The dynamics of heavy metals and metalloids accumulation in oxbow bottom sediments of the Sok River

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article analyzes the dynamics of heavy metals (V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Rb, Sr, Cd, Pb) and metalloids (As, Se) accumulation in the bottom sediments of the low-flow oxbow of the Sok River. This oxbow was formed as a result of the Saratov reservoir creation and located within the Krasnoglinsky District of the Samara city. The study was conducted in 2021 and 2022. Four trial plots were established in the oxbow of the river; the control plot was a sample area allocated in the Saratov reservoir, in the immediate vicinity of the oxbow. The quantitative determination of heavy metals and metalloids content in bottom sediments was carried out using inductively coupled plasma spectrometry. The results obtained showed that specific conditions arise in each research period that affect the studied elements accumulation in the oxbow bottom sediments. These processes are influenced by the location of the sample plot in the oxbow, the flow degree, the spring flood nature, the anthropogenic transformation and the overgrowth of Typha angustifolia L. For all sample plots located in the oxbow, higher concentrations of most of nalyzed elements were detected in 2022. Heavy metals and metalloids accumulated especially actively in the bottom sediments of sample plot 4, located in the oxbow behind an artificial dam and characterized by the weakest flow. The soil cover of Samara city posesses weak and moderate effect on the quantitative characteristics of metal accumulation in the oxbow bottom sediments. Compared to the control, the studied elements accumulated more actively in the bottom sediments of all oxbow sample areas, which confirms the accumulative nature of river oxbow of varying degrees of isolation.

About the authors

Nataliya V. Prokhorova

Samara National Research University

Author for correspondence.
Email: natali.prokhorova.55@mail.ru

doctor of biological sciences, professor of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, Samara

Yulia V. Makarova

Samara National Research University

Email: aconithum@yandex.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, Samara

Ilya N. Romanov

Samara National Research University

Email: ilya.romanov.eco@yandex.ru

postgraduate student of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, Samara

Sergey V. Bugrov

Samara National Research University

Email: sergey25101993@mail.ru

postgraduate student of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, Samara

References

  1. MacDonald D.D., Ingersoll C.G., Berger T.O. Development and evaluation of consensus–based sediment quality guidelines for freshwater ecosystems // Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2000. Vol. 39, iss. 1. P. 20–31. doi: 10.1007/s002440010075.
  2. Deckere E., Cooman W., Florus M., Devroede-Vander Linder M.P. Characterizing the sediments of Flemish Watercourses: a Manual produced by TRIAD. Brussel: AMINAL-Department Water, 2000. 110 p.
  3. De Haas E.M., van Haaren R., Kraak M.H.S., Admiraal W. Analyzing the causes for the persistence of chironomids in polluted sediments // Archiv für Hydrobiologie. 2005. Vol. 162. P. 211–228. doi: 10.1127/0003-9136/2005/0162-0211.
  4. Зиганшин И.И. Донные отложения озёр Республики Татарстан: автореф. дис. … канд. геогр. наук: 25.00.23. Ярославль, 2005. 24 с.
  5. Капитонова О.А., Шалавина В.С., Алтынцев А.В. Содержание тяжелых металлов в макрофитах рыбохозяйственных прудов СГУП «Рыбхоз «Пихтовка» (Удмуртская республика) // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. Т. 16, № 1. С. 255–260.
  6. Захарихина Л.В., Литвиненко Ю.С. Особенности геохимии донных отложений речной сети полуострова Камчатка // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2018. № 4, вып. 40. С. 23–36. doi: 10.31431/1816-5524-2018-4-40-23-37.
  7. Даувальтер В.А. Геоэкология донных отложений озер. Мурманск: Мурманский государственный технический университет, 2012. 245 с.
  8. Кулданбаев Н.К. Почвы и донные отложения как индикатор загрязнения территории (аналитический обзор) // Медицина Кыргызстана. 2010. № 8. С. 36–38.
  9. Ершова Е.Ю. Тяжелые металлы в донных отложениях Куйбышевского водохранилища // Водные ресурсы. 1996. Т. 23, № 1. С. 59–65.
  10. Alemdaroglu T., Onur E., Erkakan F. Trace metal levels in surface sediments of Lake Manyas, Turkey and tributary rivers // International Journal of Environmental Studies. 2003. № 60. P. 287–298.
  11. Новиков В.В., Пучков М.Ю., Зволинский В.П., Локтионова Е.Г. Пространственно-временная динамика распределения тяжелых металлов в донных отложениях Волгоградского водохранилища // Фундаментальные исследования. 2013. № 6–2. С. 366–370.
  12. Zeng H., Wu J. Heavy metal pollution of lakes along the mid-lower reaches of the Yangtze River in China: intensity, sources and spatial patterns // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2013. Vol. 10, iss. 3. P. 793–807. doi: 10.3390/ijerph10030793.
  13. Harikrishnan N., Ravisankar R., Suresh Gandhi M., Kanagasabapathy K.V., Prasad M.V.R., Satapathy K.K. Heavy metal assessment in sediments of east coast of Tamil Nadu using energy dispersive X-ray fluorescence spectroscopy // Radiation Protection and Environment. 2017. Vol. 40, iss. 1. P. 21–26. doi: 10.4103/rpe.rpe_67_16.
  14. Xu Y., Wu Y., Han J., Li P. The current status of heavy metal in lake sediments from China: pollution and ecological risk assessment // Ecological and Evolution. 2017. Vol. 7, iss. 14. P. 5454–5466. doi: 10.1002/ece3.3124.
  15. Томилина И.И., Гапеева М.В., Ложкина Р.А. Оценка качества воды и донных отложений каскада водохранилищ реки Волга по показателям токсичности и химического состава // Труды ИБВВ РАН. 2018. Вып. 81 (84). С. 107–127. doi: 10.24411/0320-3557-2018-1-0015.
  16. Томилина И.И., Ложкина Р.А., Гапеева М.В. Токсичность донных отложений Рыбинского водохранилища по многолетним данным биотестирования. Сообщение 1. Токсикологические исследований // Биология внутренних вод. 2021. № 6. С. 640–650. doi: 10.31857/s0320965221060188.
  17. Особенности пресноводных экосистем малых рек Волжского бассейна / Т.Д. Зинченко [и др.]; под ред. Г.С. Розенберга, Т.Д. Зинченко. Тольятти: Кассандра, 2011. 322 с.
  18. Романов И.Н., Макарова Ю.В., Прохорова Н.В. Эколого-биогеохимические особенности донных отложений и рогоза узколистного в условиях старицы реки Сок // Экология родного края: проблемы и пути их решения: мат-лы XVIII всерос. науч.-практ. конф. с междунар. уч. 24–25 апреля 2023 г., г. Киров. Кн. 1 / отв. ред. Т.Я. Ашихмина. Киров: Вятский государственный университет, 2023. С. 185–190.
  19. ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность. М.: ИПК Издательство стандартов, 1980. 7 с.
  20. ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. М.: Центр исследования и контроля воды, 2005. 28 с.
  21. Макарова Ю.В., Прохорова Н.В. Биогеохимия: практикум. Самара: Самарский университет, 2012. 84 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1 – Location of the oxbow river. Juice and studied sample areas

Download (360KB)

Copyright (c) 2023 Prokhorova N.V., Makarova Y.V., Romanov I.N., Bugrov S.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies