Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Атабиева Ф.А. 1 Отарова А.С. 1

---

1 ФГБУ «Высокогорный геофизический институт»

Целью исследования является изучение внутригодового распределения концентраций растворенных форм марганца в воде р. Лескен, Куркужин, Нальчик, Шалушка, Терек, Баксан, Малка, Чегем, Черек, Урух за 2021–2023 гг. За этот период было отобрано и проанализировано более 400 проб воды. Диапазон изменчивости водородного показателя для исследованных рек находится в пределах 6,9–8,9 ед. рН, и по этим значениям вода рек классифицируется как слабощелочная. Минимальные концентрации марганца наблюдаются в основном в июле, максимальные отмечаются в мае и июне. Для исследуемых рек бассейна Терек, имеющих ледниковое питание, изменчивость средних значений концентраций марганца составляет 11–21 мкг/дм3, превышающие уровень ПДКрх. В реках, где отсутствует ледниковое питание, средние концентрации марганца изменяются от 3,99 до 48,9 мкг/дм3. Значительная вариация концентраций марганца в исследованных реках, очевидно, объясняется разрушением горных пород, происходящим путем выветривания, и смывом их склоновыми процессами в воду рек. Следует отметить, что при рассмотрении изменчивости концентраций по фазам водного режима не везде наблюдается превышение ПДКрыб, например, в пик половодья. Поэтому имеет значение не только определение средних значений концентраций загрязняющих веществ, но и их внутригодовое распределение для повышения эффективности водоохранных мероприятий.

Статья в формате PDF

1170 KB

бассейн р. Терек

качество

загрязненность

концентрация марганца

минерализация

нижнее течение

среднее течение

1. Касимов Н.С., Власов Д.В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2015. № 2. С. 7–17.

2. Шубин И.И., Когарко Л.Н. Геохимия и минералогия марганца нижней зоны Ловозерского редкометалльного месторождения (Кольский полуостров) // Геохимия. 2022. T. 67, № 12. С. 1259–1270.

3. РД 52.24.467-2008 Массовая концентрация марганца в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом с формальдоксимом. Ростов-на-Дону, 2008. 31 с.

4. Янин Е.П., Кузьмич В.Н., Иваницкий О.М. Региональная природная неоднородность химического состава поверхностных вод суши и необходимость ее учета при оценках их экологического состояния и интенсивности техногенного загрязнения // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2016. № 6. С. 3–72.

5. Шилькрот Г.С., Кудерина Т.М., Лобковская Л.Г. Пространственная неоднородность химического состава вод горных рек Кабардино-Балкарии // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2021. Т. 85, № 3. С. 415–421.

6. Атабиева Ф.А., Отарова А.С. Исследование уровня содержания и миграции меди в воде рек Центрального Кавказа // Успехи современного естествознания. 2023. № 9. С. 22–27. doi: 10.17513/use.38098.

7. Атабиева Ф.А., Отарова А.С. Пространственно-временная изменчивость уровня содержания тяжелых металлов в реках Центрального Кавказа // Инновационная наука. 2023. № 10–2. С. 82–86.

8. Атабиева Ф.А., Вишневецкая Е.В. Изменчивость минерализации воды рек Центрального Кавказа // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2022. № 7. С. 13–16. doi: 10.17513/mjpfi.13406.

9. Погода круглый год в любой точке Земли. [Электронный ресурс]. https://ru.weatherspark.com/ (дата обращения: 12.07.2024).

Введение

Марганец относится к числу распространенных элементов и по содержанию в земной коре (среди тяжелых металлов) уступает лишь железу и титану. В земной коре он встречается преимущественно в виде оксидов, его среднее содержание составляет 0,1 % [1]. Важнейшими минералами марганца являются пиролюзит, манганит, псиломелан [2].

В России принято весьма жесткое нормирование уровня содержания марганца в водных объектах. ПДК растворенных форм марганца в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования составляет 0,1 мг/дм3, рыбохозяйственного назначения – 0,01 мг/дм3 [3]. Естественным источникам химических элементов не всегда уделяется достаточное внимание, хотя их роль в формировании состава речных вод всегда очень важна [4, 5], особенно для рек, истоки которых расположены в горных и высокогорных районах.

Целью исследования является изучение изменчивости концентраций марганца по фазам водного режима в воде р. Лескен, Куркужин, Нальчик, Шалушка, Терек, Баксан, Малка, Чегем, Черек, Урух бассейна р. Терек.

Материалы и методы исследования

Объектом исследований являются р. Лескен, Куркужин, Нальчик, Шалушка, Терек, Баксан, Малка, Чегем, Черек, Урух. Их истоки расположены в хребтах северного склона Центрального Кавказа (рис. 1).

Рис. 1. Карта хребтов северного склона Центрального Кавказа [6]

Отборы проб воды и их анализ проводились сотрудниками испытательного лабораторного центра ФГБУ «Высокогорный геофизический институт» (аттестат аккредитации RA.RU.21АИ34). Постоянные пункты отбора приведены в [6]. При проведении анализов использованы кондуктометрический метод и метод атомно-абсорбционной спектроскопии [7].

Результаты исследования и их обсуждение

За 2021–2023 гг. при маршрутно-экспедиционном обследовании изучаемой территории были отобраны и проанализированы более 400 проб воды. Среднегодовые значения водородного показателя (рН) воды исследуемых рек представлены в табл. 1.

Значение водородного показателя воды рек изменяется от 6,9 до 8,9 ед. рН, что позволяет классифицировать воду рек как слабощелочную (табл. 1). Изменение рН вниз по течению незначительно.

Полученные значения концентраций марганца представлены в табл. 2. На территории указанных водосборов отсутствуют какие-либо промышленные предприятия, которые могли быть источником загрязнения воды рек марганцем. Очевидно, формированию химического состава воды с различным уровнем содержания марганца способствует перемещение продуктов выветривания горных пород вниз склоновыми процессами и попадание рыхлого материала в воду рек.

Из данных табл. 2 следует, что в р. Баксан, Малка и Терек в среднем течении минимальные концентрации наблюдаются в пик половодья (июль). Вода исследуемых рек в марте относится к классу среднеминерализованных, а в июле – к классу маломинерализованных [8]. Максимальные уровни марганца в среднем течении рек отмечаются в мае и июне. В эти месяцы начинается подъем половодья и на территории водосборов выпадает наибольшее количество осадков [9].

Естественное разрушение горных пород, происходящее путем выветривания, и смыв их во время обильных дождей склоновыми процессами в воду рек неконтролируемо формирует химический состав воды, что, вероятно, приводит в данном случае к повышению концентрации марганца в этот период.

Таблица 1

Среднегодовые значения водородного показателя воды рек за 2021–2023 гг. в среднем и нижнем течениях

Примечание. В числителе – среднее течение; в знаменателе – нижнее течение.

Таблица 2

Медиана, диапазоны изменчивости концентраций марганца в воде р. Терек, Баксан, Малка, Чегем, Черек, Урух и минерализация воды в среднем течении (2021–2023 гг.)

Таблица 3

Медиана, диапазоны изменчивости концентраций марганца в воде р. Терек, Баксан, Малка, Чегем, Черек, Урух и минерализация воды в нижнем течении (2021–2023 гг.)

Максимальные концентрации марганца в нижнем течении рек (табл. 3) фиксируются в мае и июне в воде р. Баксан, Чегем, Урух, Черек. В воде р. Малка и Терек максимальные концентрации марганца отмечаются в период зимней межени. В нижнем течении рек (табл. 3) минимальные концентрации марганца во всех исследуемых реках наблюдаются в пик половодья.

Если рассматривать концентрации марганца по участкам рек, то во время пика половодья вниз по течению наблюдается уменьшение концентрации Мn, что объясняется, очевидно, переходом его в донные отложения. В другие сезоны каких-либо закономерностей не обнаружено (табл. 2, 3).

Анализ внутригодового распределения марганца в воде рек проводился также по данным среднегодовых значений концентраций за 2021–2023 гг. (рис. 2 и 3).

Как было отмечено выше, минимальные концентрации марганца в воде рек, как видно из графиков, наблюдаются в июле. На июль приходится пик половодья, в результате таяния ледников и сезонного снежного покрова значительно увеличивается расход воды в реках, что приводит к разбавлению воды рек и значительному уменьшению минерализации и концентрации марганца. Например, в пик половодья в нижнем течении рек (табл. 4) не наблюдается превышение ПДКрх.

Были также проанализированы концентрации марганца в р. Лескен, Куркужин, Нальчик и Шалушка (табл. 4 и 5). Эти реки также относятся к бассейну р. Терек, но в них отсутствует ледниковое питание, на водосборах этих рек летом имеет место таяние сезонного снега.

Максимальные концентрации марганца, 48,9 мкг/дм3, наблюдаются в воде р. Куркужин в среднем течении. Во всех фазах водного режима (зимняя межень, весенний период, осенняя межень) отмечаются превышения ПДКрх, исключением является летняя межень (рис. 4, а), в которой значения концентраций марганца ниже ПДКрх.

Рис. 2. Осредненное внутригодовое распределение марганца в воде р. Малка, Баксан, Терек в нижнем (а) и среднем (б) течении за 2021–2023 гг.

Рис. 3. Осредненное внутригодовое распределение марганца в воде р. Урух, Чегем, Черек в нижнем (а) и среднем (б) течении за 2021–2023 гг.

Таблица 4

Медиана, диапазоны изменчивости концентраций марганца в воде р. Лескен, Куркужин, Нальчик, Шалушка и минерализация воды в среднем течении (2021–2023 гг.)

Таблица 5

Медиана, диапазоны изменчивости концентраций марганца в воде р. Лескен, Куркужин, Нальчик, Шалушка и минерализация воды в нижнем течении (2021–2023 гг.)

Рис. 4. Осредненное внутригодовое распределение марганца в воде р. Лескен, Куркужин, Нальчик, Шалушка в среднем (а) и нижнем течении (б) за 2021–2023 гг.

В воде р. Нальчик, Лескен, Шалушка в среднем течении (табл. 4) наблюдаются единичные случаи превышения ПДКрх в различные фазы водного режима. Вниз по течению (рис. 4, б) наблюдается значительное уменьшение концентраций марганца, особенно в воде р. Куркужин, но в воде других рек (Шалушка, Лескен) концентрации незначительно увеличиваются.

Минимальные отмечены в воде р. Нальчик, в нижнем течении (табл. 5), где во все фазы водного режима значения концентрации марганца (6,57–9,87 мкг/дм3) ниже ПДКрх.

Заключение

Значительная вариация концентраций марганца в исследованных реках, очевидно, объясняется водным режимом рек и попаданием в воду рек склоновыми процессами выветриваемых горных пород, содержащих марганец. Для исследуемых рек бассейна Терек, имеющих ледниковое питание, изменчивость средних значений концентраций марганца составляет 11–21 мкг/дм3. Таким образом, средние концентрации марганца во всех реках с ледниковым питанием превышают единые общефедеральные нормативы качества воды (ПДКрыб). В реках, где отсутствует ледниковое питание, средние концентрации марганца изменяются от 3,99 до 48,9 мкг/дм3.

Следует отметить, что при рассмотрении изменчивости концентраций по фазам водного режима не везде наблюдается превышение ПДКрыб, например, в пик половодья. Поэтому имеет значение не только определение средних значений концентраций загрязняющих веществ, но и их внутригодовое распределение для повышения эффективности водоохранных мероприятий.

Библиографическая ссылка