Ecological and geochemical assessment of the forest-steppe Priishimye small rivers state (the example of the Kiternya River)
The ecological and geochemical features of the river were studied during the comprehensive monitoring of the Kiternya River conditions - the left tributary of the Ishim River in the forest-steppe zone of the Tyumen region. Samples were taken near settlements located on the coast of river. Changes in water quality may be associated with changes in climatic conditions, as well as anthropogenic activities. The construction of dams on the river, the erosion of roads, runoff from agricultural fields and livestock farms negatively affect the water quality in the river. It has led to a deterioration in the quality of water in the river over the past 30 years. From 1991 an increase in the total mineralization of water has been revealed by more than 2 times, mainly due to an increase in the content of sodium and chlorine ions. Also, there was a significant increase in the content of biogenic elements, an excess of the MAC of phosphate ions and manganese, a rare excess of the iron and copper MAC, nickel exceeded the MAC when considering the contribution of suspended matter. The study of the elements content distribution was carried out in the system "water-suspended matter-bottom sediments". Most of the pollutants migrate in suspended state, that must be taken into account when preserving samples and conducting analysis. Several methods for determining pollutants were carried out after water filtration, and some without removing suspended solids. In addition, the use of acids for the preservation of waters leads to the transition of the acid-soluble compounds parts into the aqueous phase and to a significant increase of their concentration. The determination of metals in dissolved form and in suspended matter allows us to obtain more reliable information about the forms of such elements finding and migration. In the bottom sediments, the MAC of nickel and zinc was exceeded periodically; cadmium exceeded the established norm in all samples. The cluster analysis revealed the relationship of acid-base and redox conditions in the watercourse with morphological and hydrological factors. Moreover, it was revealed the migration of heavy metals in the river mainly in the form of hardly soluble phosphates (Cu, Hg, Fe) in the composition of suspended matter, or in the form of complex compounds with hemic substances (in water) or plant residues (suspended matter and bottom sediments). Comparison of the metals determination results in the composition of sediments, suspended matter and dissolved form allowed to establish the sources of pollutants, the ways and forms of their migration and accumulation in small rivers. The places of greatest vulnerability were identified for taking measures to protect and restore water bodies. The study was carried out within the framework of the state task № FWRZ-2021-0012 on the equipment of the Tyumen State University Center. The authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests
Keywords
anthropogenic impact,
suspended solids,
bottom sediments,
water quality,
small rivers,
hydrochemistryAuthors
| Larina Natalia S. | Tyumen State University | nslarina@yandex.ru |
| Larin Sergei I. | Institute of the Earth's Cryosphere, Tyumen Scientific Center SB RAS | silarin@yandex.ru |
| Belousova Yulia O. | Tyumen State University | belousova1485@gmail.com |
| Shupletsova Polina A. | Tyumen State University | polina.a.shupletsova@gmail.com |
| Ustinova Elena V. | Institute of the Earth's Cryosphere, Tyumen Scientific Center SB RAS; Tyumen Industrial University | sciensec@ikz.ru |
Всего: 5
References
Yin J. et al. The distribution and risk assessment of heavy metals in water, sediments, and fish of Chaohu Lake, China // Environmental earth sciences. 2018. V. 77(3). P. 1-12.
Omowumi Olayinka-Olagunju J., Adekunle A. Dosumu, Adetola Mary Olatunji-Ojo. Bioaccumulation of Heavy Metals in Pelagic and Benthic Fishes of Ogbese River, Ondo State, South-Westem Nigeria // Water, Air, & Soil Pollution. 2021. V. 232 (44). P. 1-19.
Ouyan Y., Feng G., Parajuli P., Leininger Th., Wan Y., Johnie N. Jenkins. Prem Assessment of Surface Water Quality in the Big Sunflower River Watershed of Mississippi Delta Using Nonparametric Analysis // Water, Air, & Soil Pollution. 2018. V. 229 (11). P. 113.
Tian K. et al. Ecological risk assessment of heavy metals in sediments and water from the coastal areas of the Bohai Sea and the Yellow Sea // Environment international. 2020. V. 136. P. 1-38.
Takic L., Mladenovic-Ranisavljevic I., Vasovic Ljiljana D. The Assessment of the Danube River Water Pollution in Serbia // Water, Air, & Soil Pollution. 2017. V. 10. P. 380-388.
Luo P. et al. Heavy metals in water and surface sediments of the Fenghe River Basin, China: Assessment and source analysis // Water Science and Technology. 2021. V. 84 (10-11). P. 3072-3090.
Maslennikova S., Larina N., Larin S. The effect of sediment grain size on heavy metal content // Lakes, Reservoirs and Ponds. 2012. V. 6 (1-2). P. 43-54.
Loh P.S. et al. Monitoring Sediment and Water Chemistry in Small Remote Aquatic Systems in East Sepik Province, Papua New Guinea // Water Air and Soil Pollution. 2021. V. 232(446). P. 1-16.
Jaskula J. et al. Analysis of spatial variability of river bottom sediment pollution with heavy metals and assessment of potential ecological hazard for the Water River, Poland // Minerals. 2021. V. 11 (3). P. 327.
Huang Zh. et al. Distribution, toxicity load, and risk assessment of dissolved metal in surface and overlying water at the Xiangjiang River in southern China // Scientific report. 2021. V. 11 (109). P. 1-12.
Шарипова О.А. Распределение тяжелых металлов в донных отложениях озера Балхаш в зависимости от природных и антропогенных факторов // Вестник Томского государственного университета. 2015. № 390. С. 225-230.
Ткачев Б.П., Булатов В.И. Малые реки: современное состояние и экологические проблемы // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. 2002. № 64. C. 1-114.
Соромотин А.В., Кудрявцев А.А., Ефимова А.А. и др. Фоновое содержание тяжелых металлов в воде малых рек Надым-пуровского междуречья // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2019. № 2. C. 48-55.
Справочник по гидрохимии / под ред. А.М. Никанорова. Л. : Гидрометеоиздат, 1989. 392 с.
Саликова Н.С., Уралбаева А.А. О комплексной оценке и факторах формирования гидрохимического состава поверхностных вод Акмолинской области // Вестник Восточно-Казахстанского государственного технического университета им. Д. Серик-баева. 2016. № 1. C. 22-27.
Савичев О.Г. Исследование взаимосвязей между химическим составом вод и донных отложений рек Сибири // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2019. Т. 330, № 5. С. 178-188.
Ресурсы поверхностных вод СССР. Алтай и Западная Сибирь. Нижний Иртыш и Нижняя Обь. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. Т. 15, вып. 3. 423 с.
Прожорина Т.И., Куролап С.А., Нагих Т.В. Оценка экологического состояния малых рек Воронежской области // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: естественные науки. 2018. Т. 42, № 2. С. 298-308.
Протокол лабораторных испытаний № 6267 и № 6268 от 30 ноября 2020 г. // Официальный портал органов государственной власти Тюменской области. URL: https://abatsk.admtyumen.ru/ (дата обращения: 31.07.2023).
Приказ Минсельхоза России от 13.12.2016 № 552 (ред. от 22.08.2023) «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» (Зарегистрирован в Минюсте России 13.01.2017 № 45203). Приложение. М. : Минсельхоза России, 2024. 91 с.
Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28.01.2021 № 2 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21 “Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания”»: дата введения 2021-03-01. М. : Официальный интернет-портал правовой информации, 2021. 469 с.
Папина Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в ряд: вода - взвешенное вещество - донные отложения речных экосистем. Новосибирск : Ин-т водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук, 2001. 58 с.
Перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. М. : Мединор, 1995. 195 с.
Моисеенко Т.И. Биодоступность и экотоксичность металлов в водных системах: критические уровни загрязнения // Геохимия. 2019. Т. 64, № 7. С. 298-308.
Никаноров А.М. Гидрохимия : учеб. СПб. : Гидрометеоиздат, 2001. 444 с.
Опекунов А.Ю., Митрофанова Е.С., Опекунова М.Г. Техногенная трансформация состава донных отложений рек и каналов Санкт-Петербурга. Геоэкологи // Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2017. № 4. C. 48-61.
Методика «Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия». Утверждена приказом Министерства природных ресурсов РФ от 30 ноября 1992 г. // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. URL: https://docs.cntd.ru/document/901797511?section=text (дата обращения: 25.04.2024).
Ларина Н.С., Устименко А.А., Фахретдинов А.В. Химико-экологическая оценка состояния пруда Южный (г. Тюмень) // Вода: химия и экология. 2019. № 7-9. С. 123-128.
Ларина Н.С., Шуплецова П.А., Белоусова Ю.О., Ларин С.И. Оценка химико-экологического состояния малых рек бассейна реки Ишим // Физико-химические методы в междисциплинарных экологических исследованиях : Всерос. симп. и школа-конф. молодых ученых, Севастополь. М. : Граница, 2021. С. 237-238.
Ларина Н.С., Устименко А.А., Гусельников В.Л., Пинигина Е.П. Геохимический мониторинг городского пруда Южного (г. Тюмень) // Вестник Тюменского государственного университета. Экология и природопользование. 2017. Т. 3, № 3. С. 8-22.
Ларина Н.С., Гусельников В.Л., Устименко А.А. Комплексный геохимический мониторинг озера Цимлянское (г. Тюмень) // Вестник Тюменского государственного университета. Экология и природопользование. 2015. Т. 1, № 2. С. 74-83.
Ларина Н.С., Катанаева В.Г., Шелпакова Н.А. Техногенное загрязнение природных вод. Тюмень : Мандр-Ика, 2004. 224 с.
Ларина Н.С., Ларин С.И., Беспоместных С.Г. К вопросу о методах оценки качества вод // Вестник Тюменского государственного университета. Экология и природопользование. 2010. № 7. С. 218-228.
Кременецкая Е.Р. и др. Количественная оценка потоков органического вещества в донные отложения стратифицированного водохранилища долинного типа // Вода: химия и экология. 2018. № 7-9. C. 39-46.
Искандарова Ш.Т., Усманов И.А., Хасанова М.И. Влияние донных отложений на качество воды малых рек // Экология и строительство. 2019. № 1. C. 19-24.
Калинин В.М., Ларин С.И., Романова И.М. Малые реки в условиях антропогенного воздействия (на примере Восточного Зауралья). Тюмень : Изд-во Тюм. гос. ун-та, 1998. 220 с.
Кирпичникова Н.В., Полянин В.О., Курбатова И.Е., Черненко Ю.Д. Критерии оценки экологического состояния водосборов малых рек и выноса биогенных веществ в Иваньковское водохранилище // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2021. № 6. C. 81-105.
Глаз Н.В., Васильев А.А. Изменение климата // Дальневосточный аграрный вестник. 2018. № 4 (48). С. 32-39.
Гришанцева Е. С., Бычкова Е.С., Федорова Л.П. Эколого-геохимические исследования малых рек, впадаюшдх в Иваньковское водохранилище (р. Волга) // Вода: химия и экология. 2019. № 1-2. С. 15-26.
Закруткин В.Е., Решетняк В.Н., Решетняк О.С. Оценка уровня загрязнения тяжелыми металлами донных отложений рек восточного Донбасса (Ростовская область, Россия) // Вода и экология: проблемы и решения. 2020. № 3. C. 32-40.
Алешина О.А., Волкова Л.А., Гашев С.Н., Елифанов А.В., Жигилева О.Н., Казанцева М.Н., Кремлева Т.А., Кузьмин И.В., Ларина Н.С., Ларин С.И., Моисеенко Т.И., Огурцова Л.В., Паничева Л.П., Пислегин Д.В., Пологрудова О.А., Селюков А.Г., Соромотин А.В., Столбов В.А., Толстиков А.В., Третьяков Н.Ю. Комплексное гидрохимическое и биологическое исследование качества вод и состояния водных и околоводных экосистем. Тюмень : Изд-во Тюм. гос. ун-та, 2011. 128 с.
Богданов Н.А., Ермолаев Б.В., Басс О.В., Паранина А.Н. Ртуть в донных осадках акватории и в устьях рек: Калининградский залив // Геосферные исследования. 2020. № 2. С. 76-82.
