TOXIC METAL CONCENTRATIONS OF Cd, Cr, Ni AND Pb IN THE WATERS OF THE GLACIAL RIVERS OF THE CENTRAL CAUCASUS

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2023.132.82
Issue: № 6 (132), 2023
Suggested:
28.04.2023
Accepted:
29.05.2023
Published:
16.06.2023
688
12
XML
PDF

Abstract

The results of a study of the content of toxic dissolved metals Ni, Cr, Cd, Pb in the waters of the outlet of the glacial rivers of the Chegem and Cherek gorges of the Kabardino-Balkarian Republic flowing in the high mountain zone are presented. Water samples were taken in August during the period of intensive glacier melting. The content of heavy metals was determined using atomic absorption spectroscopy. The spatial distribution of concentrations of trace elements in the upstream of the rivers and in the estuaries and the results of a study of the content of ecologically toxic trace elements in the water of mountain rivers of the Central Caucasus of glacial origin, which form the sources of the Chegem and Cherek river basins, are presented. Concentrations of toxic microelements in water of the rivers and their inflows are defined. The specifics of the level of concentrations of polluting elements of high hazard class in the water of the upper reaches are demonstrated.

1. Введение

Оценивая качество речных вод высокогорной зоны, необходимо уделять большое внимание токсичным тяжелым металлам (Ni, Cr, Cd, Pb). Их соединения в природных водах обладают опасной токсичностью. Кларки перечисленных элементов в земной коре залегают по-разному и варьируют: Ni в пределах 58-180 мг/кг, Cr – 83-330 мг/кг, Cd – 0,013-5 мг/кг, а для Pb – до 16 мкг/кг. Известно, что средние концентрации микроэлементов в речных водах составляют 2,5 мкг/дм3 по Ni, а для Cr и Pb – по 1 мкг/дм3

,
. Предельно допустимые концентрации металлов в поверхностных водах составляют для Ni и Cr 10 и 20 мкг/дм3 соответственно, для Cd всего 1 мкг/дм3, а Pb – 6 мкг/дм3
. Повышенное содержание солей тяжелых металлов в водных экосистемах может быть обусловлено как загрязнением среды, так и геохимическими особенностями региона. На основе аналитических данных о содержании того или иного токсичного элемента в воде можно судить об опасности для живых организмов.

Цель работы – выявление уровня концентраций токсичных микроэлементов Ni, Cr, Cd, Pb в водах верхнего течения высокогорных рек Черека и Чегема с ледниковым питанием. Данные по содержанию токсичных металлов в водах представленных рек в литературных источниках очень малы или отсутствуют вовсе.

2. Методы и принципы исследования

Химический состав речных вод бассейнов Черека и Чегема в верхнем течении формируется в результате природных факторов. В ранее опубликованных работах выявлено, что природно-климатические условия, характер водовмещающих пород и почв благоприятствуют формированию состава речных вод

.

Объектом нашего исследования являлись реки ледникового происхождения, протекающие по территории высокогорной зоны. Наблюдения проводили от истоков до устья (равнинная зона). Отбор проб проводился по рекомендации

с 15 по 17 августа 2020 года в период интенсивного таяния ледников и сезонного снега – в одну из основных фаз водного режима. В этот период происходит значительное изменение химического состава вод за счет притока большого количества талых вод в русло рек и их разбавления.

Анализ содержания растворенных форм токсичных металлов Ni, Cr, Cd, Pb проводили в аккредитованном испытательном лабораторном центре ВГИ методом атомной абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией МГА-915

.

3. Основные результаты

Река Черек является наиболее значительным притоком р. Баксан. Длина реки – 115 км, площадь водосбора – 3070 км2. Бассейн реки охватывает северный склон Главного хребта, Боковой и Скалистый хребты. В верховьях он разделен отрогами Бокового и Скалистого хребта на две части. Западную часть занимает Черек Безенгийский. Истоками реки Черек Безенгийский являются р. Безенги, берущая начало с самого большого долинного ледника Кавказа – Безенги, и р. Мижирги, берущая начало с одноименного ледника. Сток р. Чегем образуется от слияния ледниковых речек Башиль-Аузусу (13 км) и Гара-Аузусу (15 км)

. По р.Черек Безенгийский начальный пункт отбора располагался у подножия ледника Уллу-Чиран, конечная точка отбора проб воды – на 115 км от истока, а для р. Чегем – от двух истоков вниз по течению реки до 74 км (см. рис. 1).

Карта-схема расположения пунктов отбора проб воды

Рисунок 1 - Карта-схема расположения пунктов отбора проб воды

По данным Ю.В. Ефремова
, преобладающим источником питания рек Черек и Чегем с притоками является подземное питание (37,0–41,4%). На долю ледникового и снегового питания приходится до 25,6% и 22–30% соответственно. Дождевое питание характерно для обеих рек и составляет небольшой процент, особенно у рек с ледниковым питанием.

В бассейне представленных рек расположены альплагеря, поселения местного населения. Промышленных предприятий нет, отсюда отсутствие антропогенного влияния.

В опубликованных ранее работах

,
,
проводился мониторинг рек Центрального Кавказа на наличие в водах загрязняющих компонентов. В данной статье представлены результаты анализа, полученные по исследованию содержания токсичных металлов в верхнем течении ледниковых рек, протекающих по высокогорной зоне Чегемского и Черекского ущелий. Измеренные концентрации тяжелых металлов представлены на рис. 2 и 3.

Концентрации токсичных металлов в воде реки Чегем в верхнем течении и ее притоках в период летнего половодья

Рисунок 2 - Концентрации токсичных металлов в воде реки Чегем в верхнем течении и ее притоках в период летнего половодья

Концентрации токсичных металлов в воде реки Черек и ее притоках в верхнем течении в период летнего половодья

Рисунок 3 - Концентрации токсичных металлов в воде реки Черек и ее притоках в верхнем течении в период летнего половодья

4. Обсуждение

Никель содержался в водах исследуемых районов в широких пределах концентраций от 0,10 до 3,05 мкг/дм3 в водотоках бассейна Чегем и от 0,10 до 1,68 мкг/дм3 в водах бассейна Черека. Концентрации Ni более чем в два раза ниже кларковых значений. Каких-либо закономерностей в их динамике не выявлено. В зоне формирования р. Чегем ледниковые истоки, образующие его начальный сток, содержат 0,75 мкг/дм3 и 1,10 мкг/дм3 Ni в водах рек Башиль-Аузсу и Гара-Аузсу соответственно. Концентрации Ni были зафиксированы во всех водных объектах верхнего течения рек Чегем и Черек, а также в их притоках. В устьевых зонах на равнине содержание Ni убывало более чем в 10 раз.

В отличие от содержания Ni в истоках и водотоках исследуемых рек определены концентрации Cr, которые изменялись от 1,47 мкг/дм3 до 3,51 мкг/дм3 (воды Чегема) и несколько выше в водах р. Черек 3,02-4,56 мкг/дм3. Концентрации Cr также не превышали кларковые значения и каких-либо закономерностей в их динамике при смене высотно-климатических зон выявлено не было.

Более низкие концентрации характерны для Cd и не превышают сотых долей мкг/дм3, что совпадает с имеющимися литературными данными. Ряд наблюдений за содержанием самого токсичного микроэлемента Cd в водах Чегема и Черека также представлен на рис. 2 и 3. Его концентрации фиксировались в «следовых» количествах и не превышали 0,021 и 0,026 мкг/дм3 соответственно. В русле р. Чегем с 6 км по 47 км содержание Cd снижалось от 0,014 мкг/дм3 до 0,009 мкг/дм3, причем в речках Башиль-Аузсу (12 км от истока) и Гара-Аузсу (14 км от истока) до объединения и формирования стока р. Чегем, концентрации кадмия соответствовали 0,012 и 0,021 мкг/дм3 соответственно. Наибольший вклад по содержанию Cd вносят воды р. Гара-Аузсу ледникового происхождения – одного из истоков Чегема. Для вод бассейна Черека также характерны низкие концентрации Cd. От истока к замыкающему створу его концентрации убывали и по всей длине реки не превышали ПДК. Полученные результаты по содержанию Cd в речных водах обеих рек говорят о значительном уменьшении концентрации от истоков к устьевым зонам: 0,003 мкг/дм3 в водах р. Чегем и 0,005 мкг/дм3 в р. Черек.

5. Заключение

Для речных вод высокогорья характерен специфический гидрохимический фон. Уровни концентраций представленных микроэлементов содержатся в незначительных количествах. Установлено, что загрязнение вод токсичными металлами носит природный характер и связано это с вымыванием микропримесей из залегающих горных пород. Выявлено, что концентрации убывают от зоны истоков к замыкающим створам вниз по течению рек, и наблюдается уменьшение содержания микроэлементов в несколько раз, а для некоторых элементов до следовых количеств. Повышенное или аномально высокое содержание металлов Ni, Cr, Cd не зарегистрировано. Присутствие Pb в водах исследуемых рек высокогорной зоны не обнаружено. Данных по содержанию токсичных металлов в речных водах верхнего течения немного. Необходимо проводить постоянные наблюдения за изменением уровня загрязненности и в целом за качеством вод для сохранения благоприятной экологической обстановки.

Article metrics

Views:688
Downloads:12
Views
Total:
Views:688