Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН № 3 (83) 2018 НАУКИ О ЗЕМЛЕ УДК 556.531.4 + 556.535.8 МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ВОД ВЕРХОВЬЕВ РЕКИ КУБАНЬ Н.В. РЕУТОВА, Т.В. РЕУТОВА, Ф.Р. ДРЕЕВА, А.М. ХУТУЕВ ФГБНУ «Федеральный научный центр «Кабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук» Центр географических исследований 360002, КБР, г. Нальчик, ул. Балкарова, 2 E-mail: cgrkbncran@bk.ru В статье приведены данные по содержанию одиннадцати тяжелых металлов (Ag, Al, As, Cd, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, Zn) в водах верховьев р. Кубань. Исследования проводились в 2016 – 2017 годах. Концентрации тяжелых металлов определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии. В результате проведенных исследований было выявлено, что воды верховьев р. Кубань характеризуются повышенным содержанием алюминия, меди и цинка. Выявленное загрязнение носит природный характер. По сравнению с верховьями других рек, берущих свое начало со склонов Эльбруса, река Кубань является наиболее чистой по содержанию тяжелых металлов. Ключевые слова: р. Кубань, тяжелые металлы, поверхностные воды. Река Кубань является основной водной артерией Северного Кавказа и берет свое начало от ледников Эльбруса. Изучению химического состава вод реки Кубань посвящено достаточно много работ [1, 2], но поскольку исследования проводились, начиная от г. Невинномысска и до устья, приводятся только данные, касающиеся антропогенного влияния. Целью данной работы было изучение микроэлементного состава вод верховьев реки Кубань, начиная от седьмого километра и до г. Черкесск. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Исследование химического состава вод р. Кубань проводилось в 2016-2017 годах в период интенсивного таяния ледников – в июле. Карта-схема расположения створов приведена на рис. 1. Номера створов на рисунке соответствуют номерам в таблицах. Отбор проб проводили в соответствии с действующим ГОСТ Р 51592-2000. Определение концентраций тяжелых металлов проводили с использованием метода атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией в соответствии с ГОСТ Р 51309-99. Рис. 1. Карта-схема пунктов отбора проб в верховьях р. Кубань 48 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Очистка питьевой воды от металлов не производится. Поэтому их содержание в питьевой воде остается практически таким же, как в природных источниках. Нами было проведено определение концентраций одиннадцати тяжелых металлов в речных водах верховьев р. Кубань на семи створах. В таблицах Н.В. РЕУТОВА, Т.В. РЕУТОВА, Ф.Р. ДРЕЕВА, А.М. ХУТУЕВ приведены средние данные за два года, а изученные металлы разделены по классам опасности для питьевой воды. В таблице 1 приведены концентрации элементов, относящихся ко второму классу опасности. Серебро является очень токсичным элементом, особенно для микроорганизмов и водной биоты. Его содержание в водах изучаемого участка реки было крайне низким. Таблица 1 КОНЦЕНТРАЦИИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ II КЛАССА ОПАСНОСТИ (МКГ/Л) В ВОДАХ ВЕРХОВЬЕВ Р. КУБАНЬ (СКО*) № 1 2 3 4 5 6 7 Расстояние от истока (км) 7,52 20,7 31,1 38,3 54,5 89,0 149,7 ПДКпитьев. ПДКрыбхоз. Ag Al As Cd Mo Pb 0,11(0,01) 0,14(0,01) 0,12(0,01) 0,20(0,00) 0,12(0,00) 0,16(0,02) 0,08(0,00) 50 94,56(7,27) 199,28(18,90) 102,96(2,78) 139,34(3, 62) 100,05(2,37) 190,46(15,36) 112,36(5,57) 500 40 0,11(0,01) 0,43(0,04) 1,01(0,01) 0,65(0,02) 0,83(0,09) 0,82(0,12) 0,79(0,08) 50 50 0,043(0,00) 0,16(0,01) 0,051(0,00) 0,046(0,009) 0,039(0,002) 0,052(0,006) 0,049(0,005) 0,38(0,07) 0,12(0,02) 0,08(0,01) 0,19(0,02) 0,31(0,02) 0,22(0,01) 0,16(0,01) 250 1 0,46(0,035) 0,52(0,03) 0,17(0,01) 0,33(0,04) 0,41(0,03) 0,56(0,08) 0,31(0,03) 30 6 1 5 *- среднее квадратическое отклонение Алюминий является одним из наиболее распространенных элементов в земной коре, занимая третью позицию после кислорода и кремния, а среди металлов он на первом месте [3]. Особое внимание этому элементу уделяется в связи с тем, что выявлена связь между содержанием алюминия в питьевой воде и нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера, паркинсонизм, старческая деменция и нарушения когнитивных функций. Отмечалось, что существует положительная корреляция между содержанием алюминия в питьевой воде и болезнью Альцгеймера [4, 5]. Было показано, что риск возникновения деменции с возрастом выше у лиц, проживающих в регионах, где концентрации алюминия в питьевой воде превышали 0,05 мг/л [6], болезни Альцгеймера – при 0,11 мг/л [7]. В верховьях р. Кубань концентрации алюминия колебались от 0,094 до 0,199 мг/л. Во всех 100% проб выявленные концентрации превышали ПДК для рыбохозяйственных водоемов, но были ниже ПДК для питьевой воды. Мышьяк является еще одним очень токсичным элементом. Повышенное содержание его в питьевой воде может вызывать рак кожи [8]. В водах верховьев р. Кубань содержание мышьяка было очень низким и не превышало 1 мкг/л. Повышенные концентрации кадмия и свинца в окружающей среде могут быть причиной возникновения хронических заболеваний почек [9]. В нашем исследовании выявленные концентрации этих элементов были очень низкими. Кадмий был обнаружен в «следовых» количествах, а концентрации свинца не превышали 0,5 мкг/л. Несмотря на то, что на 55-м километре течения р. Кубань расположено хвостохранилище горно-обогатительного комбината, занимавшегося разработкой свинцово-цинкового месторождения, значимого повышения концентраций свинца в воде р. Кубань в этом районе и ниже мы не обнаружили. Молибден является еще одним элементом, для которого характерны повышенные концентрации в районе Центрального Кавказа [10]. Но в водах верховьев р. Кубань мы не обнаружили повышенных концентраций этого элемента. В таблице 2 приведены концентрации металлов, относящихся к третьему классу опасности. Концентрации хрома были незначительными (не превышали 1 мкг/л). В отличие от Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН № 3 (83) 2018 49 МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ВОД ВЕРХОВЬЕВ РЕКИ КУБАНЬ предыдущих металлов, воды р. Кубань в верховьях обогащены медью. В 100% проб концентрации меди были выше ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Также сравнительно высоким содержанием отличается цинк, более чем в 70% проб его концентрации превышали ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Таблица 2 КОНЦЕНТРАЦИИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ III КЛАССА ОПАСНОСТИ (МКГ/Л) В ВОДАХ ВЕРХОВЬЕВ Р. КУБАНЬ (СКО*) № Расстояние от Cr Cu Mn Ni Zn истока (км) 1 7,5 0,48(0,05) 2,05(0,11) 24,04(1,26) 3,66(0,25) 24,20(1,91) 2 20,7 0,97(0,02) 2,56(0,10) 7,50(0,32) 33,03(1,92) 31,47(2,41) 3 31,1 0,31(0,00) 1,51(0,20) 4,42(0,16) 3,05(0,02) 11,00(0,92) 4 38,3 0,47(0,02) 2,21(0,10) 7,37(0,12) 6,34(0,33) 9,63(1,44) 5 54,5 0,57(0,04) 3,63(0,35) 5,33(0,34) 5,70(0,19) 17,39(0,62) 6 89,0 0,49(0,01) 1,60(0,14) 4,73(0,22) 1,87(0,44) 9,63(0,05) 7 149,7 0,54(0,00) 3,74(0,83) 3,51(0,13) 8,22(0,48) 3,50(0,13) 500 1000 100 100 5000 ПДКпитьев. 70 1 10 10 10 ПДКрыбхоз. *- среднее квадратическое отклонение Марганец в значительных количествах присутствовал только в воде самого верхнего створа. А концентрации никеля были практически во всех случаях ниже ПДК. Только во втором створе однократно была выявлена повышенная концентрация этого элемента. Провести сравнение полученных нами данных с имеющимися в литературе не представляется возможным, поскольку в этих работах проводилось изучение химического состава вод р. Кубань, начиная от г. Невинномысска. Но, тем не менее, даже для таких отдаленных створов отмечалось повышенное содержание меди и цинка, что согласуется и с нашими данными. Если сравнивать уровень загрязнения вод верховьев р. Кубань с другими реками, берущими свое начало от ледников Эльбруса, то следует отметить, что ее воды являются наиболее чистыми. Так, содержание молибдена в водах р. Терскол, берущей начало от ледников юго-восточного склона Эльбруса, было примерно в два раза выше [11]. А в водах р. Гарабаши на южном склоне Эльбруса содержание молибдена было в 10 раз выше [12]. Концентрации меди в р. Терскол были в полтора раза выше, в р. Азау (южный склон) в 3 раза, а в р. Гарабаши в 10 раз выше по сравнению с р. Кубань. В р. Гарабаши также было втрое выше содержание цинка по сравнению с Кубанью. По содержанию алюминия воды р. Кубань также являются более чистыми. Так, в водах р. Терскол концентрации алюминия были в полтора раза больше, в верхних створах р. Малка, берущей свое начало с северных склонов Эльбруса, концентрации алюминия были в 2 раза выше, а в реках Азау и Гарабаши – в 3 раза больше [13]. По остальным элементам в водах рек, стекающих с разных склонов Эльбруса, особых различий не выявлено. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, река Кубань, берущая свое начало с западных склонов Эльбруса, в верховьях имеет наименьшую степень природного загрязнения тяжелыми металлами по сравнению с другими реками, истоки которых находятся под ледниками Эльбруса. Возможной причиной этого могут быть различия в климатических условиях двух очень близко прилегающих друг к другу зон, которые оказали влияние на источники питания этих рек. В вер50 Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН № 3 (83) 2018 Н.В. РЕУТОВА, Т.В. РЕУТОВА, Ф.Р. ДРЕЕВА, А.М. ХУТУЕВ ховьях р. Кубань выпадает большее количество осадков по сравнению с верховьями рек Баксан и Малка. Поэтому основными источниками питания рек верховьев Кубани являются дождевое и снеговое, в то время как у верховьев Баксана – подземное [14]. Тем не менее воды верховий р. Кубань характеризуются повышенным содержанием алюминия, меди и цинка. Выявленные концентрации алюминия могут представлять опасность для здоровья населения, поскольку, по литературным данным, безопасными считаются концентрации от 0,05 мг/л. [6] до 0,11 мг/л [7]. Этот вопрос требует дальнейшего изучения. Выявленное загрязнение тяжелыми металлами носит природный характер. ЛИТЕРАТУРА 1. Никаноров А.М. Региональная гидрохимия. Ростов/Д: Изд-во НОК, 2011. 308 с. 2. Лурье П.М., Панов В.Д., Ткаченко Ю.Ю. Река Кубань: гидрография и режим стока. СПб: Гидрометеоиздат, 2005. 498 с. 3. Сынзынис, Б.И., Шарецкий, А.Н., Харламова Щ.В. Иммунотоксичность хлористого алюминия // Гигиена и санитария. 2004. № 4. С. 70-72. 4. Flaten P.T. Aluminium as a risk factor in Alzheimer’s disease, with emphasis on drinking water. // Brain Research Bulletin. 2001. vol. 55, Issue 2. Р. 187-196. DOI: https://doi.org/ 10.1016/S0361-9230(01)00459-2. 5. Kawahara M., Kato-Negishi M. Link between Aluminum and the Pathogenesis of Alzheimer’s Disease: The Integration of the Aluminum and Amyloid Cascade Hypotheses. // International Journal of Alzheimer’s Disease. 2011. Article ID 276393. P. 1-17. DOI:10.4061/ 2011/276393. 6. Rondeau V., Jacqmin-Gadda H., Commenges D., Helmer C., Dartigues J.-F. Aluminum and Silica in Drinking Water and the Risk of Alzheimer’s Disease or Cognitive Decline: Findings From 15-Year Follow-up of the PAQUID Cohort. // Am. J. Epidemiol. 2009; vol. 169. № 4. Р. 489-496. DOI: 10.1093/aje/kwn348. 7. Martyn C.N., Osmond C., Edwardson J.A., Barker D.J.P., Harris E.C., Lacey R.F. Geographical relation between Alzheimer’s disease and aluminium in drinking water. // The Lancet. 1989. Vol. 333. Issue 8629. Р. 61-62. 8. Гамагорова В.С. Мышьяк в экологии и биологии. М.: Наука, 1993. 208 с. 9. Navas-Acien A., Telez-Plaza M., Guallar E., Muntner P., Silbergeld E., Jaar B., Weaver V. Blood cadmium and lead and chronic kidney disease in US adults: a joint analysis. // Am J Epidemiol. 2009. Nov 1. 170(9). Р. 1156-1164 doi: 10.1093/aje/kwp248. 10. Реутова Т.В., Дреева Ф.Р., Реутова Н.В. Природное и антропогенное загрязнение молибденом водных объектов Центрального Кавказа и его биоиндикация // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2018. № 2. С. 51-60. DOI: 10.7868/ S0869780318020059. 11. Реутова Н.В., Реутова Т.В., Дреева Ф.Р. Микроэлементный состав малых рек ледникового происхождения на примере р. Терскол // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2017. № 1 (75). С. 75-79. 12. Реутова Н.В., Дреева Ф.Р., Реутова Т.В. Особенности формирования микроэлементного состава водотоков, формирующих исток реки Баксан, в период летнего паводка // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2015. № 5 (67). С. 70-75. 13. Реутова Н.В., Реутова Т.В., Дреева Ф.Р., Хутуев А.М., Керимов А.А. Особенности содержания алюминия в реках горной зоны Центрального Кавказа // Экологическая химия. 2018. Т. 27. № 3. С. 124-134. Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН № 3 (83) 2018 51 МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ВОД ВЕРХОВЬЕВ РЕКИ КУБАНЬ 14. Лурье П.М. Особенности гидрометеорологического режима внутригорных котловин Западной и Центральной частей Большого Кавказа // Устойчивое развитие горных территорий. 2016. № 2. С. 150-160. THE MICROELEMENT COMPOSITION OF WATERS OF THE UPPER REACHES OF THE KUBAN RIVER N.V. REUTOVA, T.V. REUTOVA, F.R. DREYEVA, A.M. KHUTUEV FSBSE “Federal Scientific Center “Kabardin-Balkar Scientific Center of the Russian Academy of Sciences” Center of geographical researches 360002, KBR, Nalchik, 2, Balkarov street E-mail: cgrkbncran@bk.ru The article presents data on the concentrations of eleven heavy metals (Ag, Al, As, Cd, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, Zn) in the waters of the upper reaches of the Kuban river. The research was conducted in 20162017. Heavy metal concentrations were determined by atomic absorption spectrometry. As a result of the research it was found that the water of the upper Kuban river is characterized by high content of aluminum, copper and zinc. The detected pollution is natural. Compared with the upper reaches of other rivers, originating from the slopes of Elbrus, the Kuban river is the cleanest in content of heavy metals. Keywords: Kuban river, heavy metals, surface water. Работа поступила 24.05.2018 г. 52 Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН № 3 (83) 2018
