Assessment of anthropogenic impact in municipalities of the Baikal natural territory and its role in the entry of pollutants with river runoff into Lake Baikal

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The discrepancy between the boundaries of river basins, within which pollutants are transported by water flows, and the administrative (municipal) districts where their sources of entry into rivers are located, is a complex scientific and methodological problem of water resources management. The article presents an integrated assessment of anthropogenic impact calculated using state statistics for municipalities of the Baikal natural territory. Using the example of river basins—tributaries of Lake Baikal located within its boundaries—the authors discuss the proposed methodology for assessing the contribution of municipalities to the inflow of heavy metals and metalloids (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Pb, Mo, P, Sb, Sn, U) in dissolved and suspended form with river flow into Lake Baikal. The methods of regression analysis have determined the leading role of 5 impact factors statistically influencing the formation of concentrations and flows of priority pollutants in the closing channels of 13 major tributaries of Lake Baikal (Selenga, Barguzin, Turka, Tyya, Verkhnyaya Angara, Snezhnaya, Kicher, Goloustnaya, Buguldeika, Utulik, Kika, Frolikha, Bolshaya Cheremshana rivers). These include: the volume of wastewater discharge; the volume of untreated wastewater discharge; areas disturbed by mining activities; the geomorphological hazards of the territory; the rate of potential soil erosion. Taking into account individual municipalities located within river basins in the formation of the total impact for each of the five factors allowed us to justify a method for determining the quantitative role of municipalities in the formation of the flow of pollutants. Within the boundaries of the Baikal natural territory, the level of anthropogenic impact by most indicators shows a slight downward trend with an increase in the localization of pollution in three urban agglomerations (from 10 to 30% for each of the substances in the Ulan-Ude urban okrug, Severobaikalsky and Selenginsky municipal districts). This zone is characterized by the highest wastewater load in relation to the volume of surface water.

About the authors

V. R. Bityukova

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Email: v.r.bityukova@geogr.msu.ru
Moscow, Russia

S. R. Chalov

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Email: hydroserg@mail.ru
Moscow, Russia

E. V. Antonov

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography; Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Email: antonovmtg@inbox.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

Yu. R. Belyaev

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Email: yrbel@mail.ru
Moscow, Russia

S. I. Bolysov

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Email: sibol@mail.ru
Moscow, Russia

A. V. Bredikhin

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Email: avbredikhin@yandex.ru
Moscow, Russia

V. Yu. Grigoriev

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Email: vadim308g@mail.ru
Moscow, Russia

O. E. Prusikhin

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Email: olegprus2000@mail.ru
Moscow, Russia

M. Yu. Lychagin

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Email: lychagin@geogr.msu.ru
Moscow, Russia

A. S. Tsyplenkov

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Email: atsyplenkov@gmail.com
Moscow, Russia

References

  1. Abalakov A.D., Bazarova N.B. Cartographic assessment of the impact of the mining industry on the environment in the Lake Baikal basin. Geogr. Prir. Resur. , 2015, no. 3, pp. 64–73. (In Russ.).
  2. Alonso H.A., Lamata M.T. Consistency in the analytic hierarchy process: A new approach. Int. J. Uncert. Fuzziness Knowl.-Based Sys. , 2006, vol. 14, no. 4, pp. 445−459.
  3. Antonov E.V., Belyaev Yu.R., Bityukova V.R., Bredikhin A.V., Dekhnich V.S., Eremenko E.A., Koldoskaya N.A., Prusikhin O.E., Safronov S.G., Kasimov N. S. Integral assessment of anthropogenic impact on the Baikal Natural Territory: Methodological approaches and typology of municipal districts. Reg. Res. Russ. , 2024, vol. 14, no. 2, pp. 316–330.
  4. Bakumenko L.P., Korotkov P.A., Integral assessment of the quality and degree of environmental sustainability of the region’s environment (on the example of the Republic of Mari El). Prikladn. Ekonometr. , 2008, no. 1, pp. 73–91. (In Russ.).
  5. Belozertseva I.A., Vorobyova I.B., Vlasova N.V., Lopatina D.N., Yanchuk M.S. The ecological state of the coast of the Small Sea and its impact on pollution of Lake Baikal. Teor. Prikladn. Ekonometr. , 2021, no. 2, pp. 66–74. (In Russ.).
  6. Birkmann J. Risk and vulnerability indicators at different scales: Applicability, usefulness and policy implications. Environ. Hazards , 2007, vol. 7, pp. 20–31.
  7. Bityukova V.R., Kasimov N.S., Vlasov D.V. Environmental portrait of Russian cities. Ecol. Ind. Russ. , 2010, vol. 4, pp. 6–18.
  8. Chalov R.S., Chernov A.V. Zoning of the territory of Russia according to the ecological state of riverbeds and floodplains. In Problemy otsenki ekologicheskoi napryazhennosti territorii Rossii: faktory, raionirovanie [Problems of Assessing the Ecological Tension of the Territory of Russia: Factors, Zoning]. Moscow, 1993, pp. 66–72. (In Russ.).
  9. Chalov S., Ivanov V. Catchment and in-channel sources in three large Eurasian Arctic rivers: Combining monitoring, remote sensing and modelling data to construct Ob’, Yenisey and Lena rivers sediment budget. Catena , 2023, vol. 230, art. 107212.
  10. Chalov S.R., Shkol’nyi D.I., Promakhova E.V., Leman V.N., Romanchenko A.O. Formation of the sediment yield in areas of mining of placer deposits. Geogr. Nat. Resour. , 2015, vol. 36, pp. 124–131.
  11. Dmitriev V.V. Definition of an integral indicator of the state of a natural object as a complex system. Obshch. Sreda. Razv. , 2009, no. 4, pp. 146–165. (In Russ.).
  12. Ekologo-geograficheskii atlas-monografiya Selenga-Baikal [Ecological and Geographical Atlas-Monograph of Selenga-Baikal]. Kasimov N.S., Kosheleva N.E., Lychagin M.Yu., Chalov S.R., Eds. Moscow: Geograf. Fakul. MGU, 2018. 288 p.
  13. Egusa T., Kumagai T., Oda T., Gomi T., Ohte N. Contrasting patterns in the decrease of spatial variability with increasing catchment area between stream discharge and water chemistry. Water Resour. Res. , 2019, vol. 55, no. 8, pp. 7419–7435.
  14. Eremenko E.A., Belyaev Yu.R., Bolysov S.I., Myslivets V.I., Bredikhin A.V. A new approach to the integrated assessment of relief for the purposes of effective nature management. Geomorfolog. , 2021, vol. 52, no. 1, pp. 19 –32. (In Russ.).
  15. Gaillardet J., Viers J., Dupré B. Trace elements in river waters. Treat. Geochem. , 2003, vol. 5, pp. 225–272.
  16. Haregeweyn N., Tsunekawa A., Poesen J., Tsubo M., Meshesha D.T., Fenta A.A., Nyssen J., Adgo E. Comprehensive assessment of soil erosion risk for better land use planning in river basins: Case study of the Upper Blue Nile River. Sci. Total Environ. , 2017, vol. 574, pp. 95–108.
  17. Hawker L., Uhe P., Paulo L., Sosa J., Savage J., Sampson C., Neal J. A 30 m global map of elevation with forests and buildings removed. Environ. Res. Let. , 2022, vol. 17, no. 2, art. 024016.
  18. Jarsjö J., Chalov S., Pietroń J., Alekseenko A., Thorslund J. Patterns of soil contamination, erosion, and river loading of metals in a gold mining region of Northern Mongolia. Reg. Environ. Change , 2017, vol. 17, no. 7, pp. 1991–2005.
  19. Karaushev A.V. Teoriya i metody rascheta rechnykh nanosov. T. 444 [Theory and Methods of Calculating River Sediments. Vol. 444]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1977. 272 p.
  20. Kasimov N., Shinkareva G., Lych agin M., Kosheleva N., Chalov S., Pashkina M., Thorslund J., Jarsjö J. River water quality of the Selenga-Baikal basin: Part I – spatio-temporal patterns of dissolved and suspended metals. Water , 2020a, vol. 12, no. 8, art. 2137.
  21. Kasimov N., Shinkareva G., Lychagin M., Chalov S., Pashkina M., Thorslund J., Jarsjö J. River water quality of the Selenga-Baikal basin: Part II – metal partitioning under different hydroclimatic conditions. Water , 2020b, vol. 12, no. 9, art. 2392.
  22. Lebedeva E.V., Shvarev S.V., Gotvansky V.I. The natural tension of geomorphological processes in the territory of the Russian Far East. Geomorfolog. , no. 4, 2014, pp. 48–59. (In Russ.).
  23. Lebedeva E.V., Mikhalev D.V., Shvarev S.V. The intensity of geomorphological conditions in the central sector of the Andes Mountain system. Geomorfolog. , 2015, no. 2, pp.77–88. (In Russ.).
  24. Lychagin M., Chalov S., Kasimov N., Shinkareva G., Jarsjö J., Thorslund J. Surface water pathways and fluxes of metals under changing environmental conditions and human interventions in the Selenga River system. Environ. Earth Sci. , 2017, vol. 76, art. 1.
  25. Pietroń J., Chalov S.R., Chalova, A.S., Alekseenko A.V., Jarsjö J. Extreme spatial variability in riverine sediment load inputs due to soil loss in surface mining areas of the Lake Baikal basin. Catena , 2017, vol. 152, pp. 82–93.
  26. Rafaelevich A.M.D., Dmitriev V.V. Integrated assessment of ecological well-being of river systems. Vestn. S.-Peterb. Univ. Nauki Zemle , 2019, vol. 64, no. 2, pp. 162–184. (In Russ.).
  27. Razrabotka integrirovannoi (integral’noi) otsenki antropogennogo vozdeistviya i sostoyaniya okruzhayushchei sredy ozera Baikal. Otchet o nauchno-issledovatel’skoi rabote [Development of an Integrated Assessment of Anthropogenic Impact and the State of the Environment of Lake Baikal. Report on Research Work]. Moscow: MGU, 2022. 900 p.
  28. Saaty T. Relative measurement and its generalization in decision making. Why pairwise comparisons are central in mathematics for the measurement of intangible factors. The Analytic Hierarchy/Network Process. Rev. R. Acad. Cien. Serie A. Mat. , 2008, vol. 102, no. 2, pp. 251–318.
  29. Smirnova O.K., Plyusnin A.M. Dzhidinskii rudnyi raion (problemy sostoyaniya okruzhayushchei sredy) [Dzhidinsky Ore District (Environmental Problems)]. Ulan-Ude: BNTs SO RAN, 2013. 181 p.
  30. Sycheva D.G., Kosheleva N.E. Accumulation of metals and metalloids in soils and their fractions RM10 in Ulan-Ude. Mashinostr. Elektron. Nauch. Zh. , 2024, vol. 11, no. 1, pp. 3–10.
  31. Teng J., Penton D.J., Ticehurst C., Sengupta A., Freebairn A., Marvanek S., Vaze J., Gibbs M., Streeton N., Karim F., Morton S. A comprehensive assessment of floodwater depth estimation models in semi-arid regions. Water Resour. Res. , 2022, vol. 58, no. 11, art. e2022WR032031.
  32. The Green City Index . A research project conducted by the Economist Intelligence Unit, sponsored by Siemens. Minich: Siemens AG Corporate Communications and Government Affairs, 2022. 25 p.
  33. Thorslund J., Jarsjö J., Wällstedt T., Mörth C., Lychagin M., Chalov S. Speciation and hydrological transport of metals in non-acidic river systems of the Lake Baikal basin: Field data and model predictions. Reg. Environ. Change , 2017, vol. 17, pp. 2007–2021.
  34. Tsyplenkov A.S., Chalov S.R., Shinkareva G.L. Water erosion of soils in the basins of the largest rivers of Siberia. Izv. RGO , 2022, no. 5–6, pp. 86–111. (In Russ.).
  35. Viers J., Dupré B., Gaillardet J. Chemical composition of suspended sediments in World Rivers: New insights from a new database. Sci. Total Environ ., 2009, vol. 407, pp. 853–868.
  36. Villa F., McLeod H. Environmental vulnerability indicators for environmental planning and decision-making: guidelines and applications. Environ. Manag., 2002, vol. 29, pp. 335–348.
  37. Zinov’eva I.G., et al. Vtoraya ochered’ meropriyatii po likvidatsii ekologicheskikh posledstvii deyatel’nosti Dzhidinskogo vol’framo-molibdenovogo kombinata v Zakamenskom raione Respubliki Buryatiya: Predproektnye issledovaniya. Nauchno-tehnicheskii otchet [The Second Stage of Measures to Eliminate the Environmental Consequences of the Activities of the Dzhida Tungsten-Molybdenum Combine in the Zakamensk District of the Republic of Buryatia: Pre-project Studies. Scientific and Technical Report]. Chita: Gidrospetsstroi, 2011. 213 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».