Arsenic and selenium in shore soils and bottom sediments of Samara city ponds

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Arsenic and selenium are included in the group of chemical elements of the first hazard class, which confirms the need to analyze their content in natural environments of natural and man-made ecosystems during ecological and biogeochemical monitoring. By their chemical properties, arsenic and selenium are metalloids or semimetals. In very low concentrations, they are necessary for the normal functioning of the organisms, but with increasing concentrations in the habitat or food they show high toxicity. Particularly dangerous is the accumulation of arsenic and selenium in accumulative environments and landscapes, which include soils and confined water bodies. For the urban ecosystems of the Samara Region, earlier monitoring of the content of arsenic and selenium in the components of their accumulative landscapes was not carried out, which confirms the relevance and practical significance of the presented materials. The authors carried out ecological and geochemical studies of the accumulation of arsenic and selenium in coastal soils and bottom sediments of twenty ponds located in the Samara city within the coastal slope of the Saratov reservoir (Volga slope) and on the watershed between the Saratov reservoir and the Samara River. The results analysis showed a relatively low level of arsenic accumulation in the analyzed substrates of the studied ponds. Compared with the level of regional background for the Middle Volga, the studied accumulative aqual landscapes are noticeably enriched in selenium (2-15 times). The technogenic influx of arsenic and selenium into the accumulative landscapes of the Samara city may be associated with the activities of metalworking and machine-building enterprises, as well as thermal power plants. The materials presented in the paper concerning the content of arsenic and selenium in coastal soils and bottom sediments of urban ponds in the Samara city can be considered as pioneering for the region and subsequently used in the ecological and geochemical monitoring of regional urban ecosystems.

About the authors

Natalya Vladimirovna Prokhorova

Samara National Research University

Email: natali.prokhorova.55@mail.ru

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

Russian Federation, Samara

Yuliya Vladimirovna 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

Sergey Vyacheslavovich Bugrov

Samara National Research University

Email: sergey25101993@mail.ru

postgraduate student of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, Samara

Yuriy Leonidovich Gerasimov

Samara National Research University

Email: yuger55@list.ru

candidate of biological sciences, associate professor, head of Zoology, Genetics and General Ecology Department

Russian Federation, Samara

Igor Artemyevich Platonov

Samara National Research University

Email: pia@ssau.ru

doctor of technical sciences, professor, head of Chemistry Department

Russian Federation, Samara

Maksim Glebovich Goryunov

Samara National Research University

Author for correspondence.
Email: pia@ssau.ru

engineer of Chemistry Department

Russian Federation, Samara

References

  1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М.: Логос, 2000. 627 с.
  2. Мотузова Г.В., Карпова Е.А. Химическое загрязнение биосферы и его экологические последствия. М.: Издательство Московского университета, 2013. 304 с.
  3. Шабанова А.В. К оценке загрязненности тяжелыми металлами прудов Самары // Окружающая среда и менеджмент природных ресурсов: тез. докл. IV междунар. конф. 11-13 сентября, 2013 г., г. Тюмень, Российская Федерация. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2013. С. 176-177.
  4. Гузеева С.А. Экологическое состояние поверхностных вод и донных отложений озер г. Тюмени // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2014. № 8. С. 134-139.
  5. Винокурова Н.В., Калинина Е.А., Столь Э.Э., Куркина М.В., Ващейкина А.С., Садовников П.В. Тяжелые металлы в донных отложениях некоторых водоемов Калининградской области // Вода: химия и экология. 2016. № 12 (102). С. 87-93.
  6. Касимов Н.С., Корляков И.Д., Кошелева Н.Е. Распределение и факторы аккумуляции тяжелых металлов и металлоидов в речных донных отложениях на территории г. Улан-Удэ // Вестник РУДН. Серия Экология и безопасность жизнедеятельности. 2017. Т. 25, № 3. С. 380-395.
  7. ГН 2.1.7.020-94. Ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах с различными физико-химическими свойствами (валовое содержание, мг/кг). (Дополнение N 1 к перечню ПДК и ОДК N 6229-91) (утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 27 декабря 1994 г. N 13).
  8. Химические элементы в организме человека. Справочные материалы / под ред. Л.В. Морозовой. Архангельск: Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2001. 43 с.
  9. Курсков С.Н., Растегаев О.Ю., Чупис В.Н. Мышьяк в природных системах и его эссенциальность // Теоретическая и прикладная экология. 2010. № 3. С. 22-41.
  10. Эмсли Д. Элементы. М.: Мысль, 1993. 256 с.
  11. Фортескью Д. Геохимия окружающей среды. М.: Мысль, 1992. 327 с.
  12. Flanagan S.V., Johnston R.B., Zheng Y. Arsenic in tube well water in Bangladesh: health and economic impacts and implications for arsenic mitigation // Bull World Health Organ. 2012. Vol. 90. P. 839-846.
  13. Shrivastava A., Ghosh D., Dash A., Bose S. Arsenic Contamination in Soil and Sediment in India: Sources, Effects, and Remediation // Current Pollution Reports. 2015. Vol. 1. P. 35-46.
  14. Елпатьевский П.В. Геохимия миграционных потоков в природных и техногенных системах. М.: Наука, 1993. 73 с.
  15. Chalmers A. Geochemical processes affecting the solubility of selenium and arsenic in ground water, Tulare Basin // Amer. Soil. Sci. 1997. № 4. P. 377.
  16. Абдрашитова С.А., Луганов В.А., Турко Я.А., Сажин Е.Н., Абдуллина Г.Г. Влияние микроорганизмов на растворение мышьяка из арсенатов и полисульфидов при складировании их в почве // Биотехнология. Теория и практика. 2006. № 2. С. 61-65.
  17. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: Издательство АН СССР, 1957. 238 с.
  18. Письмо Минприроды РФ № 04-25, Роскомзема № 61-5678 от 27.12.93 «О порядке определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами» [Электронный ресурс] // http:// referent.ru/1/6352.
  19. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. 263 с.
  20. Водяницкий Ю.Н. Нормативы содержания тяжелых металлов и металлоидов в почвах // Почвоведение. 2012. № 3. С. 368-375.
  21. Codling E.E. Effect of Flooding Lead Arsenate-Contaminated Orchard Soil on Growth and Arsenic and Lead Accumulation in Rice // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2009. Vol. 40. P. 2800-2815.
  22. Чертко Н.К. Геохимия: учебное пособие для студентов геологических спец. вузов. Минск: Издательство «Тетра системс», 2007. 254 с.
  23. Капитальчук М.В., Капитальчук И.П., Голубкина Н.А. Аккумуляция и миграция селена в компонентах биогеохимической цепи «Почва - Растение - Человек» в условиях Молдавии // Поволжский экологический журнал. 2011. № 3. С. 323-335.
  24. Saha U., Fayiga A., Sonon L. Selenium in the Soil-Plant Environment: A Review // International Journal of Applied Agricultural Sciences. 2017. Vol. 3, № 1. P. 1-18.
  25. Park M., Chon H.T., Marton L. Mobility and accumulation of selenium and its relationship with other heavy metals in the system rocks/soils-crops in areas covered by black shale in Korea // J. Geochem. Explor. 2010. Vol. 107 (2). P. 161-168.
  26. Прохорова Н.В. К оценке фоновой геохимической структуры ландшафтов лесостепного и степного Поволжья // Известия Самарского научного центра РАН. 2005. № 1, Т. 7. С. 169-178.
  27. Прохорова Н.В. Металлы и металлоиды в лесостепных и степных ландшафтах Самарской области // Известия Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15, № 3 (7). С. 2328-2332.
  28. Вихрева В.А., Лебедева Т.Б. Содержание селена в почвах и растения лесостепи среднего Поволжья // Молодой ученый. 2010. № 11, Т. 2. С. 195-198.
  29. Ежегодник. Загрязнение почв Российской Федерации токсикантами промышленного происхождения в 2014 году. Обнинск: ФГБУ «НПО Тайфун», 2015. 105 с.
  30. Кафедра ЮНЕСКО «Экологически безопасное развитие крупного региона - бассейна Волги». Проект «Донные отложения рек и водохранилищ» [Электронный ресурс] // http://nngasu.ru/str/ieup/ unesco/natural_sciences/donn_otl.php.
  31. ГОСТ 28168-89. Межгосударственный стандарт. Почвы. Отбор проб. Издание официальное. Введ. 01.04.1990. М.: Стандарт информ, 2008. 7 с.
  32. ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа назагрязненность. Введ. 18.03.1981. М.: Издательство стандартов, 1984. 5 с.
  33. ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твёрдых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. М.: Центр исследования и контроля воды, 2005. 28 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1 - Spatial distribution of arsenic in the coastal soils of ponds in Samara. P1 – P20 - designations of ponds (according to Table 1)

Download (28KB)
3. Figure 2 - Spatial distribution of selenium in the coastal soils of ponds in Samara. P1 – P20 - designations of ponds (according to Table 1)

Download (31KB)

Copyright (c) 2019 Prokhorova N.V., Makarova Y.V., Bugrov S.V., Gerasimov Y.L., Platonov I.A., Goryunov M.G.

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