложениях озера практически повторяет закономерности распределения элементов в воде. На основании анализа полученных авторами значений коэффициентов донной аккумуляции (КДА) установлен высокий уровень хронического загрязнения озера всеми изучаемыми металлами.
Полученные результаты подчеркивают необходимость всестороннего изучения экологического состояния водоема и дальнейших систематических наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в воде и донных отложениях озера Селигер.

1. Черных Н.А., Овчаренко М.М. Тяжелые металлы и радионуклиды в биогеоценозах. Москва: Агроконсалт, 2000. 200 с.

2. Черных Н.А., Челтыгмашева И.С., Баева Ю.И. Загрязнение почв тяжелыми металлами и качество растениеводческой продукции // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2003. N 9. С. 179– 187.

3. Wang L.K., Chen J.P., Hung Y.-T. and Shammas N.K. Heavy Metals in the Environment. CRC Press, 2009, 516 p. https://doi.org/10.1201/9781420073195

4. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. CRC Press, 2010, 548 p. https://doi.org/10.1201/b10158

5. Tchounwou P.B., Yedjou C.G., Patlolla A.K., Sutton D.J. Heavy Metal Toxicity and the Environment. In: Luch A. (eds) Molecular, Clinical and Environmental Toxicology // Experientia Supplementum. 2012. V. 101. P. 133–164. Springer, Basel. https://doi.org/10.1007/978-3-7643-8340-4_6

6. Kabata-Pendias A., Szteke B. Trace Elements in Abiotic and Biotic Environments. CrC Press, Taylor & Francis Group, 2015. 468 p. https://doi.org/10.1201/b18198

7. Koller M., Saleh H.M. Introductory Chapter: Introducing Heavy Metals. Heavy Metals. In Tech. 2018. Available at: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.74783

8. Masindi V., Muedi K.L. Environmental Contamination by Heavy Metals. Heavy Metals. InTech. 2018. Available at: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.76082

9. Baeva Yu., Chernykh N., Kurganova I., Lopes de Gerenyu V., Ovsepyan L. The content of heavy metals and arsenic in post-agrogenic soils of varios climatic zones in Russia // 19th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2019. Conference proceedings. Sophia, 2019. P. 483–490. doi: 10.5593/sgem2019/3.2/S13.063

10. Briffa J., Sinagra E., Blundell R. Heavy metal pollution in the environment and their toxicological effects on humans // Heliyon. 2020. V. 6(9). Article ID: e04691. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e04691

11. Вертинский А.П. Проблемы загрязнения окружающей природной среды Российской Федерации тяжелыми металлами // Инновации и инвестиции. 2020. N 1. С. 232–237.

12. Chernykh N., Baeva Yu., Thoma A. Change of elemental composition of plants under the action of heavy metal // 20th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2020. Sofia, 2020. P. 123–130. doi: 10.5593/sgem2020/5.1/s20.016

13. Li Y., Ye Z., Yu Y., Li Y., Jiang J., Wang L., Wang G., Zhang H., Li N., Xie X., Cheng X., Liu K., Liu M. A combined method for human health risk area identification of heavy metals in urban environments // Journal of Hazardous Materials. 2023. V. 449. Article ID: 131067. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131067

14. Chernykh N.A., Baeva Yu.I. and Thoma A. Influence of a Municipal Solid Waste Landfill on the Soil Levels of Heavy Metals at Adjacent Territories // Russian Journal of General Chemistry. 2021. V. 91. P 2917–2923. https://doi.org/10.1134/S107036322113020X

15. Yu Z., Liu E., Lin Q., Zhang E., Yang F., Wei C., Shen J. Comprehensive assessment of heavy metal pollution and ecological risk in lake sediment by combining total concentration and chemical partitioning // Environmental Pollution. 2021. V. 269. Article ID: 116212. doi: 10.1016/j.envpol.2020.116212

16. Jiang M., Wang Q., Tian X., Zhu X., Dong X., Wu Z., Yuan Y. Spatiotemporal variation and ecological risk assessment of sediment heavy metals in two hydrologically connected lakes // Frontiers in Ecology and Evolution. 2022. V. 10. Article ID: 1005194. doi: 10.3389/fevo.2022.1005194

17. Miranda L.S., Ayoko G.A., Egodawatta P., Goonetilleke A. Adsorption-desorption behavior of heavy metals in aquatic environments: Influence of sediment, water and metal ionic properties // Journal of Hazardous Materials. 2022. V. 421. Article ID: 126743. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126743

18. Zachmann D., Van der Veen A., Friese K. Floodplain lakes as an archive for the metal pollution in the River Elbe (Germany) during the 20th century // Applied Geochemistry. 2013. V. 35. P. 14–27.

19. Буфетова М.В. Анализ изменения коэффициента донной аккумуляции тяжелых металлов от их концентрации в воде Азовского моря // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. География. Геология. 2020. Т. 6 (72). N 2. С. 191–204.

20. Санин А.Ю., Строков А.А., Терский П.Н. Оценка влияния природных процессов на содержание тяжелых металлов в воде Онежского озера // Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле. 2020. 65(1). С.146–171. doi: 10.21638/spbu07.2020.108

21. Zhou Q., Yang N., Li Y., Ren B., Ding X., Bian H., Yao X. Total concentrations and sources of heavy metal pollution in global river and lake water bodies from 1972 to 2017 // Global Ecology and Conservation. 2020. V. 22. Article ID: e00925. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e00925

22. Атабиева Ф.А., Отарова А.С. Содержание тяжелых металлов в воде рек Центрального Кавказа (бассейн реки Терек) // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2023. N 3. С. 89–101. doi: 10.35567/19994508_2023_3_6

23. Tereshchenko N.N., Chuzhikova-Proskurnina O.D., Proskurnin, V.Y., Hiep N.T. Heavy Metals and Metalloids in Water and Bottom Sediments in the Rivers in the Can Gio Biospheric Reserve, Vietnam // Water Resources. 2023. V. 50. P. 330–343. https://doi.org/10.1134/S009780782302015X

24. Яковлев Е.Ю., Дружинин С.В., Дружинина А.С., Зыков С.Б. Сезонная динамика содержания тяжелых металлов и оценка загрязнения воды в реке Северная Двина (Архангельск) // Арктика: экология и экономика. 2023. Т. 13. N 2. С. 223–233. doi: 10.25283/2223-4594-2023-2-223-233

25. Тихомиров О.А. Анализ влияния г. Твери на химический состав реки Волги // Вестник Тверского государственного университета. Серия «География и геоэкология». 2024. N1 (45). С. 5–12. https://doi.org/10.26456/2226-7719-2024-1-5-12

26. О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2017 году. Государственный доклад. М.: НИА- Природа, 2018. 298 c.

27. Россолимо Л.Л., Покровская Т.В. Черты эвтрофирования озера Селигер // Типология озер. М.: Наука, 1967. C. 27–52.

28. Бреховских В.Ф., Волкова З.В., Золотарева Н.С. Современное экологическое состояние озера Селигер // Водные ресурсы. 1997. Т. 24 (3). C. 344–351.

29. Косов В.И., Косова И.В. Экология озера Селигер. Тверь: Изд. дом «Булат», 2001. 344 c.

30. Официальный сайт Тверского центра гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды. URL: http://www.tvermeteo.ru/ (дата обращения: 27.01.2025)

31. О состоянии и об охране окружающей среды в Тверской области в 2023 году. Государственный доклад. Тверь, 2024. 135 c.

32. Chernykh N.A., Baeva Yu.I. and Ngo The Cuong. Seasonal Dynamics of Heavy Metal and Arsenic Content of Water and Sediments of the Srepok River (Vietnam) // Russian Journal of General Chemistry. 2020. V. 90 (13). P. 2598–2605. https://doi.org/10.1134/S1070363220130113

33. ГОСТ 17.1.3.07-82. Межгосударственный стандарт. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков.

34. ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность.

35. ГОСТ Р 59024-2020. Вода. Общие требования к отбору проб.

36. ГОСТ 31870-2012. Вода питьевая. Определение содержания элементов методами атомной спектрометрии.

37. ГОСТ 31956-2012. Вода. Методы определения содержания хрома (VI) и общего хрома.

38. Янтурин С.И., Хисаметдинова А.Ю., Бускунова Г.Г. Содержание тяжелых металлов в поверхностных водах малых рек западного склона хребта Ирандек // Самарский научный вестник. 2021. Т. 10. N 2. С. 131–135. doi: 10.17816/snv2021102120

39. Тихомирова В.В., Смирнова П.С. Загрязнение поверхностных и сточных вод Российской Федерации тяжелыми металлами // Международный научно-исследовательский журнал. 2022. N10 (124). C. 1–5.

40. О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2023 году. Проект Государственного доклада. М.: Минприроды России; ООО «Интеллектуальная аналитика»; ФГБУ «Дирекция НТП»; Фонд экологического мониторинга и международного технологического сотрудничества, 2024. 707 с.

41. Цыганов А.А. Гидрохимическое состояние озера Селигер // Вестник Тверского государственного университета. Серия «География и геоэкология». 2016. N 2. C. 161–175.

42. Суслова С.Б., Шилькрот Г.С., Кудерина Т.М. Гидрогеохимическая характеристика вод Селигера и Верхневолжских озер (по многолетним данным) // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах: Материалы VI Международной научной конференции, Белгород, 2015. C. 324–328.

43. Корженевский Б.И., Коломийцев Н.В., Толкачев Г.Ю., Ильина Т.А. Геоэкологические характеристики современных донных отложений озера Селигер вблизи города Осташкова // Экологические системы и приборы. 2022. N 1. C. 15–23. https://doi.org/10.25791/esip.1.2022.1278