Safety in Technosphere Safety in Technosphere Безопасность в техносфере 1998-071X 20814 10.12737/article_5b5ef709e7e877.93882747 Экология техносферы Technosphere ecology Экология техносферы Contents of Rare-Earth Elements and Heavy Metals in Soils and Snow Samples Содержания редкоземельных элементов и тяжелых металлов в пробах почв и снега Винокуров Станислав Федорович Vinokurov Stanislav Fedorovich

доктор геолого-минералогических наук;

doctor of geological and mineralogical sciences;

 Тарасова Наталия Павловна Tarasova Natalya Pavlovna

доктор химических наук;

doctor of chemical sciences;

 Трунова Анастасия Николаевна Trunova Anastasiya Nikolaevna Крюков Георгий Витальевич Kryukov Georgiy Vital'evich gosha.kryukov@yandex.ru Институт геологии рудных месторождений, петрографии минералогии и геохимии (ИГЕМ) Российской академии наук The Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry, Russian Academy of Sciences Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева D.Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia РХТУ им. Д.И. Менделеева Москва Россия D.Mendeleev University of Chemical Technology of Russia Moscow Russian Federation 7 1 27 30 https://naukaru.ru/en/nauka/article/20814/view

Проблема эколого-геохимической оценки городских районов в связи с ростом техногенного загрязнения окружающей среды приобретает все большее значение. Городское население практически не защищено от постоянно увеличивающегося воздействия токсичных элементов, поступающих с твердыми, жидкими и газообразнымиотходами городского транспорта и производственных предприятий, расположенных в пределах Москвы и Московской области. Проанализированы пробы почв и снега на территории природного заказника «Долина реки Сетунь» на содержание редкоземельных элементов и тяжелых металлов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Выявлены изменения концентраций редкоземельных элементов, тяжелых металлов и индикаторных соотношений элементов в пробах почв и твердых фракциях снега. Установлено хаотичное распределение редкоземельных элементов и тяжелых металлов в почвах, а в твердых фракциях снега — снижение содержания ряда элементов в северо-восточном направлении. Оценен уровень сезонного атмосферного загрязнения исследуемой территории и выявлен его возможный источник.

The problem related to urban districts’ ecological and geochemical assessment due to the growth of environment’s technogenic pollution is becoming more and more important. The urban population is practically not protected from the constantly increasing exposure to toxic elements coming from solid, liquid and gaseous wastes of the city transport and manufactures located both in Moscow and in Moscow Region. Soils and snow samples on the territory of natural reserve «The Setun River’s Valley» have been analyzed with the aim of determining the contents of rare-earth elements and heavy metals by the method of inductively coupled plasma mass spectrometry. Variations in concentrations of rare-earth elements, heavy metals and indicator relationships of elements in soil samples and in snow’s solid fractions have been revealed. Has been established a chaotic distribution of rare-earth elements and heavy metals in soils, as well as a decrease of some elements’ content in snow’s solid fractions at the northeastern direction. The level of seasonal atmospheric pollution for the investigated territory has been estimated, and its possible source has been identified.

 загрязнение окружающая среда тяжелые металлы пробы почвы пробы снега природный заказник городская территория. pollution environment heavy metals soil samples snow samples natural reserve urban territory.

1. ВведениеВоздушное загрязнение городских районов имеет первостепенное значение, прежде всего потому, что твердые частицы, содержащие токсичные элементы и проникающие при дыхании непосредственно в человеческий организм, чрезвычайно вредны для здоровья. Необходимы данные об интегральном уровне атмосферного загрязнения природного осадка за определенный отрезок времени. Идеальным осадком является снег, который захватывает пылевидные частицы, как в период выпадения, так и в течение длительного времени при ветровом разносе, обладая при этом исключительно чистой фоновой матрицей. Настоящая работа посвящена рассмотрению результатов комплексного анализа содержания токсичных тяжелых металлов и индикаторных редкоземельных элементов (далее — РЗЭ) в пробах почв и снега, определенных высокочувствительным (10–9–10–12г/т) методом массспектрометрии с индуктивно связанной плазмой.2. Методика исследованияВ качестве полигона исследований выбрана особо охраняемая территория природного заказника «Долина реки Сетунь», расположенная в юго-западной части Москвы. Взяты 8 проб на различных ландшафтных участках(на разном удалении от транспортных магистралей), расположенных между Московской кольцевой автомобильной дорогой (МКАД) и Воробьевыми горами (рис. 1). Отбирали количество снега, необходимое для получения раствора объемом 0,5 литра. Отбор, пробоподготовку и анализ проб снега осуществляли по методике, описанной в [1]. Пробы почвы отбирали методом конверта [2] и массой не менее 500 г. Для перевода в пригодную для анализа форму использовали методику кислотного разложения, разработанную в лаборатории анализа минерального вещества ИГЕМ РАН. Элементный состав определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП МС) на приборе XIIICP-MSThermoScientific в аналитической лаборатории ИГЕМ РАН.

Винокуров С. Ф., Тарасова Н. П., Трунова А. Н., Сычкова В. А. Докл. АН. 2017. Т. 475. № . 1. С. 76-80.. Vinokurov S. F., Tarasova N. P., Trunova A. N., Sychkova V. A. Doklad AN [AN Report]. 2017, V. 475, I. 1, pp. 76-80. (in Russian) ГОСТ 17.4.4.02-84 Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. GOST 17.4.4.02-84 Okhrana prirody. Pochvy. Metody otbora i podgotovki prob dlya khimicheskogo, bakteriologicheskogo, gel’mintologicheskogo analiza [GOST 17.4.4.02-84 Protection of nature. Soil. Methods of selection and preparation of samples for chemical, bacteriological, helminthological analysis]. (in Russian) Ермаков А. А., Карпова Е. А., Малышева А. Г., Михайлова Р. И., Рыжова И. Н. Мониторинг химического состава загрязнений снегового покрова на территории Московской области // Гигиена и санитария. 2014. № 5. С. 88-94. Ermakov A. A., Karpova E. A., Malysheva A. G., Mikhaylova R. I., Ryzhova I. N. Monitoring khimicheskogo sostava zagryazneniy snegovogo pokrova na territorii Moskovskoy oblasti [Monitoring the chemical composition of snow cover contamination on the territory of the Moscow Region]. Gigiena i sanitariya [Hygiene and Sanitation]. 2014, I. 5, pp. 88-94. (in Russian) Нестеров Е. М., Зарина Л. М., Пискунова М. А. Мониторинг поведения тяжелых металлов в снежном и почвенном покровах центральной части Санкт-Петербурга // Вестник Московского государственного областного университета. Серия Естественные науки. № 1. 2009. С. 27-34. Nesterov E. M., Zarina L. M., Piskunova M. A. Monitoring povedeniya tyazhelykh metallov v snezhnom i pochvennom pokrovakh tsentral’noy chasti Sankt-Peterburga [Monitoring of the behavior of heavy metals in the snow and soil cover of the central part of St. Petersburg]. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo oblastnogo universiteta. Seriya Estestvennye nauki [Bulletin of the Moscow State Regional University. Series of Natural Sciences]. 2009, I. 1, pp. 27-34. (in Russian) Бабкина А. А., Зубкова А. А. Мониторинг содержания тяжелых металлов в снежном покрове почв Тверской области // Научные исследования: от теории к практике.Материалы Х Междунар. науч. - практ. конф. Т. 2. Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. № 4 (10). С. 99-102. Babkina A. A., Zubkova A. A. Monitoring soderzhaniya tyazhelykh metallov v snezhnom pokrove pochv Tverskoy oblasti [Monitoring the content of heavy metals in the snow cover of soils of the Tver region]. Nauchnye issledovaniya: ot teorii k praktike [Scientific research: from theory to practice]. Cheboksary: TsNS «Interaktiv plyus» Publ., 2016, V. 2, I. 4 (10), pp. 99-102. (in Russian) Боев В. А., Лежнина А. А. Тяжелые металлы в снежном покрове Тюменского района Тюменской области // Вестник Тюменского государственного университета. Социально-экономические и правовые исследования. 2012. № 7. С. 41-48. Boev V. A., Lezhnina A. A. Tyazhelye metally v snezhnom pokrove Tyumenskogo rayona Tyumenskoy oblasti [Heavy metals in the snow cover of the Tyumen region of the Tyumen region]. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. Sotsial’no-ekonomicheskie i pravovye issledovaniya [Bulletin of the Tyumen State University. Socio-economic and legal research]. 2012, I. 7, pp. 41-48. (in Russian) Степанова Н. В., Хамитова Р. Я., Петрова Р. С. Оценка загрязнения городской территории по уровню содержания тяжелых металлов в снежном покрове // Гигиена и санитария. - 2003. - № 2. - С. 18-21. Stepanova N. V., Khamitova R. Ya., Petrova R. S. Otsenka zagryazneniya gorodskoy territorii po urovnyu soderzhaniya tyazhelykh metallov v snezhnom pokrove [Assessment of urban pollution by the level of heavy metals in the snow cover]. Gigiena i sanitariya [Hygiene and Sanitation]. 2003, I. 2, pp. 18-21. (in Russian) Янченко Н. И., Яскина О. Л. Особенности химического состава снежного покрова и атмосферных осадков в городе Братске // Известия Томского политехнического университета. 2014. № 3. С. 27-35. Yanchenko N. I., Yaskina O. L. Osobennosti khimicheskogo sostava snezhnogo pokrova i atmosfernykh osadkov v gorode Bratske [Features of the chemical composition of the snow cover and atmospheric precipitation in the city of Bratsk]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta [Izvestiya Tomsk Polytechnic University]. 2014, I. 3, pp. 27-35. (in Russian) Андрухова Т. В., Букатый В. И., Суторихин И. А. Мониторинг элементного состава аэрозольных загрязнений снегового покрова г. Барнаула за период 2002-2011 гг. // Ползуновский вестник. 2011. № 4-2. С. 86-89. Andrukhova T. V., Bukatyy V. I., Sutorikhin I. A. Monitoring elementnogo sostava aerozol’nykh zagryazneniy snegovogo pokrova g. Barnaula za period 2002-2011 gg. [Monitoring of elemental composition of aerosol contamination of the snow cover in Barnaul for the period of 2002-2011]. Polzunovskiy vestnik [Polzunovsky Herald]. 2011, I. 4-2, pp. 86-89. (in Russian) Чагина Н. Б., Айвазова Е. А., Иванченко Н. Л., Варакин Е. А., Соболев Н. А. Исследование содержания тяжелых металлов в снеговом покрове г. Архангельска и оценка их влияния на здоровье населения // Arctic Evironmental Research. 2016. № 4. С. 57-68. Chagina N. B., Ayvazova E. A., Ivanchenko N. L., Varakin E. A., Sobolev N. A. Issledovanie soderzhaniya tyazhelykh metallov v snegovom pokrove g. Arkhangel’ska i otsenka ikh vliyaniya na zdorov’e naseleniya [Investigation of the heavy metal content in the snow cover in Arkhangelsk and assessment of their impact on public health]. Arctic Evironmental Research [Arctic Evironmental Research]. 2016, I. 4, pp. 57-68. (in Russian) Li X., Jiahg F., Wang S., Turdi M., Zhang Z. Spatial distribution and potential sources of trace metals in insoluble particles of snow from Urumqi, China. Environ Monit Assess. 2015. 187(1). P. 414-418. Li X, Jiahg F, Wang S, Turdi M, Zhang Z. Spatial distribution and potential sources of trace metals in insoluble particles of snow from Urumqi, China. EnvironMonitAssess. 2015. 187(1). P. 414-418. Винокуров С. Ф., Петренко Д. Б., Сычкова В. А., Тарасова Н. П. Распределение редкоземельных элементов в пробах снега - чувствительный показатель загрязнения окружающей среды // Доклады Академии Наук. М., 2014. Т. 456. № 3. С. 320-325. Vinokurov S. F., Petrenko D. B., Sychkova V. A., Tarasova N. P. Raspredelenie redkozemel’nykh elementov v probakh snega - chuvstvitel’nyy pokazatel’ zagryazneniya okruzhayushchey sredy [Distribution of rare earth elements in snow samples is a sensitive indicator of environmental pollution]. Doklady Akademii Nauk [Reports of the Academy of Sciences]. Moscow, 2014, V. 456, I. 3, pp. 320-325. (in Russian) Bau M., Dylski P. Anthropogenic Origin of Positive Gadolinium Anomalies in River Water // Earth and Planet Sci. Lett. 1996. V. 143. P. 245-255. Bau M., Dylski P. Anthropogenic Origin of Positive Gadolinium Anomalies in River Water // Earth and Planet Sci. Lett. 1996. V. 143. P. 245-255. Zhang J., Liu C. Q. Major and Rare-Earth Element in Rainwater from Japan and East China Sea: Natural and Anthropogenic Sources // Chem. Geol. 2004. V. 209. P. 315-326. Zhang J., Liu C. Q. Major and Rare-Earth Element in Rainwater from Japan and East China Sea: Natural and Anthropogenic Sources // Chem. Geol. 2004. V. 209. P. 315-326. Kulkarni P., Chellam S., Fraser M. P. Lanthanum and Lanthanides in Atmospheric Fine Particls and Its Apportionment to Refinery and Petrochemicas Operations in Houston (TX) // Atmos. Environ. 2006. V. 40. P. 508-520. Kulkarni P., Chellam S., Fraser M. P. Lanthanum and Lanthanides in Atmospheric Fine Particls and Its Apportionment to Refinery and Petrochemicas Operations in Houston (TX) // Atmos. Environ. 2006. V. 40. P. 508-520. Lyubomirova V., Djingova R., van Elteren J. T. Fractionation of Traffic - Emitted Ce, La and Zr in Road Dusts // J. Environ. Monitoring. 2011. C. 13. P 1823-1830. Lyubomirova V., Djingova R., van Elteren J. T. Fractionation of Traffic - Emitted Ce, La and Zr in Road Dusts // J. Environ. Monitoring. 2011. C. 13. P 1823-1830.