ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗАГРЯЗНЕННОГО УЧАСТКА РЕКИ ШАГАН
DOI:
https://doi.org/10.54668/2789-6323-2025-119-4-190-204Ключевые слова:
река, , загрязнение, химические элементы, донные отложения, индекс геоаккумуляцииАннотация
сохраняет свою актуальность в районах, подвергавшихся испытаниям ядерного оружия. Одним из таких объектов является река Шаган, расположенная на территории Семипалатинского испытательного полигона. Особое значение имеет участок русла реки «старое русло», где зафиксирована разгрузка загрязненных подземных и трещинных вод в поверхностный водоток.
Цель исследования заключается в выявлении особенностей накопления химических элементов в донных отложениях «старого русла» реки Шаган.
Научная и практическая значимость работы состоит в уточнении представлений о процессах миграции и аккумуляции химических элементов в условиях локализованных источников радиационного загрязнения. Полученные данные позволяют выявить общие закономерности трансформации геохимического фона рек, подверженных длительному техногенному воздействию, что важно для разработки систем мониторинга и прогноза экологического состояния подобных территорий.
Методология исследования включала полевые работы с отбором проб, лабораторные исследования с применением количественных методов анализа (атомно-абсорбционная спектрометрия, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой), статистическую обработку данных и построение тематических карт в ГИС. Загрязнение донных отложений химическими элементами определялось на основе индекса геоаккумуляции (Igeo) и сопоставления концентраций элементов с их кларковыми значениями.
Основные результаты показали, что в пределах исследуемого участка «старого русла» по кларкам концентраций установлены геохимические ряды, отражающие превышение среднего содержания элементов в верхней части континентальной коры (Sr>U>Ca) и в глинистых сланцах (Sr>Ca>U>Na>Mg). Анализ по индексу геоаккумуляции (Igeo) показал, что донные отложения р. Шаган варьируют от «незагрязненных» до «сильно загрязненных: по содержанию Li, Mg, K, Fe они отнесены к 0 классу, по Na и U - к классам 1 и 2 (от незагрязненных до умеренно загрязненных), тогда как по Ca и Sr - к 3 классу (от умеренно до сильно загрязненных).
Ценность исследования заключается во внесении нового фактического материала о геохимических особенностях радиоактивно загрязненных речных систем, а также в создании базы для последующих работ по оценке риска для экосистем и человека. Практическое значение полученных итогов заключается в возможности их применения при организации природоохранных мероприятий и долгосрочного экологического мониторинга.
Библиографические ссылки
Aktayev M., Subbotin S., Aidarkhanov A., Aidarkhanova A. K., Timonova L. V., Larionova N. (2024). Characterization of geological and lithological features in the area proximal to tritium-contaminated groundwater at the Semipalatinsk test site. PLOS ONE, 19, e0300971. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0300971
Timonova L. V., Lyakhova O. N., Lukashenko S. N., Aidarkhanov A. O., Kabdyrakova A. M., Serzhanova Z. B. (2020). Tritium distribution in soil in the area of “Atomic” Lake near the Semipalatinsk Test Site. Eurasian Soil Science, 53(3), 355–361. https://doi.org/10.1134/S1064229320030096
Айдарханов А. О., Актаев М. Р., Есимбеков А. Ж., Анисимов В. С. Определение и локализация каналов поступления ³H в воды р. Шаган // Радиация и риск. – 2013, - №22(4), - С. 66-73. ISSN 0131-3878.
Комлев А. В., Зеленский К. Л., Кокежанов Б. А., Кириллов А. В. Изучение возможных путей миграции трития в бассейн р. Шаган // Вестник НЯЦ РК. – 2013, - №4, - С. 96 -101.
Айдарханов А. О., Лукашенко С. Н., Субботин С. Б., Эдомин В. И., Генова С. В., Топорова А. В., Ларионова Н. В., Пестов Е. Ю. Состояние экосистемы р. Шаган и основные механизмы ее формирования // Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана / под ред.. – Вып. 2. – Семипалатинск: Дом печати, 2010. – С. 9–55. – URL: https://irse.nnc.kz/wp-content/uploads/2018/10/Vypusk_2_rus.pdf
Субботин С. Б., Лукашенко С. Н., Айдарханов А. О., Ларионова Н. В., Яковенко Ю. Ю. Радиоактивное загрязнение техногенными радионуклидами компонентов экосистемы реки Шаган // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. – 2010, – № 3 (14), – С. 106–114.
Актаев М. Р., Лукашенко С. Н., Айдарханов А. О., Ляхова О. Н. Характер загрязнения тритием вод р. Шаган в районе «Атомного» озера // Вестник НЯЦ РК. – 2017. – Т. 4, № 2. – С. 5–8.
Дюсембаева М.Т. Эколого-геохимические особенности некоторых водных объектов Семипалатинского испытательного полигона / М. Т. Дюсембаева, Н. Ж. Мухамедияров, Г. М. Есильканов, А. Ж. Ташекова, А. О. Айдарханов. – Курчатов : ИД «Интеллект», 2023. – 268 с.
Gorlachev I., Kharkin P., Dyussembayeva M., Lukashenko S., Gluchshenko G., Matiyenko L., Zheltov D., Kitamura A., Khlebnikov N. (2020). Comparative analysis of water contamination of the Shagan River at the Semipalatinsk test site with heavy metals and artificial radionuclides. Journal of Environmental Radioactivity, 213, 106110. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106110
Ташекова А. Ж., Лукашенко С. Н., Койгельдинова М. Т., Мухамедияров Н. Ж. Характеристика элементного состава воды р. Шаган // Вестник КрасГАУ. – 2016, – № 12, – С. 141–146.
Yan X., Yang W., Pu Z., Zhang Q., Chen Y., Chen J., Xiang W., Chen H., Cheng Y., Zhao Y. (2025). Responses of typical riparian vegetation to annual variation of river flow in a semi-arid climate region: Case study of China’s Xiliao River. Land, 14(1), 198. https://doi.org/10.3390/land14010198
Xing J., Wang L., Zhao J., Zhai T. (2024). Hydrochemical variation characteristics and driving factors of surface water in arid areas—a case study of Beichuan River in Northwest China. Frontiers in Environmental Science, 12, 1493390. https://doi.org/10.3389/fenvs.2024.1493390
Al-Dabbas M., Al-Shamma’a A., Ghafel K. (2018). Evaluation of Gharraf River water for different uses, South Iraq. Iraqi Journal of Science, 59(3C), 1697–1709. https://doi.org/10.24996/ijs.2018.59.3C.15
Xue Y., Song J., Zhang Y., Kong F., Wen M., Zhang G. (2016). Nitrate pollution and preliminary source identification of surface water in a semi-arid river basin, using isotopic and hydrochemical approaches. Water, 8(8), 328. https://doi.org/10.3390/w8080328
Григорьев Н. А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. – Екатеринбург : УрО РАН, 2009. – 383 с.
Kulbat E., Sokołowska A. (2019). Methods of assessment of metal contamination in bottom sediments (Case study: Straszyn Lake, Poland). Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 77(3), 465–478. https://doi.org/10.1007/s00244-019-00662-5
Liu P., Zheng C., Wen M., Luo X., Wu Z., Liu Y., Chai S., Huang L. (2021). Ecological risk assessment and contamination history of heavy metals in the sediments of Chagan Lake, Northeast China. Water, 13(7), 894. https://doi.org/10.3390/w13070894
Zhao S., Li Y., Liu D., Li B., Xiao H., Cheng W., Li A., Chong J. (2016). Spatial distribution, ecological risk assessment and source identification for nutrients and heavy metals in surface sediments from Tangxun Lake, Wuhan, Central China. Nature Environment and Pollution Technology, 15(4), 1417–1425.
Müller G. (1969). Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River. GeoJournal, 2(1), 108–118.
Ostrovsky I., Tęgowski J. (2010). Hydroacoustic analysis of spatial and temporal variability of bottom sediment characteristics in Lake Kinneret in relation to water level fluctuation. Geo-Marine Letters, 30(3–4), 261–269. https://doi.org/10.1007/s00367-009-0180-4
Middelburg J. J., Levin L. A. (2009). Coastal hypoxia and sediment biogeochemistry. Biogeosciences Discussions, 6(3), 3655–3706. https://doi.org/10.5194/bgd-6-3655-2009
Sidoruk M. (2023). Pollution and potential ecological risk evaluation of heavy metals in the bottom sediments: A case study of eutrophic Bukwałd Lake located in an agricultural catchment. International Journal of Environmental Research and Public Health, 20(3), 2387. https://doi.org/10.3390/ijerph20032387
Świercz A., Tomczyk-Wydrych I., Bąk Ł. (2022). Quality of bottom sediments of Sołtmany Lake (Masurian Lake District, Poland) in the light of geochemical and ecotoxicological criteria—Case study. Water, 14(13), 2045. https://doi.org/10.3390/w14132045
Alieva E., Abdykadyrova R., Totubaeva, N. (2025). Assessment of contamination and accumulation of heavy metals in sediments of Lake Issyk-Kul. Grassroots Journal of Natural Resources, 8(1), 874–893. https://doi.org/10.33002/nr2581.6853.080137
Sarker P., Rahaman M. S., Kabir M. M., Al Mamun A., Maruo M. (2021). Evaluation of contamination and accumulation of heavy metals in the Dhaleswari River sediments, Bangladesh. International Journal of Environment, 10(1), 62–75. https://doi.org/10.3126/ije.v10i1.38399
Liu C.-Y., Wilson D. J., Hathorne E. C., Xu A., Pogge von Strandmann P. A. E. (2023). The influence of river-derived particles on estuarine and marine elemental cycles: Evidence from lithium isotopes. Geochimica et Cosmochimica Acta, 361, 183–199. https://doi.org/10.1016/j.gca.2023.08.015
Ma Y., Qin X., Pan T., Chen J., Jiang Z., Ding C., Zhang D., Zhang,F., Feng N., Liu C., Li Q., Ren E. (2024). Sedimentary environment and source analysis of sedimentary lithium deposits in Dezong Mahai Salt Lake, Qaidam Basin. Sustainability, 16(23), 10561. https://doi.org/10.3390/su162310561
Goldhaber M., Morrison J., Holloway J., Wanty R., Helsel D., Smith D. (2009). A regional soil and sediment geochemical study in northern California. Applied Geochemistry, 24(8), 1482–1499. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2009.04.018
Langmuir D. (1997). Aqueous environmental geochemistry (601 p.). Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Арай Темиржанова, Жанат Байгазинов, Нурлан Мухамедияров, Медет Актаев, Касым Дускаев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
