Features of the distribution of copper in the water of the mouth area of the severnaya dvina river

Antipova O.V. (Southern Federal University, Institute of Earth Sciences, Rostov-on-Don);

Zimovets A.A., senior lecturer, PhD (Southern Federal University, Institute of Earth Sciences,

Rostov-on-Don), mir-zagadka@yandex.ru

Медь – один из самых широко распространенных металлов в природе, относящихся к числу важнейших микроэлементов. Медь участвует в процессе фотосинтеза и оказывает воздействие на процесс усвоения азота растениями. Несмотря на это в высоких концентрациях оказывает пагубное влияние на живые организмы. После ртути меди занимает второе место в списке опасных элементов. Максимальной токсичности медь достигает в кислых водах. Медь умеренно токсична для рыб, в то время как растворимые ее соли (хлориды, нитраты) токсичны уже в концентрациях 10-20 мкг/л. В процессе миграции меди в гидросфере главная роль принадлежит гидробионтам. Например, отдельные виды планктона концентрируют медь в 90 000 раз. Для организма человека медь не является высокотоксичной в целом, но в отдельных случаях вызывает аллергические реакции, воздействует на обмен веществ и дыхательную систему.

Устьевые участки рек Севера обладают большой уязвимостью по отношению как к естественным, так и антропогенным изменениям качества вод. При этом в устьевых областях последствия таких изменений носят более сильный и негативный характер, чем в реках и морях. Поэтому большое внимание концентрируется на мониторинге загрязняющих веществ в устьевых участках рек. Но, несмотря на то, что территория района исследования довольно обширно изучается, написано немного работ на тему познания закономерностей поведения тяжелых металлов, в частности меди, с учетом значений водородного показателя и окислительно-восстановительных условий в воде. Этот фактор делает проблему, обозначенную в статье, в научном и прикладном смысле достаточно актуальной.

На всем протяжении реки Северная Двина наблюдается значительное превышение содержания меди предельно-допустимой концентрации (ПДК). Характерна тенденция к понижению концентраций соединений меди вниз по течению реки. В зависимости от прохождения медью крупных населенных пунктов, имеющих высокую антропогенную нагрузку, концентрации растут. Самые высокие показатели наблюдаются у г. Великий Устюг и ниже г. Красавино (превышение ПДК в 12 раз), а также у г. Архангельска и г. Новодвинска. Источниками загрязняющих веществ здесь являются ЗАО «Великоустюгский завод «Северная чернь», а также службы водоснабжения городов Котласа, Новодвинска, Архангельска (медь выделяется в реку при коррозии трубопроводов и других сооружений, используемых в системе водоснабжения).

В устьевой части реки можно наблюдать превышение не только по ПДК, но и по фоновым значениям. Станция на р. Пинега меньше всего подвержена воздействию сточных вод предприятий. Вода здесь характеризуется пониженными концентрациями меди. Этот участок можно считать фоновым для устьевой части р. Северная Двина. Но и для данного участка характерны превышения ПДК меди в 3 раза. Из этого можно сделать вывод, что река функционирует в условиях повышенного природного фона. Максимальные концентрации, превышающие фоновые значения выявлены в воде в районе г. Новодвинска и Архангельска.

Так как медь является биофильным элементом, пиковые концентрации наблюдаются весной в период половодья (май), что можно связать с вымыванием соединений меди из почв водосборной площади, куда медь поступает с талым снегом. Наибольшее содержание подвижных форм соединений меди сосредоточено в почвах хвойных лесов в весенний период (с апреля по май).

Из вышесказанного можно сделать вывод, что воды р. Северная Двина на всем ее протяжении характеризуются превышением ПДК по содержанию меди и других тяжелых металлов, при этом идет тенденция к снижению концентраций меди по ходу течения реки. Наблюдается обширный антропогенный вклад в загрязнение бассейна реки из-за того, что по берегам расположены крупные предприятия-загрязнители. Но нельзя не отметить, что в приоритете остаются и природные источники поступления меди, что обеспечивает повышенный естественный фон района исследования.

Работа выполнена при поддержке гранта президента РФ MK-6241.2016.5.