Минералого-геохимические особенности снежного покрова на антропогенно нарушенных территориях Надым-Пуровского междуречья (север Западной Сибири)

В статье проведен анализ содержания металлов в твердой фазе и в талой воде, отобранных на антропогенно нарушенных и фоновых территориях Надым-Пуровского междуречья. Приведены результаты микроскопических исследований твердофазного вещества, показавших наличие вторичных минералов, техногенных образований, а также большого количества пирита в пробах восточной части района исследований. Максимальные концентрации металлов в пыли установлены в снеге санитарно-защитных зон объектов размещения отходов, за исключением Ca, который преобладает в снежном покрове г. Новый Уренгой (до 10% сух. в-ва). Урбанизированная территория характеризуется наибольшими значениями пылевой нагрузки (до 111 мг/м2·сут). Отмеченное загрязнение Ba в пределах полигонов захоронения отходов в г. Новый Уренгой носит локальный характер и связано с местами переработки буровых отходов. С использованием факторного анализа выделены основные ассоциации металлов, присущие твердофазному веществу разных функционально используемых территорий: Ca-Co-V-Mn (город), BaSr-K-Na и Cd-Cu-Pb (полигоны захоронения отходов), Cu-Ni-Cd (вся территория). На основе изучения содержания растворенных форм в талой воде выявлена высокая подвижность металлов в северных ландшафтах и ее снижение в условиях городской среды. Минералого-геохимический анализ снега дает основание говорить о влиянии Норильского промышленного района на восточную часть Надым-Пуровского междуречья, индикаторами которого являются Zn, Cu, Ni, Pb и минерал пирит. Риски загрязнения окружающей среды при аэротехногенном переносе связаны с высоким содержанием в пыли Zn, Cu, Ni, Pb и Ba. Расчет индекса вероятности токсичности (MERMQ) показал, что некоторые пробы пыли с территории полигонов обладают высокой вероятностью биологических эффектов. С использованием данных по химическому составу почв и почвенной воды установлено отсутствие видимого влияния загрязнения снега на рост концентраций металлов в почве и почвенной воде за исключением локального загрязнения Ba, которое привело к двукратному росту содержания этого металла в верхнем горизонте почв.

1. Виноградова А.А., Максименков Л.О., Погарский Ф.А. Изменения атмосферной циркуляции и загрязнения окружающей среды в Сибири от промышленных районов Норильска и Урала в начале ХХI в. // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 6. С. 527–534.

2. Водяницкий Ю.Н. Экотоксикологическая оценка опасности тяжелых металлов и металлоидов в почве // Агрохимия. 2012. № 2. С. 75–84.

3. Касимов Н.С., Кошелева Н.Е., Власов Д.В., Терская Е.В. Геохимия снежного покрова в восточном округе Москвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2012. № 4. С. 14–24.

4. Куркатов С.В., Тихонова И.В., Иванова О.Ю. Оценка риска воздействия атмосферных загрязнений на здоровье населения г. Норильска // Гигиена и санитария. 2015. Т. 94. № 2. С. 28–31.

5. Леванчук А.В. Загрязнение окружающей среды продуктами эксплуатационного износа автомобильно-дорожного комплекса // Гигиена и санитария. 2014. № 6. С. 17–21.

6. Опекунов А.Ю., Опекунова М.Г., Кукушкин С.Ю. и др. Минералого-геохимическая характеристика снежного покрова в районах горнорудного производства // Геохимия. 2021. Т. 66. № 7. С. 659–672.

7. Опекунова М.Г., Опекунов А.Ю., Кукушкин С.Ю., Арестова И.Ю. Оценка трансформации природной среды в районах разработки углеводородного сырья на севере Западной Сибири // Сибирский экологический журнал. 2018. № 1. С. 122–138.

8. Шевченко В.П., Воробьев С.Н., Кирпотин С.Н. и др. Исследование нерастворимых частиц в снежном покрове Западной Сибири на профиле от Томска до эстуария Оби // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 6. С. 499–504.

9. Экогеохимия городских ландшафтов / под ред. Н.С. Касимова. М.: Изд-во МГУ, 1995. 336 с.

10. Derivation methods of soil screening values in Europe, A review and evaluation of national procedures towards harmonization, C. Carlon (еd.), European Commission, Joint Research Centre, Ispra, EUR 22805-EN, 2007, 306 p.

11. Gao X., Chen C.T.A. Heavy metal pollution status in surface sediments of the coastal Bohai Bay, Water Research, 2012, vol. 46, p. 1901–1911.

12. Kurbakov D.N., Kuznetsov V.K., Sidorova H.V. et al. Heavy metals in the snow cover in the area of the location of the Russian electrometallurgical plant LLC “NLMK-Kaluga”, Journal of Physics: Conference Series 1701, 2020, 012017, DOI: 10.1088/1742-6596/1701/1/012017.

13. Lim J.-H., Sabin L.D., Schiff K.C . et al. Concentration, size distribution, and dry deposition rate of particle associated metals in the Los Angeles region, Atmos. Environ., 2006, vol. 40, p. 7810–7823.

14. Long E.R., Macdonald D.D., Smith S.L. et al. Incidence of adverse biological effects within ranges of chemical concentrations in marine and estuarine sediments, Environmental Management, 1995, vol. 19, no. 1, p. 81–97.

15. Moskovchenko D., Pozhitkov R., Zakharchenko A., Tigeev A. Concentrations of Major and Trace Elements within the Snowpack of Tyumen, Russia, Minerals, 2021, vol. 11(7), 709 , DOI: 10.3390/min11070709.

16. Opekunov A., Opekunova M., Kukushkin S., Lisenkov S. Impact of drilling waste pollution on land cover in a high subarctic forest-tundra zone, Pedosphere, 2022, vol. 32, no. 3, p. 414–425, DOI: 10.1016/S1002-0160(21)60083-8.

17. Opekunova M., Opekunov A., Elsukova E. et al. Comparative analysis of methods for air pollution assessing in the Arctic mining area, Atmospheric Pollution Research, 2020, vol. 12(1), p. 76–88, DOI:10.1016/j.apr.2020.08.017.

18. Opekunova M.G., Opekunov A.Yu., Kukushkin S.Yu., Ganul A.G. Background contents of heavy metals in soils and bottom sediments in the north of Western Siberia, Eurasian Soil Science, 2019, vol. 52, no. 4, p. 380–395, DOI: 10.1134/S106422931902011X.

19. Pejman A., Gholamrez Nabi B., Saeedi M., Baghvanda A. A new index for assessing heavy metals contamination in sediments: A case study, Ecological Indicators, 2015, vol. 58, p. 365–373, DOI: 10.1016/j.ecolind.2015.06.012.

20. Peng H., Chen Y.L., Weng L.P. et al. Comparisons of heavy metal input inventory in agricultural soils in North and South China: A review, Sci. Total Environ., 2019, vol. 660, p. 776–786, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.01.066.

21. Pozhitkov R., Moskovchenko D., Soromotin A. et al. Trace elements composition of surface snow in the polar zone of northwestern Siberia: the impact of urban and industrial emissions, Environ. Monit. Assess., 2020, vol. 192(4), Article number: 215 , DOI: 10.1007/s10661-020-8179-4.

22. Siudek P., Frankowski M., Siepak J. Trace element distribution in the snow cover from an urban area in central Poland, Environ. Monit. Assess., 2015, vol. 187(5), Article number: 4446 , DOI: 10.1007/s10661-015-4446-1.

23. Vlasov D., Vasil’chuk J., Kosheleva N., Kasimov N. Dissolved and suspended forms of metals and metalloids in snow cover of megacity: Partitioning and deposition rates in western Moscow, Atmosphere, 2020, vol. 11, no. 9, p. 907, DOI: 10.3390/ATMOS11090907.

24. Wang X., Pu W., Zhang X. et al. Water-soluble ions and trace elements in surface snow and their potential source regions across northeastern China, Atmospheric Environment, 2015, vol. 114, p. 57–65 , DOI: 10.1016/j.atmosenv.2015.05.012.

25. Xue H., Chen W., Li M. et al. Assessment of major ions and trace elements in snow: A case study across northeastern China, 2017–2018, Chemosphere, 2020, vol. 251, Article number: 126328, DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.126328.

26. Yakovlev E., Druzhinina A., Zykova E. et al. Assessment of Heavy Metal Pollution of the Snow Cover of the Severodvinsk Industrial District (NW Russia), Pollution, 2022, vol. 8, no. 4, p. 1274–1293 , DOI: 10.22059/POLL.2022.341500.1438.

27. Zhang F., Meng B., Gao S. et al. Levels, Inventory, and Risk Assessment of Heavy Metals in Wetland Ecosystem, Northeast China: Implications for Snow Cover Monitoring, Water, 2021, vol. 13(16), Article number: 2161 , DOI: 10.3390/w13162161.