RUDN Journal of Ecology and Life SafetyRUDN Journal of Ecology and Life SafetyВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности2313-23102408-8919Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)1811710.22363/2313-2310-2017-25-3-380-395ArticlesСтатьиResearch ArticleDistribution and factors of accumulation of heavy metals and metaloids in river bottom sediments in the territory of the Ulan-Ude cityРаспределение и факторы аккумуляции тяжелых металлов и металлоидов в речных донных отложениях на территории г. Улан-УдэKasimovNikolay SergeevichКасимовНиколай Сергеевич

doctor of geographical sciences, professor, academician of the Academy of Sciences, president and head of Department of Geochemistry of Landscapes and Geography of Soils, Faculty of Geography, Moscow State University

доктор географических наук, профессор, академик РАН, президент и заведующий кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

nskasimov@mail.ruKorlyakovIlya DmitrievichКорляковИлья Дмитриевич

Master of the Department of Geochemistry of Landscapes and Geography of Soils, Faculty of Geography

магистрант кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета

ilya.korlyakov@gmail.comKoshelevaNatalia EvgenievnaКошелеваНаталья Евгеньевна

Doctor of Geographical Sciences, Leading Researcher of the Department of Geochemistry of Landscapes and Geography of Soils, Faculty of Geography

доктор географических наук, ведущий научный сотрудник кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета

natalk@mail.ruLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова15122017253VOL 25, NO3 (2017)ТОМ 25, №3 (2017)38039527032018Copyright ©; 2017, Kasimov N.S., Korlyakov I.D., Kosheleva N.E.Copyright ©; 2017, Касимов Н.С., Корляков И.Д., Кошелева Н.Е.2017Kasimov N.S., Korlyakov I.D., Kosheleva N.E.Касимов Н.С., Корляков И.Д., Кошелева Н.Е.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/ecology/article/view/18117

The distribution and accumulation factors of heavy metals and metalloids (HMMs) in the bottom sediments of the Selenga river and its tributary Uda have been studied on the territory of Ulan-Ude. Their ecological and geochemical condition can influence the state of the lower reaches of the Selenga river and Baikal lake. We selected 3 background, 12 urban and 1 sample of bottom sediments downstream of the city. The main physical-chemical properties (pH, content of organic matter, iron oxides, granulometric composition) and the total content of HMMs in the samples were determined. The sediments of the Selenga and Udarivers are characterized by sandy and sandy-loamy granulometric composition, neutral reaction, low content of organic matter and Fe2O3. Upstream Ulan-Ude the rivershave a similar chemical composition of the sediments and are characterized by the dispersion and near-clark concentrations of the HMMs. Within the city and downstream, microelemental composition of the sediments has not significantly differ from the background one, this is due to their low sorption capacity and insignificant contamination of the precipitating suspended matter. Low-contrast geochemical anomalies were formed near the motorways (Mo, Cd, Bi), the oil storage facilities “BuryatTerminal” (W, Cu, Mo, As, Sb, Pb, Bi, Cd, Co, Ni), treatment plant (As, W, Bi), upstream of the aircraft plant (Cd) and below TPP-1 (W, V, Cd, Cu, Sb). The presence of correlations between the HMM content and the physico-chemical properties of the deposits indicates that the geochemical anomalies were formed also due to the sorption-sedimentation, chemisorption and biogeochemical barriers. The acid barrier is of great importance for the accumulation of an anionic Mo. The total HMM contamination of sediments within the city and downstream refers to the permissible level. The MPC in the sediments of the Selengariver was exceeded for As(in 1,5-3,4 times). Thus, in the UlanUde city and downstream, there are a weak man-made transformation and a low ecological danger of pollution of river sediments. The maximum contents of HMMs are localized on geochemical barriers near industrial enterprises and highways.

Изучены распределение и факторы аккумуляции тяжелых металлов и металлоидов (ТММ) в донных отложениях р. Селенги и ее притока Уды на территории г. Улан-Удэ. Их экологогеохимическое состояние может влиять на состояние нижнего течения р. Селенги и оз. Байкал. Отобрано 3 фоновых, 12 городских и 1 проба донных отложений ниже по течению от города. Определены основные физико-химические свойства (рН, содержание органического вещества, оксидов железа, гранулометрический состав) и валовое содержание ТММ в пробах. Для отложений рек Селенги и Уды свойственны песчаный и супесчаный гранулометрический состав, нейтральная реакция среды, низкое содержание органического вещества и Fe2O3. Выше по течению от г. Улан-Удэ отложения р. Селенги и Уды обладают близким химическим составом и характеризуются рассеиванием и околокларковыми концентрациями ТММ. В пределах города и ниже по течению отложения по микроэлементному состав у несущественно отличаются от фоновых, что связано с их низкой сорбционной способностью и незначительным загрязнением осаждающегося взвешенного вещества. Слабоконтрастные геохимические аномалии выявлены вблизи автомагистралей (Мо, Сd, Bi), нефтебазы «Бурят-терминал» (W, Cu, Mo, As, Sb, Pb, Bi, Cd, Co, Ni), очистных сооружений (As, W, Bi), выше по течению авиазавода (Cd) и ниже ТЭЦ-1 (W, V, Сd, Cu, Sb). Наличие корреляционных связей содержания ТММ с физико-химическими свойствами отложений указывают на то, что формирование геохимических аномалий обусловлено также присутствием сорбционно-седиментационных, хемосорбционных и биогеохимических барьеров. Для накопления анионогенного Mo большое значение имеет кислый барьер. Суммарное загрязнение отложений в пределах города и ниже по течению относится к допустимому уровню. Превышения ПДК (в 1,5-3,4 раза) в отложениях р. Селенги установлены для As. Таким образом, в г. Улан-Удэ и ниже по течению - наблюдается слабая техногенная трансформация и низкая экологическая опасность загрязнения речных отложений. Максимальные содержания ТММ локализованы на геохимических барьерах вблизи промышленных предприятий и автомагистралей.

pollutionheavy metals and metalloidsurban landscapesbottom sedimentsgeochemical barriersзагрязнениетяжелые металлы и металлоидыгородские ландшафтыдонные отложениягеохимические барьерыPerelman A.I., Kasimov N.S. Geochemistry of the landscape. M.: Astrea-2000, 1999. 768 p. (In Russ).Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: «Астрея-2000», 1999. 768 с.Anishchenko O.V., Gladyshev M.I., Kravchuk E.S., Sushchik N.N., Gribovskaya I.V. Distribution and migration of metals in trophic chains of the Yenisei ecosystem near Krasnoyarsk City. Water Resources. 2009; 36 (5): 594—603.Анищенко О.В., Гладышев М.И., Кравчук Е.С., Сущик Н.Н., Грибовская И.В. Распределение и миграция металлов в трофических цепях экосистемы реки Енисей в районе г. Красноярска // Водные ресурсы. 2009. Т. 36. № 5. С. 623-632.Ovcharova E.P. Ecological — geochemical assessment of surface runoff from urban areas (based on the example of Minsk). Dissertation summary.. Ph.D. Minsk: Institute of Problems of Natural Resources and Ecology of the National Academy of Sciences of Belarus. 2006. 22 pp.Овчарова Е.П. Эколого-геохимическая оценка поверхностного стока с городской территории (на примере г. Минска): автореф. дисс. … канд. геогр. наук. Минск: Ин-т проблем использования природ. ресурсов и экологии НАН Беларуси, 2006. 22 с.Mohiuddin K.M., Zakir H.M., Otomo K., Sharmin S., Shikazono N. Geochemical distribution of trace metal pollutants in water and sediments of downstream of an urban river. International Journal of Environmental Science & Technology. 2010; 7 (1): Iss. 1 17—28.Mohiuddin K.M., Zakir H.M., Otomo K., Sharmin S., Shikazono N. Geochemical distribution of trace metal pollutants in water and sediments of downstream of an urban river // International Journal of Environmental Science & Technology. 2010. V. 7. Iss. 1. P. 17-28.Ecogeochemistry of urban landscapes / Ed. by N.S. Kasimov. Moscow: MSU, 1995. 336 p. (In Russ).Экогеохимия городских ландшафтов / под ред. Н.С. Касимова. М.: Изд-во МГУ, 1995. 336 с.Dementyev D.V., Bolsunovsky A.Ya., Borisov R.V., Trofimova E.A. Concentrations of heavy metals in bottom sediments of the Yenisei river near Krasnoyarsk. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2015; 326 (5): 91—98.Дементьев Д.В., Болсуновский А.Я., Борисов Р.В., Трофимова Е.А. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях реки Енисей в районе Красноярска // Известия Томского политехнического университета. 2015. Т. 326. № 5. С. 91-98.Landstrom M., Jonsson A., Brolin A.A., Hacanson L. Heavy metal sediment load from the city of Stockholm. Water, Air, & Soil Pollution. 2001; Focus1: 103—118.Landstrom M., Jonsson A., Brolin A.A., Hacanson L. Heavy metal sediment load from the city of Stockholm // Water, Air, & Soil Pollution: 2001, Focus1: 103-118.Andersson M., Eggen O.A. Urban contamination sources reflected in inorganic pollution in urban lake deposits, Bergen, Norway. Environ. Sci.: Processes Impacts, 2015; 17: 854—867.Andersson M., Eggen O.A. Urban contamination sources reflected in inorganic pollution in urban lake deposits, Bergen, Norway // Environ. Sci.: Processes Impacts, 2015. Vol. 17. 854-867.Pastorinho M.R., Telfer T.C., Soares A.M. V.M. Heavy Metals in Urban Channel Sediments of Aveiro City, Portugal. Interdisciplinary Studies on Environmental Chemistry — Biological Responses to Contaminants. 2010: 197—204.Pastorinho M.R., Telfer T.C., Soares A.M.V.M. Heavy Metals in Urban Channel Sediments of Aveiro City, Portugal / Interdisciplinary Studies on Environmental Chemistry - Biological Responses to Contaminants. 2010. P. 197-204.Sekabira K., Oryem О.H., Basamba T.A., Mutumba G., Kakudidi E. Assessment of heavy metal pollution in the urban stream sediments and its tributaries. Int. J. Environ. Sci. Tech. 2010; 7 (3): 435—446.Sekabira K., Oryem О.H., Basamba T.A., Mutumba G., Kakudidi E. Assessment of heavy metal pollution in the urban stream sediments and its tributaries // Int. J. Environ. Sci. Tech., 2010. 7 (3). 435-446.Islam M.S., Ahmed M.K., Raknuzzaman M., Mamun M.H.-A., Islam M.K. Heavy metal pollution in surface water and sediment: A preliminary assessment of an urban river in a developing country. Ecological Indicators. 2015; 48: 282—291.Islam M.S., Ahmed M.K., Raknuzzaman M., Mamun M.H-A., Islam M.K. Heavy metal pollution in surface water and sediment: A preliminary assessment of an urban river in a developing country // Ecological Indicators. 2015. 48: 282-291.Ali M.M., Ali M.L., Islam M.S., Rahman M.Z. Preliminary assessment of heavy metals in water and sediment of Karnaphuli River, Bangladesh. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. 2016; 5: 27—35.Ali M.M., Ali M.L., Islam M.S., Rahman M.Z. Preliminary assessment of heavy metals in water and sediment of Karnaphuli River, Bangladesh // Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. 2016. 5: 27-35 p.Jumbe A.S., Nandini N. Heavy Metals Analysis and Sediment Quality Values in Urban Lakes. American Journal of Environmental Sciences. 2009; 5 (6): 678—687.Jumbe A.S., Nandini N. Heavy Metals Analysis and Sediment Quality Values in Urban Lakes // American Journal of Environmental Sciences. 2009. 5 (6): 678-687.Hnatucova P., Benesova L., Komincova D. Impact of urban drainage on metal distribution in sediments of urban streams. Water science and technology. 2009: 1237—1246.Hnatucova P., Benesova L., Komincova D. Impact of urban drainage on metal distribution in sediments of urban streams // Water science and technology. 2009. P. 1237-1246.Yearbook of the state of atmospheric pollution in Russia cities in 2013. St. Petersburg: RIF D-Art LLC, 2014. 273 p. (In Russ).Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2013 г. Санкт-Петербург: ООО РИФ Д-Арт, 2014. 273 с.Kasimov N.S., Korlyakov I.D., Kosheleva N.E. Heavy metals and their accumulation factors in the soil cover in Ulan-Ude // Materials of the XV geographers’ meeting from Siberia and the Far East. Ulan-Ude, September 10—13, 2015. Irkutsk, 2015, p. 93—96. (In Russ).Касимов Н.С., Корляков И.Д., Кошелева Н.Е. Тяжелые металлы и факторы их аккумуляции в почвенном покрове г. Улан-Удэ // Мат-лы XV совещания географов Сибири и Дальнего Востока. Улан-Удэ, 10-13 сентября 2015. Иркутск, 2015. С. 93-96.Vinogradov A.P. The average content of chemical elements in the main types of igneous rocks of the Earth’s crust // Geochemistry. 1962. No. 7. P. 555—571.Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры // Геохимия. 1962. № 7. С. 555-571.Kasimov N.S., Vlasov D.V. Clarkes of chemical elements as comparison standards in ecogeochemistry. VestnikMosk. un-ta. Ser. 5, geogr. 2015; (2): 7—17. (In Russ).Касимов Н.С., Власов Д.В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5, геогр. 2015. № 2. С. 7-17.Hu Z., Gao S. Upper crustal abundances of trace elements: a revision and update. Chem. Geol. 2008; 253: Iss. 3-4. 205—221.Hu Z., Gao S. Upper crustal abundances of trace elements: A revision and update // Chem. Geol. 2008. Vol. 253. Iss. 3-4. P. 205-221.Grigoryev N.A. Distribution of chemical elements in the upper part of the continental crust. Ekaterinburg: UrO RAN, 2009. 382 p. (In Russ).Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 382 с.Rudnick R.L., Gao S. Composition of the continental crust. Treatise on geochemistry. 2013; 3. The Crust. Elsevier Sci: 1—64.Rudnick R.L., Gao S. Composition of the continental crust // Treatise on geochemistry. Vol. 3. The Crust. Elsevier Sci., 2003. P. 1-64.Wedepohl K.H. The composition of the continental crust. Geochim. Cosmochim. Acta. 1995; 59 (7): 1217—1232.Wedepohl K.H. The composition of the continental crust // Geochim. Cosmochim. Acta. 1995. Vol. 59. No. 7. P. 1217-1232.GN 2.1.7.2041-06 (2006) Maximum permissible concentrations (MPCs) of chemical substances in the soil (In Russ).ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: гигиенические нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. 15 с.Kasimov N.S., Bityukova V.R., Kislov A.V., Kosheleva N.E., Nikiforova E.M., Malkhazova S.M., Shartova N.V. Problems of ecogeochemistry of large cities // Protection and exploration of mineral resources. 2012. No. 7. P. 8—13. (In Russ).Касимов Н.С., Битюкова В.Р., Кислов А.В., Кошелева Н.Е., Никифорова Е.М., Малхазова С.М., Шартова Н.В. Проблемы экогеохимии крупных городов // Охрана и разведка недр. 2012. № 7. С. 8-13.Sorokina O.I. Heavy metals in landscapes of Ulan Bator. Dissertation Ph.D. M.: Geographical Faculty of MGU, 2013. P. 169. (In Russ).Сорокина О.И. Тяжелые металлы в ландшафтах г. Улан Батора: дисс. … канд. геогр. наук. М.: Географический ф-т МГУ, 2013. 169 с.Kasimov N.S., Kosheleva N.E., Korlyakov I.D., Sorokina O.I., Timofeev I.V. Ekogeochemistry of cities and industrial centers in the Selenga basin / Geochemistry of landscapes. To the centenary of the birth of A.I. Perelman. Ed. N.S. Kasimova, A.N. Gennadyeva. Moscow: APR, 2017. 18 p. (In Russ).Касимов Н.С., Кошелева Н.Е., Корляков И.Д., Сорокина О.И., Тимофеев И.В. Экогеохимия городов и промышленных центров в бассейне Селенги // Геохимия ландшафтов. К 100-летию со дня рождения А.И. Перельмана / под ред. Н.С. Касимова, А.Н. Геннадиева. М.: АПР, 2017. 18 с.Vodyanitsky Y.N. Heavy metals and metalloids in soils. M.: GNU Soil Institute of V.V. Dokuchaeva RASHN. 2008. 164 p. (InRuss).Водяницкий Ю.Н. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2008.164 с.