Металлы в иловых водах техногенных отложений малых рек Санкт-Петербурга и риски вторичного загрязнения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Изучены основные закономерности распределения металлов и металлоидов (ММ – Sc, V, Cr, Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, Co, Pb, Cd, Sr, Ba, Sb, As, Hg) в донных осадках и иловых водах малых рек Санкт-Петербурга, находящихся под воздействием сбросов промышленных сточных вод. Концентрации ММ в твердой и жидкой фазах донных осадков превышают фоновые значения в n×10–102 раз. Показано ведущее влияние на их состав химической специализации предприятий. Вблизи сброса сточных вод с производства свинцово-кислотных аккумуляторов в р. Екатерингофке содержание Pb в иловой воде достигает 14.5 мг/л, а при воздействии производства Ni-Cd батарей (р. Карповка) концентрация Ni составляет 8.56 мг/л. С использованием корреляционного, факторного и кластерного анализов установлена связь содержания ММ в донных осадках и иловой воде и полная идентичность основных парагенетических ассоциаций. Установлены риски вторичного загрязнения рек: диффузионные потоки из донных осадков в воду и раскрытие порового пространства при проведении дноочистных работ. На основе закона Фика оценена интенсивность диффузионных потоков ММ (мкг/м2 сут), максимальные средние величины которых характерны для Fe (9985), Ba (322), Zn (169), Mn (131), минимальные – As (0.9), Cd (2.4), Co (4.4). Расчеты показали, что в большинстве случаев интенсивность вторичного загрязнения через диффузионное поступление поллютантов преобладает над механическим.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ю. Опекунов

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: a_opekunov@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. Г. Опекунова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: a_opekunov@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Голубев Д.А., Зайцев В.М., Клеванный К.А., Леднова Ю.А., Лукьянов С.В., Рябчук Д.В., Спиридонов М.А., Шилин М.Б. Комплексные экологические исследования состояния районов отвала грунта в Невской губе и восточной части Финского залива // Инженерные изыскания. 2010. № 5. С. 36–42.
  2. Кудрявцева В.А., Шигаева Т.Д., Панкратова Н.М. Особенности миграции тяжелых металлов в системе «придонная вода – поровая вода – поверхностный слой донных отложений» прибрежной зоны восточной части Финского залива в весенне-летний период // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 1. С. 95–104.
  3. Липатникова О.А., Лубкова Т.Н., Коробова Н.А. Формы нахождения микроэлементов в воде и донных отложениях Пироговского водохранилища // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4, Геология. 2020. № 6. С. 59–68.
  4. Наследов А.Д. IBM SPSS Statistics 20 и AMOS: профессиональный статистический анализ данных. СПб.: Питер, 2013. 416 с.
  5. Опекунов А.Ю. Аквальный техноседиментогенез // Тр. ВНИИОкеангеология. Т. 208. СПб.: Наука, 2005. 278 с.
  6. Опекунов А.Ю., Митрофанова Е.С., Опекунова М.Г. Техногенная трансформация состава донных отложений рек и каналов Санкт-Петербурга // Геоэкология. Инженерная геология. Гидроэкология. Геокриология. 2017. № 4. С. 48–61.
  7. Опекунов А.Ю., Митрофанова Е.С., Спасский В.В., Опекунова М.Г., Шейнерман Н.А., Чернышова А.В. Химический состав и токсичность донных отложений малых водотоков Санкт-Петербурга // Вод. ресурсы. 2020. Т. 47. № 2. С. 196–207.
  8. Опекунов А.Ю., Митрофанова Е.С., Шейнерман Н.А. Особенности техногенного осадконакопления в водотоках центральной части Санкт-Петербурга // Биосфера. 2014. Т. 6. № 3. С. 250–256.
  9. Опекунов А.Ю., Янсон С.Ю., Опекунова М.Г., Кукушкин С.Ю. Минеральные фазы металлов в техногенных осадках рек Санкт-Петербурга при экстремальном загрязнения // Вестн. Санкт-Петербургского ун-та. Науки о Земле. 2021. Т. 66. № 2. С. 267–288.
  10. Папина Т.С., Третьякова Е.И. Оценка поступления биогенных элементов из донных отложений в воду Новосибирского водохранилища // Вода: химия и экология. 2012. № 6. С. 3–9.
  11. Толкачев Г.Ю. Оценка влияния поровых растворов донных отложений и подземных вод на качество воды Иваньковского водохранилища // Международ. науч.-исследовател. журн. 2019. Т. 83. № 5. Ч. 1. С. 48–52.
  12. Юрьев Д.В., Вирцавс М.В., Роне В.Ф., Вирцава Д.К., Ермаков С.С. Эколого-геохимическая характеристика осадков в системе вода–дно: роль металлов переходной группы в деструкции Cорг // Регионал. геология и металлогения. 2006. № 27. С. 168–182.
  13. Янин Е.П. Техногенные речные илы (условия формирования, вещественный состав, геохимические особенности). М: РСО, 2018. 415 с.
  14. Brumbaugh W.G., Ingersoll C.G., Kemble N.E., May T.W., Zajice J.L. Chemical characterization of sediments and pore water from the Upper Clark Fork river and Milltown reservoir, Montana // Environ. Toxicol. Chem. 1994. V. 13. № 12. P. 1971–1983.
  15. Chapman P.M., Wang F., Germano J.D., Batley G. Pore water testing and analysis: the good, the bad, and the ugly // Mar. Pollution Bull. 2002. V. 44. P. 359–366.
  16. Lesven L., Lourino-Cabana B., Billon G., Recourt P., Ouddane B., Mikkelsen O., Boughriet A. On metal diagenesis in contaminated sediments of the Deûle river (northern France) // Applied Geochem. 2010. V. 25. P. 1361–1373.
  17. Li Y.H., Gregory S. Diffusion of ions in sea water and in deep-sea sediments // Geochim. Cosmochim. Acta. 1974. V. 38. P. 703–714.
  18. Liu Y., Yu H., Sun Y., Chen J. Novel assessment method of heavy metal pollution in surface water: A case study of Yangping River in Lingbao City, China // Environ. Engineering Res. 2017. V. 22. № 1. P. 31–39.
  19. Ololade I.A., Lajide L., Ololade O.O., Adeyemi O. Metal partitioning in sediment pore water from the Ondo coastal region, Nigeria // Toxicol. Environ. Chem. 2011. V. 93. № 6. P. 1098–1110.
  20. Opp C., Hahn J., Zitzer N., Laufenberg G. Heavy Metal Concentrations in Pores and Surface Waters during the Emptying of a Small Reservoir // J. Geosci. Environ. Protection. 2015. № 3. P. 66–72.
  21. Özşeker K. Investigation of Sediment Pore Water Heavy Metal (Cu and Pb) Geochemistry in Deriner Dam Lake, Artvin, Turkey // ActAquaTr. 2019. V. 15. № 1. P. 60–67.
  22. Song J., Yang X., Zhang J., Long Y., Zhang Y., Zhang T. Assessing the Variability of Heavy Metal Concentrations in Liquid-Solid Two-Phase and Related Environmental Risks in the Weihe River of Shaanxi Province, China // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2015. V. 12. P. 8243–8262.
  23. Sutherland R.A. Bed sediment-associated trace metals in an urban stream, Oahu, Hawaii // Environ. Geol. 2000. V. 39. P. 611–627.
  24. Wen S., Shan B., Zhang H. Metals in sediment/pore water in Chaohu Lake: Distribution, trends and flux // J. Environ. Sci. 2012. V. 24. № 12. P. 2041–2050.
  25. Ullman W.J., Sandstrom M.W. Dissolved nutrient fluxes from the nearshore sediments of Bowling Green Bay, central Great Barrier Reef lagoon (Australia) // Estuar. Coast Shelf S. 1987. V. 24. P. 289–303.
  26. Zhao Z., Li S., Wang S., Liao J., Lu W., Tan D., Yang D. Heavy metal characteristics in porewater profiles, their benthic fluxes, and toxicity in cascade reservoirs of the Lancang River, China // Environ. Sci. Pollution Res. 2022. V. 29. P. 36013–36022.
  27. Zhu X., Shan B., Tang W., Li S., Rong N. Distributions, fluxes, and toxicities of heavy metals in sediment pore water from tributaries of the Ziya River system, northern China // Environ. Sci. Pollut. Res. 2016. V. 23. P. 5516–5526.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Картосхема расположения станций отбора проб.

Скачать (236KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дендрограмма иерархического кластерного анализа содержания ММ в ДО (а) и иловых водах (б) малых рек Санкт-Петербурга по корреляции Пирсона (по оси абсцисс – условное расстояние связи).

Скачать (128KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Коэффициенты распределения (Кр) Fe и Mn в ДО малых рек Санкт-Петербурга.

Скачать (94KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025