Оценка содержания крупных коллоидов методом динамического рассеивания света при химическом анализе речных вод Дальнего Востока РФ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На примере рек бореальной зоны Дальнего Востока РФ показано, что интенсивностьдинамического рассеяния света пропорциональна содержанию крупных коллоидных частиц (0.05–1.0 мкм) в фильтратах, получаемых в процессе подготовки вод к химическому анализу. Соответственно, метод динамического рассеяния света может быть использован для характеристики содержания крупных коллоидов в речных водах, оценки эффективности сепарацииколлоидов от взвешенных частиц и контроля кольматации мембран в ходе фильтрации. Обнаружена значимая прямая корреляционная связь интенсивности динамического рассеяния света фильтратов с концентрацией в них Fe, Al, Ti в соответствии с максимальным сродством этих металлов к крупным коллоидам. Это подтверждает зависимость интенсивности динамического рассеяния света фильтратов от содержания в них крупных коллоидов. Значимая, но менее сильная связь наблюдается с редкоземельными элементами, Th и другими элементами гидролизатами (Zr, Hf, Sc, Ga), в балансе которых в речных водах региона крупные коллоиды также могут играть существенную роль. Концентрация химических элементов, для которых преобладают растворенные формы миграции (макроионы, Li, Sr, Ba, Mo, U) или мелкие коллоидные формы (растворенный органический углерод, Cu), не обнаруживает связи с интенсивностью динамического рассеяния света в фильтратах. Информация о содержании крупных коллоидных частиц в фильтратах, полученная методом динамического рассеяния света, позволяет лучше понять причины и масштабы пространственной и сезонной изменчивости концентрации ряда металлов гидролизатов (Fe, Al, Ti, редкоземельных элементов, Th и др.) в речных водах, а также контролировать возможное влияние артефактов фильтрации на результаты химического анализа вод.

Об авторах

В. М. Шулькин

Тихоокеанский институт географии ДВО РАН

Email: shulkin@tigdvo.ru
Владивосток, 690041 Россия

Е. В. Еловский

Дальневосточный геологический институт ДВО РАН

Владивосток, 690022 Россия

Список литературы

  1. Гордеев В.В., Лисицын А.П.Геохимическое взаимодействие пресноводной и морской гидросфер // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 5–6. С. 721–744.
  2. Михайлик Т.А., Тищенко П.Я., Колтунов А.М., Тищенко П.П., Швецова М.Г.Влияние реки Раздольной на экологическое состояниевод Амурского залива (Японское море) // Вод. ресурсы. 2011. Т. 38. № 4. С. 474–484.
  3. РД 52.24.353-2012 Отбор проб поверхностных вод суши и очищенных сточных вод. М.: Росгидромет, ГХИ, 2012. 35 с
  4. Чудаева В.А.Миграция химических элементов в водах Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука, 2002. 391 с.
  5. Шестеркин В.П.Изменение химического состава вод Амура в период исторического наводнения в 2013 году // Вод. ресурсы. 2016. Т. 43. № 3. С. 287–296.
  6. Шулькин В.М., Богданова Н.Н., Еловский Е.В.Влияние кольматирования фильтров на определение концентрации истинно-растворенных и коллоидных форм миграции химических элементов в речных водах // Вод. ресурсы. 2022. Т. 49. № 1. С. 91–102. doi: 10.31857/S0321059622010163
  7. Anderson W., Kozak D., Coleman V.A., Jamting A.K., Trau M.A comparative study of submicron particle sizing platforms: Accuracy, precision and resolution analysis of polydisperse particle size distributions // J. of Colloid and Interface Sci. 2013. 405. P. 322–330.
  8. Cuss C.W., Donner M.W., Grant-Weaver I., Noernberg T., Pelletier R., Sinnatamby R.N., Shotyk W.Measuring the distribution of trace elements amongst dissolved colloidal species as a fingerprint for the contribution of tributaries to large boreal rivers // Sci. Total Environ. 2018. V. 642. P. 1242–1251.
  9. Filella M., Zhang J., Newman M.E., Buffle J.Analytical applications of photon correlation spectroscopy for size distribution measurements of natural colloidal suspensions: capabilities and limitations // Colloids Surfaces A: Physiсochem. Eng. Aspects. 1997. V. 120. P. 27–46.
  10. Filippov S.K., Khusnutdinov R., Murmiliuk A., Inam W., Zakharova L.Ya., Zhang H., Khutoryanskiy V.V.Dynamic light scattering and transmission electron microscopy in drug delivery: a roadmap for correct characterization of nanoparticles and interpretation of results // Mater. Horiz. 2023. 10. P. 5354–5370.
  11. Gaillardet J., Viers J., Dupre B.Trace elements in river waters. Surface and groundwater, weathering and soils. In:Treatise on geochemistry/ EdsH.D. Holland, K.K. Turekian. Oxford, UK: Elsevier-Pergamon, 2003. V. 5.Р. 225–272.
  12. Hirst C., Andersson P.S., Shaw S., Burke I.T., Kutscher L., Murphy M.J., Maximov T., Pokrovsky O.S., Morth M., Porcelli D.Characterization of Fe-bearing particles and colloids in the Lena River basin, NE Russia // Geochim. Cosmochim. Acta. 2017. 213. P. 553–573.
  13. Horowitz A.J., Lum K.R., Garbarino J.R., Hall G.E.M., Lemieux C., Demas C.R.Problems associated with using filtration to define dissolved trace element concentrations in natural water samples // Environ. Sci.Technol. 1996. V. 30. 954.
  14. Ilina S.M., Lapitsky S.A., Alekhin Y.V., Viers J., Benedetti M., Pokrovsky O.S.Speciation, size fractionation and transport of trace element in the continuum soil water–mire– lake– river–large oligotrophic lake of a subarctic watershed // Aquat. Geochem. 2016. 22 (1). P. 65–95.
  15. Ingri J., Widerlund A., Land M., Gustafsson O., Andersson P., Ohlander B.Temporal variations in the fractionation of the rare earth elements in a boreal river; the role of colloidal particles // Chem. Geol. 2000. 166. P. 23–45.
  16. Krickov I., Pokrovsky O.S., Manasypov R., Lim A., Shirokova L.S., Viers J.Colloidal transport of carbon and metals by western Siberian rivers during different seasons across a permafrost gradient // Geochim. Cosmochim. Acta.2019. 265. P. 221–241.
  17. Langevina D., Raspauda E., Mariota S.Towards reproducible measurement of nanoparticle size using dynamic light scattering: Important controls and considerations //NanoImpact. 2018. V. 10. P. 161–167.
  18. Morrison M., Benoit G.Filtration artifacts caused by overloading membrane filters // Environ. Sci. Technol. 2001. V. 35. P. 3774−3779.
  19. Pokrovsky O.S., Viers J., Shirokova L.S., Shevchenko V.P., Filipov A.S., Dupre B.Dissolved, suspended, and colloidal fluxes of organic carbon, major and trace elements in the Severnaya Dvina River and its tributary // Chem. Geol. 2010. 273. P. 136–149.
  20. Pokrovsky O.S., Manasypov R.M., Loiko S.V., Shirokova L.S.Organic and organo-mineral colloids in discontinuous permafrost zone // Geochim. Cosmochim. Acta. 2016. V. 188. P. 1–20.
  21. Pokrovsky O.S., Schott J.Iron colloids/organic matter associated transport of major and trace elements in small boreal rivers and their estuaries (NW Russia) // Chem. Geol. 2002. V. 190. P. 141–179.
  22. Shiller A.M.Syringe filtration methods for examining dissolved and colloidal trace element distributions in remote field locations // Environ. Sci. Technol. 2003. V. 37. P. 3953–3957.
  23. Shulkin V.M.The Use of Centrifugation for the Separation of Suspended and Colloidal Forms of Chemical Elements in the Analysis of River Waters: Possibilities and Limitations // Water Resour. 2024. V. 51. № 4. P. 550–561. doi: 10.1134/S0097807824700945
  24. Vasyukova E.V., Pokrovsky O.S., Viers J., Oliva P., Dupre B., Martin F., Candaudap F.Trace elements in organic and iron-rich surficial fluids of the boreal zone: Assessing colloidal forms via dialysis and ultrafiltration // Geochim. Cosmochim. Acta. 2010. 74. P. 449–468.
  25. Wilde F.D., Radtke D.B., Gibs Jacob, Iwatsubo R.T. Processing of water samples (ver. 2.2): U.S. Geological Survey Techniques of Water-Resources Investigations, 2004 with updates through 2009. Book 9. Chap. A5.http://pubs.water.usgs.gov/twri9A5(accessed: April 17, 2024)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».