CORRELATION BETWEEN CONCENTRATIONS OF METALLS AND SOLVED ORGANICS IN THE WEST SIBERIA SMAL LAKES
Шавнин А.А.
магистр по направлению «Химия», Тюменский Государственный Университет
ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ СОДЕРЖАНИЕМ МЕТАЛЛОВ И РАСТВОРЕННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ВОДАХ МАЛЫХ ОЗЕР ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Аннотация
Цель работы – поиск зависимости между содержанием органического вещества (ТОС) и содержанием металлов в водах Западной Сибири. Методом факторного анализа автором выделены 4 группы металлов, из которых для дальнейшего анализа отобраны характерные представители: железо, алюминий, медь, марганец. В результате установлено повышение концентрации металлов группы ванадия, на двух диапазонах концентрации ТОС.Для меди получить зависимость не удалось. Марганец комплексуется только при высоких значениях ТОС. Данная работа может быть использована для дальнейших исследований зональных особенностей формирования химического состава вод Западной Сибири.
Ключевые слова: озера Западной Сибири, металлы, растворенное органическое вещество.
Key words: West Siberia lakes, metals, solved organic substance.
Основной текст статьи
Данная работа выполнена в рамках исследования особенностей формирования химического состава вод Западной Сибири. Известно, что металлы являются хорошими комплексообразователями, вступая в реакцию с растворенными органическими веществами (РОВ), при этом существенно снижается их токсичность[1,2]. Цель этой работы – поиск зависимости между содержанием органического вещества и концентрацией некоторых металлов. Отбор проб был произведен экспедициями Тюменского государственного университета осенью 2011 года, для выполнения широкомасштабного исследования вод малых озер Западной Сибири, по единой методической схеме [3, 4].Анализ содержания микроэлементов выполненэмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой на масс-спектрометрометреElement (Великобритания) в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН. Содержание органического вещества (ТОС - TotalOrganicCarbon) определено методом элементного анализа (Vario, Elementar)в аккредитованной лаборатории экологических исследований Тюменского Государственного Университета.
На основании проведенного факторного анализа (Таблица 1), в который вошли химические, климатические и литологические показатели, были выделены 4 группы металлов, для которых характерны сходные закономерности. Были выделены группы: ванадия, меди, кальция, марганца. Группа ванадия демонстрирует хорошую корреляцию с показателем цветности, группа щелочных металлов подчиняется климатическому распределению, группа марганца ограничивает миграцию фосфора,для группы меди не выявлено корреляций с другими показателями. Группа щелочных металлов была исключена из дальнейшего анализа, поскольку щелочные металлы содержатся в водах в виде растворенных солей и не образуют комплексов с РОВ[4]. Для выявления закономерностей между содержанием РОВ и металлов были отобраны наиболее характерные представители: железо и алюминий(группа ванадия), медь, марганец.
Таблица 1
|
Матрица компонент |
||||||
|
|
Компонента |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
рН, ед.рН |
0,725 |
-0,345 |
-0,285 |
0,008 |
-0,242 |
0,120 |
|
УЭП, мкСм/см3 |
0,710 |
0,005 |
-0,004 |
0,154 |
-0,214 |
0,032 |
|
Si, мг/л |
0,727 |
-0,304 |
0,190 |
-0,083 |
-0,084 |
0,193 |
|
Цветность, гр.цв. |
0,090 |
0,252 |
0,468 |
0,687 |
0,303 |
-0,042 |
|
P(общ), мг/л |
-0,073 |
-0,295 |
-0,040 |
0,088 |
0,233 |
0,647 |
|
TIC, мг/л |
0,965 |
-0,015 |
-0,093 |
-0,085 |
0,014 |
-0,081 |
|
TOC, мг/л |
0,739 |
0,355 |
0,255 |
0,087 |
0,130 |
0,147 |
|
NH4, мкг/л |
-0,091 |
0,489 |
0,375 |
0,243 |
-0,076 |
-0,080 |
|
Ca, мг/л |
0,859 |
-0,258 |
0,190 |
-0,041 |
-0,048 |
-0,215 |
|
Na, мг/л |
0,753 |
0,298 |
-0,192 |
0,182 |
-0,346 |
-0,082 |
|
SO4, мг/л |
0,407 |
0,209 |
-0,232 |
-0,066 |
0,680 |
0,049 |
|
NO3, мкг/л |
0,372 |
-0,581 |
0,509 |
0,118 |
0,089 |
-0,130 |
|
Cl, мг/л |
0,603 |
0,340 |
-0,270 |
0,050 |
-0,047 |
-0,085 |
|
PO4, мкг/л |
0,236 |
-0,388 |
0,371 |
0,073 |
-0,013 |
0,509 |
|
NO2, мкг/л |
0,515 |
0,230 |
-0,325 |
-0,196 |
0,547 |
0,129 |
|
HCO3, мкг/л |
0,950 |
0,008 |
-0,105 |
-0,081 |
0,006 |
-0,086 |
|
Сумма активных температур(T) |
0,638 |
0,370 |
0,465 |
-0,283 |
-0,132 |
0,214 |
|
Годовой сток |
-0,805 |
-0,227 |
-0,277 |
0,264 |
0,141 |
-0,208 |
|
Кб |
-0,505 |
0,398 |
0,417 |
-0,049 |
0,123 |
0,155 |
|
V, мкг/л |
0,312 |
0,168 |
-0,185 |
0,793 |
0,033 |
0,063 |
|
Cu, мкг/л |
0,355 |
0,005 |
-0,412 |
0,370 |
-0,301 |
0,213 |
|
Sr, мкг/л |
0,913 |
0,117 |
-0,136 |
-0,117 |
0,232 |
-0,084 |
|
Mn, мкг/л |
0,549 |
-0,374 |
0,408 |
0,046 |
0,231 |
-0,475 |
|
Дисперсия, % |
37,71 |
11,95 |
8,99 |
6,45 |
6,01 |
5,06 |
Графики распределения содержания металлов от суммарного органического углерода(TotalOrganicCarbon).
Выводы
Из графиков видно, что группа ванадия демонстрирует повышение концентрации на двух участках (350-580 и 1000-1300 ТОС, мг/л). Медь не дает какой-либо зависимости от ТОС. Марганец, как слабый комплексообразователь, образует комплексы с РОВ только при наличии явного избытка органического вещества[5].
Примечание:
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы (соглашение № 14.B37.21.1255).
Литература
- Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. Л. Гидрометеоиздат. 1986. – 270 с.
- Моисеенко Т.И., Паничева Л.П., Дину М.И., Кремлева Т.А., Фефилов Н.Н. Инактивация токсичных металлов в водах суши гумусовыми веществами // Вестник Тюменского Государственного Университета, №5, 2011. C. 6-19
- МоисеенкоТ.И., Гашкина Н.А. Формирование химического состава вод озер в условиях изменений окружающей среды. М: Наука, 2010. -268 с.
- Кремлева Т.А., Моисеенко Т.И., Хорошавин В.Ю. , Шавнин А.А. Геохимические особенности природных вод Западной Сибири: микроэлементный состав // Вестник Тюменского государственного университета, №12, 2012. С. 80-89.
- Никаноров А.М. Гидрохимия. С-Пб: Гидрометеоиздат, 2001. – 444с.