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

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

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.

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

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

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)

Рисунок 1 - Карта-схема расположения пунктов отбора проб воды

DOI:10.23670/IRJ.2023.132.82.1

По данным Ю.В. Ефремова

[7]

, 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

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

DOI:10.23670/IRJ.2023.132.82.2

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

DOI:10.23670/IRJ.2023.132.82.3

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.

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.