natureПриродопользованиеNature Management2079-3928Институт природопользования НАН Беларусиnature-96Research ArticleГЕОГРАФИЯ. ГЕОЭКОЛОГИЯGEOGRAPHY. GEOECOLOGYАнтропогенная нагрузка по тяжелым металлам на донные отложения поверхностных водных объектовAnthropogenic heavy metal loading on the bottom sediments of surface water bodiesДорожкоЕ. Ю.DorozhkoE. Yu.

Дорожко Елизавета Юрьевна – магистрант, младший научный сотрудник

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск

Elizaveta Yu. Dorozhko – Master’s degree student, Junior Researcher

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

elizaveta2002belstu@gmail.comЯнутаЮ. Г.YanutaYu. G.

Янута Юрий Григорьевич – кандидат технических наук, доцент, заместитель директора по научной работе, заведующий лабораторией физико-химической механики природных дисперсных систем

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск

Yuriy G. Yanuta – Ph. D. (Technical), Assistant Professor, Deputy Director, Head of Lab. of physico-chemical mechanics of natural dispersed systems

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

yanuta@tut.byИнститут природопользования НАН БеларусиInstitute of Nature Management of the National Academy of Sciences of Belarus202530102025018599Copyright © Дорожко Е.Ю., Янута Ю.Г., 20252025Дорожко Е.Ю., Янута Ю.Г.Dorozhko E.Y., Yanuta Y.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nature-journal.by/jour/article/view/96

Донные отложения представляют собой депонирующую среду, аккумулирующую загрязняющие вещества. Отложения не могут быть классифицированы как почвы или сапропели – из этого следует необходимость подбора метода анализа загрязняющих веществ, присутствие которых может препятствовать их использованию. В работе в качестве объектов исследования выбраны донные отложения поверхностных водных объек- тов – р. Лошица (г. Минск), вдхр. Чижовское, р. Титовка (г. Марьина Горка, Минская обл.) и в качестве реперного водного объекта – оз. Сергеевское (аг. п. Сергеевичи, Минская обл.).В образцах отложений изучали влажность, зольность проб – все пробы отложений обладают высокой влажностью (W > 50 %), а зольность меняется от Ac = 24,24 % в оз. Сергеевское до Ас = 87,62 % в р. Лошица.Состав проб исследовали методом элементного анализа с уточнением связей с помощью ИК-спектроскопии – по полученным данным отложения из р. Лошица, вдхр Чижовское и р. Титовка носят минеральный характер образования, а отложениям из оз. Сергеевское присущ естественный характер накопления. Оценка антропогенного влияния на донные отложения проводилась по величине содержания тяжелых металлов – Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Mn с использованием методов экстракционно-фотометрического, атомно-абсорбционной спектроскопии и мокрого озоления для выявления форм тяжелых металлов, связанных с органическим веществом. Антропогенная нагрузка рассчитывалась с помощью геохимичсекого критерия Igeo.Выявлено, что в вдхр. Чижовское наибольшее загрязнение тяжелыми металлами (Cu, Pb, Cr, Ni). Геоаккумуляционный индекс по Cu составил 0,43 (вдхр Чижовское, прибрежная зона), по Pb – 0,31 (вдхр Чижовское, центр), по Cr максимум составил 1,92 (вдхр Чижовское, центр), по Ni максимум составил 1,53 (вдхр Чижовское, центр).

Bottom sediment is the material of long-term substance sedimentation under the influence of physical and chemical processes occurring within a water body. Sediments act as indicators of quality and determine the state of the water body, since they are alluvial deposit that accumulate pollutants. Bottom sediments contain heavy metals that may prevent the use of sediment after removal, if their concentrations exceed the permitted limits. Since sediment can’t be attributed to any other natural features such as soil or sapropel, it is necessary to identify methods for the analysis of heavy metals specifically in sediments.Bottom sediments of surface water resources are selected as research objects – the Loshitsa river (Minsk), Reservoir Chizhovsky, the Titovka river (Marjina Horka, Minsk region) and as background water object – Sergeevskoye lake (Sergeyevichi agro-town, Minsk region).Sediment samples were examined for moisture, soiling samples. The composition of the samples was investigated by means of an elemental analysis with a clarification of the bonds by IR spectroscopy. The anthropogenic impact on sediment was assessed according to heavy metal content – Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Mn, using methods of extractometric photometry, atomic absorption spectroscopy and wet ozone to identify heavy metal forms, related to organic matter. Anthropogenic loading was calculated by the geochemical criteria of igeoclasses Igeo.It was found that the most heavy metal pollution (Cu, Pb, Cr, Ni) occurred in reservoir Chizhovsky. Geo-accumulation index for Cu was 0,43 (reservoir Chizhovsky, coastal zone), for Pb – 0,31 (reservoir Chizhovsky, center), for Cr maximum was 1,92 (reservoir Chizhovsky, center), for Ni maximum is 1,53 (reservoir Chizhovsky, center).

донные отложенияводохранилищерекаозеротяжелые металлыгеоаккумуляционный индексантропогенная нагрузкаbottom sedimentsreservoirriverlakeheavy metalsgeoaccumulation indexanthropogenic loadReferencesМинский областной комитет природных ресурсов и охраны окружающей среды : [сайт]. – Минск, 2018–2025. – URL: https://minoblpriroda.gov.by (дата обращения: 04.03.2025).Minskij oblastnoj komitet prirodnyh resursov i ohrany okruzhayushchej sredy [Minsk regional committee of natural resources and environmental protection]. Available at: https://minoblpriroda.gov.by/ (accessed 04 March 2025). (in Russian)Национальный статистический комитет Республики Беларусь : [сайт]. – Минск, 2018–2025. – URL: https:// www.belstat.gov.by/ (дата обращения: 04.03.2025).Nacional'nyj statisticheskij komitet Respubliki Belarus' [National Statistical Book of the Republic of Belarus]. Available at: https://www.belstat.gov.by/ (accessed 04 March 2025). (in Russian)Главный информационно-аналитический центр Национальной системы мониторинга окружающей среды в Республике Беларусь : [сайт]. – Минск, 2017–2025. – URL: https://www.nsmos.by (дата обращения: 04.03.2025).Glavnyj informacionno-analiticheskij centr Nacional'noj sistemy monitoringa okruzhayushchej sredy v Respublike Belarus' [The main information and analytical center of the National System for Environmental Monitoring in the Republic of Belarus]. Available at: https://www.nsmos.by/ (accessed 04 March 2025). (in Russian).Байков, В. Н. Речная гидравлика и свойства русловых отложений на урбанизированных территориях / В. Н. Байков, В. А. Курочкина, Д. В. Писарев // Вестник Могилёвского государственного строительного университета. – 2011. – № 2. – C. 221–227.Bajkov V. N., Kurochkina V. A., Pisarev D. V. Rechnaya gidravlika i svojstva ruslovyh otlozhenij na urbanizirovannyh territoriyah [River hydraulics and properties of cretaceous deposits in urbanized areas]. Vestnik Mogilyovskogo gosudarstvennogo stroitel'nogo universiteta = Bulletin of Mogilev State University of Civil Engineering, 2011, no. 2, pp. 221–227. (in Russian)Jaskuła, J. Analysis of spatial variability of river bottom sediment pollution with heavy metals and assessment of potential ecological hazard for the Warta river, Poland / J. Jaskuła // Minerals. – 2021. – Vol. 11, № 3. – P. 327–347. – DOI: 10.3390/min11030327.Jaskuła J. Analysis of spatial variability of river bottom sediment pollution with heavy metals and assessment of potential ecological hazard for the Warta river, Poland. Minerals, 2021, vol. 11, no. 3, pp. 327–347, DOI: 10.3390/ min11030327.Позднякова, А. И. Тяжелые металлы в системе «донные отложения – водная растительность» речных экосистем в зоне наблюдения Белорусской атомной станции / А. И. Позднякова // Журнал Белорусского государственного университета. Экология. – 2020. – № 3. – С. 41–52.Pozdnyakova A. I. Tyazhelye metally v sisteme ‘donnye otlozheniya – vodnaya rastitel'nost'’ rechnyh ekosistem v zone nablyudeniya Belorusskoj atomnoj stancii [Heavy metals in the system of ‘bottom sediments – aquatic vegetation’ of river ecosystems in the observation zone of the Belarusian nuclear power plant]. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Ekologiya = Journal of the Belarusian State University. Ecology, 2020, no. 3, pp. 41–52. (in Russian)Изучение содержания тяжелых металлов в донных отложениях и воде в отводящем канале рисовой оросительной системы / Т. И. Дрововозова, Л. А. Булгакова, М. В. Власов, Н. Н. Красовская // Мелиорация и гидротехника. – 2024. – Т. 14, № 4. – С. 155–170.Drovovozova T. I. Izuchenie soderzhaniya tyazhelyh metallov v donnyh otlozheniyah i vode v otvodyashchem kanale risovoj orositel'noj sistemy [Study of heavy metals content in bottom sediments and water in draining channel of rice irrigation system]. Melioraciya i gidrotekhnika = Melioration and hydraulic engineering, 2024, vol. 14, no. 4, pp. 155–170. (in Russian)Лукашев, О. В. Закономерности аккумуляции металлов в современных донных отложениях р. Свислочь / О. В. Лукашев // Проблемы региональной геологии запада Восточно-Европейской платформы и смежных территорий : материалы III Междунар. науч. конф., г. Минск, 15 дек. 2021 г. – Минск : БГУ, 2021. – С. 238–267.Lukashev O. V. Zakonomernosti akkumulyacii metallov v sovremennyh donnyh otlozheniyah r. Svisloch' [Patterns of metal accumulation in modern sediments in river Svisloch]. Materialy III Mezhdunarod. nauch. konf: "Problemy regional'noj geologii zapada Vostochno-Evropejskoj platformy i smezhnyh territorij" [Proc. of the III Int. conf. "Problems of the regional geology of the west of the East-European Platform and related topics"]. Minsk, 2021, pp. 238–267. (in Russian)Особенности загрязнения донных отложений малых рек тяжелыми металлами в результате различной хозяйственной деятельности / Б. И. Корженевский, Г. Ю. Толкачев, Н. В. Коломийцев, Т. И. Ильина // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. – 2021. – Т. 63, № 3. – С. 415–426.Korzhenevskij B. I. Osobennosti zagryazneniya donnyh otlozhenij malyh rek tyazhelymi metallami v rezul'tate razlichnoj hozyajstvennoj deyatel'nosti [Features of heavy metal contamination of small rivers by various economic activities]. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie = Bulletin of the agrouniversity complex of the Low Volga region: science and higher professional education, 2021, vol. 63, no. 3, pp. 415–426. (in Russian)Рябова, Л. Н. Критерий оценки экологического состояния донных отложений (на примере Брестской области) / Л. Н. Рябова, И. А. Залыгина // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2018. – Т. 54, № 4. – С. 455–466. – DOI: 10.29235/1561-8331-2018-54-4-455-466.Ryabova L. N. Kriterij ocenki ekologicheskogo sostoyaniya donnyh otlozhenij (na primere Brestskoj oblasti) [Criteria for assessing the ecological status of sediment (as an example from the Brest region)]. Vesti Nacional'noj akademii nauk Belarusi. Seriya himicheskih nauk = Bulletin of the National Academy of Sciences of Belarus. Series of chemical sciences, 2018, vol. 54, no. 4, pp. 455–466, DOI: 10.29235/1561-8331-2018-54-4-455-466. (in Russian)Overview assessment of risk evaluation and treatment technologies for heavy metal pollution of water and soil / Z. Wang, P. Luo, X. Zha [et al.] // Journal of Cleaner Production. – 2022. – Vol. 379. – P. 134043–134063. – DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.134043.Wang Z., Luo P., Zha X. Overview assessment of risk evaluation and treatment technologies for heavy metal pollution of water and soil. J. of Cleaner Production, 2022, vol. 379, pp. 134043–134063, DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.134043.A critical review on chemical analysis of heavy metal complexes in water/wastewater and the mechanism of treatment methods / Z. Xu, Q. Zhang, X. Li [et al.] // Chemical Engineering Journal. – 2022. – Vol. 429. – P. 131688–131708. – DOI: 10.1016/j.cej.2021.131688.Xu Z., Zhang Q., Li X. A critical review on chemical analysis of heavy metal complexes in water/wastewater and the mechanism of treatment methods. Chemical Engineering Journal, 2022, vol. 429, pp. 131688–131708, DOI: 10.1016/j.cej.2021.131688.Информационная система «Экологический Портал Республики Беларусь» : [сайт]. – Минск, 2024–2025. – URL: https://ecoportal.gov.by (дата обращения: 09.03.2025).Informacionnaya sistema "Ekologicheskij Portal Respubliki Belarus'" [Information system "Ecological Portal of the Republic of Belarus"]. Available at: https://ecoportal.gov.by / (accessed 09 March 2025). (in Russian)Макаревич, А. А. Антропогенные гидрологические преобразования рек г. Минска / А. А. Макаревич // Вестник Белорусского государственного университета. – 2001. – С. 62–67.Makarevich A. A. Antropogennye gidrologicheskie preobrazovaniya rek g. Minska [Anthropogenic hydrological transformation of the rivers of Minsk]. Vestnik Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta = Bulletin of Belarusian State University, 2001, pp. 62–67. (in Russian)Лихачева, А. В. Химия окружающей среды. Лабораторный практикум : учеб.-метод. пособие для студ. / А. В. Лихачева, Л. А. Шибека. – Минск : БГТУ, 2011. – 204 с.Lihacheva A. V., Shibeka L. A. Himiya okruzhayushchej sredy. Laboratornyj praktikum: uchebno-metodicheskoe posobie dlya studentov [Environmental chemistry. Laboratory workshop: teaching aid for students]. Minsk, 2011, 204 p. (in Russian)Qu K. Environmental Analytical Chemistry / K. Qu, D. Dan. – Amsterdam : Elsevier, 2023. – 230 p.Qu K. Environmental Analytical Chemistry. Amsterdam, Elsevier Publ., 2023, 230 p.Index of geoaccumulation in the sediments of the Rhine River / G. Muller // Geojournal. – 1969. – Vol. 2. – P. 108–118.Muller G. Index of geoaccumulation in the sediments of the Rhine River. Geojournal, 1969, vol. 2, pp. 108–118.Variation of humic substances within peat profile / H. Anderson, A. Hepburn // Peat and Water. – 1986. – Vol. 2. – P. 177–194.Anderson, H. Variation of humic substances within peat profile. Peat and Water, 1986, vol. 2, pp. 177–194.Chukanov, N. V. Infrared spectroscopy of minerals and related compounds / N. V. Chukanov, A. D. Chervonnyi. – Cham : Springer, 2016. – 1109 p. – DOI: 10.1007/978-3-319-25349-7.Chukanov N. V., Chervonnyi A. D. Infrared spectroscopy of minerals and related compounds. Cham, Springer Publ., 2016, 1109 p., DOI: 10.1007/978-3-319-25349-7.

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