sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556621040130sergeogr-1355Research ArticleПриродопользование и геоэкологияNatural Recourse Use and GeoecologyДонные отложения рек техногенно нарушенных геосистем Восточного Донбасса: сравнительная оценка уровня загрязнения тяжелыми металлами по отечественным и зарубежным критериямRiver Bottom Sediments of Technogenic Disturbed Geosystems of the Eastern Donbas: Comparative Assessment of Pollution Level with Heavy Metals by Russian and International CriteriaЗакруткинВ. Е.ZakrutkinV. E.

Ростов-на-Дону

Rostov-on-Don

РешетнякВ. Н.ReshetnyakV. N.

Ростов-на-Дону

Rostov-on-Don

РешетнякО. С.ReshetnyakO. S.

Ростов-на-Дону

Rostov-on-Don

olgare1@mail.ruГибковЕ. В.GibkovE. V.

Ростов-на-Дону

Rostov-on-Don

Южный федеральный университетРоссияSouth Federal UniversityRussian FederationЮжный федеральный университет; Всероссийский научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторожденийРоссияSouth Federal University; All-Russian Research Institute of Coal ExplorationRussian FederationЮжный федеральный университет; Гидрохимический институтРоссияSouth Federal University; Hydrochemical InstituteRussian Federation202102092021854554564Copyright © Закруткин В.Е., Решетняк В.Н., Решетняк О.С., Гибков Е.В., 20212021Закруткин В.Е., Решетняк В.Н., Решетняк О.С., Гибков Е.В.Zakrutkin V.E., Reshetnyak V.N., Reshetnyak O.S., Gibkov E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1355

Изучено распределение тяжелых металлов в донных отложениях рек в пределах техногенно нарушенных геосистем Восточного Донбасса (в бассейнах Северского Донца и Тузлова). Содержание тяжелых металлов варьируется в широких пределах. При этом наибольшие концентрации характерны для железа и марганца, наименьшие – для свинца и кобальта. Для оценки уровня загрязнения донных отложений тяжелыми металлами использована выделенная из них пелитовая фракция, которая не только доминирует в большинстве проб донных осадков, является концентратором большинства тяжелых металлов, но, что очень важно, обладает наилучшими индикаторными свойствами при характеристике загрязненности речных экосистем. В работе использованы общепринятые отечественные и зарубежные показатели – суммарный показатель загрязнения (Zc), факторы загрязнения (Cf) и степень загрязнения (Cd), индекс геоаккумуляции (Igeo), а в качестве условного фона для пелитовой фракции использовались кларки глин и глинистых сланцев. Уровень загрязненности тяжелыми металлами донных отложений рек в бассейнах Северского Донца и Тузлова относится к категории “умеренный” по Cd, “низкий” или переходный “от низкого до умеренного” по индексу геоаккумуляции и “слабый” по Zc. В целом же в бассейне Тузлова загрязненность металлами донных отложений выше, чем в бассейне Северского Донца, что связано с более интенсивной техногенной нагрузкой. Результаты использования различных подходов оказались вполне сопоставимым, и в целом уровень загрязненности донных отложений рек в пределах техногенно нарушенных геосистем Восточного Донбасса можно охарактеризовать как низкий.

The content distribution of heavy metals in river sediments within the technogenic disturbed geosystems of the Eastern Donbas (in the Seversky Donets and Tuzlov river basins) is studied. The content of heavy metals varies widely. At the same time, the highest concentrations are characteristic of iron and manganese and the lowest concentrations—of lead and cobalt. To assess the level of bottom sediments contamination with heavy metals we used the fraction <0.01 mm (pelitic fraction) extracted from gross samples. This fraction not only>dominates most of sediments’ samples but concentrates a major part of heavy metals, and has the best indicator properties when characterizing the pollution of river ecosystems. The work used generally accepted Russian and international indices such as total pollution index (Zc), contamination factor (Cf), degree of contamination (Cd), geoaccumulation index (Igeo); in addition average continental shale values were used as a baseline concentration for the fraction <0.01 mm. The heavy metal pollution level of river bottom sediments in>the Seversky Donets and Tuzlov river basins is classified as “moderate” by the degree of contamination index and “uncontaminated” or “uncontaminated to moderately contaminated” by the geoaccumulation index, and “low” by total pollution index. In general metal contamination of river sediments is lower in the Seversky Donets basin than in the Tuzlov basin, which is associated with a more intense anthropogenic load. The results of using different indices seem to be comparable. Generally, the pollution level of river bottom sediments within the technogenic disturbed geosystems of the Eastern Donbas can be described as relatively low.

бассейн Тузловабассейн Северского Донцапелитовая фракциясуммарный показатель загрязненияиндекс геоаккумуляцииTuzlov River BasinSeversky Donets River Basinpelitic fractiontotal pollution indexgeoaccumulation indexReferencesГибков Е.В., Закруткин В.Е., Решетняк В.Н., Решетняк О.С. Эколого-геохимические особенности донных отложений рек Восточного Донбасса // Изв. ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2020. № 1. С. 36–46.Abrahim G.M.S., Parker R.J. Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree of contamination in marine sediments from Tamaki Estuary, Auckland, New Zealand. Environ. Monit. Assess., 2008. vol. 136, pp. 227–238.Закруткин В.Е., Гибков Е.В., Решетняк О.С., Решетняк В.Н. Донные отложения как индикатор первичного и источник вторичного загрязнения речных вод углепромышленных территорий Восточного Донбасса // Изв. РАН. Сер. геогр. 2020a. Т. 84. № 2. С. 259–271.Cao X., Shao Y., Deng W. et al. Spatial distribution and potential ecologic risk assessment of heavy metals in the sediments of the Nansi Lake in China. Environ. Monit. Assess., 2014, vol. 186, pp. 8845–8856.Закруткин В.Е., Иваник В.М., Гибков Е.В. Эколого-географический анализ рисков реструктуризации угольной промышленности в Восточном Донбассе // Изв. РАН. Сер. геогр. 2010. № 5. С. 94–102.Gibkov E.V., Zakrutkin V.E., Reshetnyak V.N., Reshetnyak O.S. Ecological and geochemical features of river sediments of the East Donbass. Izv. Vuzov. Severo-Kavkazskii Region. Estestvennye Nauki, 2020, no. 1, pp. 36–46. (In Russ.).Закруткин В.Е., Коронкевич Н.И., Шишкина Д.Ю., Долгов С.В. Закономерности антропогенного преобразования малых водосборов степной зоны Юга России. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та, 2004. 252 с.Hakanson L. Ecological risk index for aquatic pollution control, a sedimentological approach. Water Res., 1980, vol. 14, pp. 975–1001.Закруткин В.Е., Решетняк О.С., Бакаева Е.Н. Гидроэкологические особенности поверхностных вод углепромышленных территорий Восточного Донбасса // Изв. РАН. Сер. геогр. 2020б. Т. 84. № 3. С. 451–460.Müller G. Index of geoaccumulation in the sediments of the Rhine River. Geojournal, 1969, vol. 2, pp. 108–118.Закруткин В.Е., Скляренко Г.Ю., Бакаева Е.Н., Решетняк О.С., Гибков Е.В., Фоменко Н.Е. Поверхностные и подземные воды в пределах техногенно нарушенных геосистем Восточного Донбасса: формирование химического состава и оценка качества: монография. Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федерального ун-та, 2016. 172 с.Nasrabadi T., Nabi Bidhendi G., Karbassi A. et al. Evaluating the efficiency of sediment metal pollution indices in interpreting the pollution of Haraz River sediments, southern Caspian Sea basin. Environ. Monit. Assess., 2010, vol. 171, pp. 395–410.Решетняк О.С., Закруткин В.Е. Донные отложения как источник вторичного загрязнения речных вод металлами (по данным лабораторного эксперимента) // Изв. ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2016. № 4. С. 102–109.Pazi I. Assessment of heavy metal contamination in Candarli Gulf sediment, Eastern Aegean Sea. Environ. Monit. Assess., 2011, vol. 174, pp. 199–208.Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.Raza A., Farooqi A., Javed A. et al. Distribution, enrichment, and source identification of selected heavy metals in surface sediments of the Siran River, Mansehra, Pakistan. Environ. Monit. Assess., 2016, vol. 188, 572 p.Янин Е.П. Техногенные геохимические ассоциации в донных отложениях малых рек (состав, особенности, методы оценки). М.: ИМГРЭ, 2002. 52 с.Reshetnyak O.S., Zakrutkin V.E. Bottom sediments as a source of secondary water pollution by metals (according to the laboratory experiment)]. Izv. Vuzov. Severo-Kavkazskiy Region. Estestvennye Nauki, 2016, no. 4, pp. 102–109. (In Russ.).Abrahim G.M.S., Parker R.J. Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree of contamination in marine sediments from Tamaki Estuary, Auckland, New Zealand // Environ. Monit. Assess. 2008. Vol. 36. P. 227–238.Saet Yu.E., Revich B.A., Yanin E.P. et al. Geokhimiya okruzhayushchei sredy [Environmental Geochemistry]. Moscow: Nedra Publ., 1990, 335 p. (In Russ.).Cao X., Shao Y., Deng W. et al. Spatial distribution and potential ecologic risk assessment of heavy metals in the sediments of the Nansi Lake in China // Environ. Monit. Assess. 2014. Vol. 186. P. 8845–8856.Turekian K.K., Wedepohl D.H. Distribution of the elements in some major units of the earth’s crust. Geol. Soc. Am. Bull., 1961, vol. 72, pp. 175–192.Hakanson L. Ecological risk index for aquatic pollution control, a sedimentological approach // Wat. Res. 1980. Vol. 14. P. 975–1001.Yanin E.P. Tekhnogennye geokhimicheskie assotsiatsii v donnykh otlozheniyakh malykh rek (sostav, osobennosti, metody otsenki) [Technogenic Geochemical Associations in the Bottom Sediments of Small Rivers (composition, features, assessment methods)]. Moscow: IMGRE, 2002, 52 p. (In Russ.).Müller G. Index of geoaccumulation in the sediments of the Rhine River // Geojournal. 1969. Vol. 2. P. 108–118. Nasrabadi T., Nabi Bidhendi G., Karbassi A. et al. Evaluating the efficiency of sediment metal pollution indices in inZakrutkin V.E., Gibkov E.V., Reshetnyak O.S., Reshetnyak V.N. River Sediments as River Waters’ Primary Pollution Indicator and Secondary Pollution Source in East Donbass Coal-Mining Areas. Izv. RAN. Ser. Geogr. 2020a, vol. 84, no. 2, pp. 259–271. (In Russ.).terpreting the pollution of Haraz River sediments, southern Caspian Sea basin // Environ. Monit. Assess. 2010. Vol. 171. P. 395–410.Zakrutkin V.E., Ivanik V.M., Gibkov E.V. Ecological and geographical analysis of coal industry restructuring risks in Eastern Donbass. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2010, no. 5, pp. 94–102. (In Russ.).Pazi I. Assessment of heavy metal contamination in Candarli Gulf sediment, Eastern Aegean Sea // Environ. Monit. Assess. 2011. Vol. 174. P. 199–208.Zakrutkin V.E., Koronkevich N.I., Shishkina D.Yu., Dolgov S.V. Zakonomernosti antropogennogo preobrazovaniya malykh vodosborov stepnoi zony Yuga Rossii [Patterns of Anthropogenic Transformation of Small Catchment Areas of the Steppe Zone of the South of Russia]. Rostov-on-Don: Rostov. Univ. Publ., 2004, 252 p. (In Russ.).Raza A., Farooqi A., Javed A. et al. Distribution, enrichment, and source identification of selected heavy metals in surface sediments of the Siran River, Mansehra, Pakistan // Environ. Monit. Assess. 2016. Vol. 188. P. 572.Zakrutkin V.E., Reshetnyak O.S., Bakaeva E.N. Surface water hydroecological peculiarities of Eastern Donbass coal-mining areas. Izv. RAN. Ser. Geogr., 2020b, vol. 84, no. 3, pp. 451–460. (In Russ.).Turekian K.K., Wedepohl D.H. Distribution of the elements in some major units of the earth’s crust // Bulletin Geol. Soc. of America. 1961. Vol. 72. P. 175–192.Zakrutkin V.E., Sklyarenko G.Yu., Bakaeva E.N., Reshetnyak O.S., Gibkov E.V., Fomenko N.E. Poverkhnostnye i podzemnye vody v predelakh tekhnogenno narushennykh geosistem Vostochnogo Donbassa: formirovanie khimicheskogo sostava i otsenka kachestva [Surface and Groundwater within the Technologically Disturbed Geosystems of Eastern Donbass: the Formation of the Chemical Composition and Quality Assessment]. Rostov-na-Donu: Yuzhn. Fed. Univ. Publ., 2016, 170 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.