Геологический вестник

В Авзянском рудном районе с помощью ИК-спектроскопии изучено органическое вещество и его влияние на поведение в почвах тяжелых металлов и металлоидов. Особенностью данного исследования является применение ИК-спектроскопии без предварительного отделения органических веществ от остальных минеральных компонентов почв. Выявлены алифатические и ароматические функциональные группы, проведена их полуколичественная оценка и установлены корреляционные зависимости с содержанием тяжелых металлов и металлоидов. В системе порода-почва-вода установлена разнонаправленная миграция токсикантов, которая контролируется содержанием органического вещества в почвах, присутствием в них разных форм железа, окислительно-восстановительными и кислотно-щелочными условиями. Главные загрязнители поверхностных вод района (As и Sb) имеют противоположное поведение в почвах. As, Fe (III), Cо, Si, Al в них не связаны с органическим веществом и остаются преимущественно неподвижными. Sb, Fe (II), Mn, Sr, Zn, Cu, Ni и Ba характеризуются значимыми положительными корреляциями с количеством органического вещества и органических функциональных групп. Это дает основание предполагать их дальнейшую миграцию в природные воды района вместе с органическим веществом.

органическое вещество, гумусовое вещество, функциональная группа, ИК-спектроскопия, почвы, тяжелые металлы и металлоиды

• Ахамед С., Дас Б., Дутта Р.Н., Квамруззаман К., Мукхерджи С.Ч., Наяк Б., Пал А., Пати С., Саха К.Ч., Сенгупта М.К., Сингх Е.Д., Хоссейн М.А., Чакраборти Д. Загрязнение подземных вод мышьяком и его влияние на состояние здоровья людей, проживающих в бассейне рек Ганг, Мегхна и Брахмапутра (ГМБ) и прилегающих территориях // Микроэлементы в медицине. 2006. T. 7 (4). С. 15–28.
• Бактыбаева З.Б., Сулейманов Р.А., Валеев Т.К., Рахматуллин Н.Р., Даукаев Р.А., Аллаярова Г.Р. Эколого-гигиеническая оценка загрязнения поверхностных и подземных вод горнорудных территорий Республики Башкортостан // Безопасность здоровья человека. 2017. № 1. С. 6–18.
• Борзенко С.В., Фёдоров И.А. Основные формы миграции металлов в присутствии гуминовых веществ в содовых озерах Восточного Забайкалья // Известия ТПУ. 2019. № 3. C. 18−27.
• Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. 2-е изд., доп. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 238 с.
• Водяницкий Ю.Н. Природные и техногенные соединения тяжелых металлов в почвах // Почвоведение. 2014. № 4. С. 420–432. DOI: 10.7868/S0032180X14040108
• Водяницкий Ю.Н. Соединения железа и их роль в охране почв. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2010. 155 с.
• Воробьев В.Б., Казакевич Н.А. О взаимосвязи между содержанием тяжелых металлов и гумуса в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2022. № 4. C. 103−107.
• Газетдинов Р.Р., Абдулгафарова Г.Х. Биогенность металлов // Международный студенческий научный вестник. 2022. № 4. С. 4−11.
• Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 383 с.
• Дину М.И. Взаимодействие ионов металлов в водах с гумусовыми веществами глееподзолистых почв // Геохимия. 2015. № 3. С. 276–288.
• Казбулатова Г.М. Органическое вещество и минералогический состав почв Авзянского рудного района (Южный Урал) // Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием «Минералы и минералообразование в природных и техногенных процессах» (Уфа, 24–27 сентября 2024 г). М.: Издательство «Перо», 2024. С. 32−35.
• Казбулатова Г.М., Мичурин С.В. Оценка экологической опасности золоторудного месторождения Улюк-Бар (Южный Урал) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2024. Т. 35. № 5. C. 142–157.
• Казбулатова Г.М., Мичурин С.В. Почвы и поведение в них тяжелых металлов на золоторудном месторождении Улюк-Бар (Южный Урал) // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2025. Вып 122. (в печати).
• Казбулатова Г.М., Мичурин С.В., Карамова А.М. Геоэкологическая оценка состояния поверхностных вод Авзянского золоторудного района Республики Башкортостан // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 8. C. 139–152.
• Караванова Е.И. Оптические свойства почв и их природа. М.: МГУ, 2003. 151 с.
• Карнаухова А.В. Изучение возможности определения гумусовых веществ в почвах с использованием ИК-Фурье спектроскопии // Химия, новые технологии и материалы / Материалы XIII Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум», 2021. https://scienceforum.ru/2021/forum
• Козлова А.А., Халбаев В.Л., Айсуева Т.С., Егодуров А.Е., Нечаева В.В., Мокрушина А.С., Чиркова Е.Г., Винокурова А.В. Содержание различных форм железа в почвах Южного Предбайкалья // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 5 (2). С. 56–61.
• Корельская Т.А., Румянцева Т.И. Строение гумусовых кислот как функция выполнения ими экопротекторной роли в отношении тяжелых металлов // Журнал СФУ. Химия. 2014. № 1. С. 139−150.
• Крупенин М.Т., Мичурин С.В., Шарипова А.А., Гараева А.А., Замятин Д.А., Гуляева Т.Я. Условия формирования Mg-Fe метасоматичеких карбонатов в нижнерифейских терригенно-карбонатных толщах Южного Урала // Литология и полезные ископаемые. 2019. № 3. С. 262–277.
• Крылов А.В., Шамсиев Р.С. Теория и практика применения ИК спектроскопии: учебное пособие. М.: РТУ МИРЭА, 2024. 83 с.
• Куприяновская А.П., Гагаева А.Л., Линдман А.В., Кобелева Н.А., Невский А.В. Влияние алифатических карбоновых кислот на транслокационную способность меди в системе «почва-растение» // Экология и промышленность России. 2012. № 6. С. 50−52.
• Лаврищев А.В. Изучение поведения стабильного стронция в агроэкосистемах Северо-Запада России // Дис. д-ра сельскохоз. наук. СПб.: Агрофиз. науч.-исслед. ин-т, 2016. 272 с.
• Ларионов Н.Н. Основные черты тектоники Авзянского рудного района на Южном Урале // Формирование земной коры Южного Урала. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 1988. С. 75–82.
• Ларионов Н.Н., Настасиенко Е.В., Смолянский П.Л., Сомов М.М. О новом типе селлаит-флюоритовой минерализации // Минералогический журнал. 1987. Т. 9. № 2. С. 22–25.
• Ларионов Н.Н., Цветкова А.А. Государственная геологическая карта Российской Федерации. 1:200000. Южно-Уральская серия. N-40-XXII (Тукан). Санкт-Петербург: МПР РФ, 2003.
• Лепокурова О.Е., Иванова И.С., Трифонов Н.С., Колубаева Ю.В., Соколов Д.А. Растворенные формы миграций гумусовых кислот в поверхностных водных объектах Ямало-Ненецкого автономного округа // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 5. C. 56–69.
• Линдман А.В., Шведова Л.В., Куприяновская А.П., Невский А.В. Влияние алифатических карбоновых кислот на процесс фитоэкстракции свинца и кадмия из загрязненных почв // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2013. Т. 56. № 11. С. 68−73.
• Линдман А.В., Шведова Л.В., Тукумова Н.В., Куприяновская А.П., Невский А.В. Применение янтарной кислоты в процессе фитоэкстракции свинца и кадмия из загрязненных почв // Вестник МИТХТ. 2010. Т. 5. № 5. С. 102−105.
• Мичурин С.В., Шарипова А.А., Крупенин М.Т., Замятин Д.А., Мусина А.М., Попов В.А. Сульфидная минерализация, самородное золото и его геохимические связи в рифейских отложениях Авзянского рудного района (Южный Урал) // Литосфера. 2018. Т. 18. № 1. С. 61–81.
• Носенко Т.Н., Ситникова В.Е., Стрельникова И.Е., Фокина М.И. Практикум по колебательной спектроскопии: учебное пособие. СПб.: Университет ИТМО, 2021. 173 с.
• Панасин В.И., Депутатов К.В., Вихман М.И. Почвы Калининградской области и их агрохимические свойства. Калининград: Издательство БФУ им. И. Канта, 2020. 232 с.
• Переломов Л.В., Чилачава К.Б., Швыкин А.Ю., Атрощенко Ю.М. Влияние органических веществ гумуса на поглощение тяжелых металлов глинистыми минералами // Агрохимия. 2017. № 2. С. 89−96.
• Петрова Ю.Ю., Таныкова Н.Г., Спасенных М.Ю., Козлова Е.В., Леушина Е.А., Костина Ю.В. Комплексная оценка содержания органического вещества в породах методами ИК-спектроскопии, термического анализа и пиролиза // Вести газовой науки. 2022. № 3 (52). C. 109–116.
• Петухов А.С. Влияние транслокации тяжелых металлов в системе «почва-растение» на биохимические показатели растений // Автореф. дис. канд. хим. наук. Иваново: Ивановский государственный химико-технологический университет, 2023. 17 с.
• Пименова Е.В., Леснов А.Е. Химические методы в агроэкологическом мониторинге почвы. Пермь: Изд-во ФГОУ ВПО Пермская ГСХА, 2008. 145 с.
• Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных / Пер. с англ. Б. Н. Тарасевича // Бином. Лаборатория знаний. 2006. С. 251–318.
• Салихов Д.Н., Ковалев С.Г., Ларионов Н.Н., Беликова Г.И. Полезные ископаемые Республики Башкортостан (железные руды). Уфа: Гилем, 2008. 148 с.
• Серегина Ю.Ю. Тяжелые металлы в аллювиальных почвах и сопредельных средах прибрежно-водных экосистем верхнего течения реки Белая (Южный Урал) // Автореф. дис. канд. биол. наук. Уфа: БГАУ, 2019. 20 с.
• Середина В.П. Загрязнение почв: учебное пособие. Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2015. 346 с.
• Стравинскене Е.С. Проблема биодоступности тяжелых металлов в экологическом мониторинге природных вод // Дис. канд. биол. наук. Красноярск: Краснояр. гос. аграр. ун-т, 2012. 119 с.
• Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы. М.: Издательство МГУ, 2012. 54 с.
• Удодов П.А., Солодовникова Р.С., Шварцева Н.М., Рычкова Э.С. О связи сурьмы с органическим веществом типа гумуса в природных водах и водных растворах // Известия Томского политехнического института им. С.М. Кирова. Серия: Геология. 1975. Т. 297. С. 68–73.
• Федоров И.А., Таскина Л.В. Гумусовые кислоты и их миграционные формы в водах озер Восточного Забайкалья // Химия в интересах устойчивого развития. 2020. Т. 28. № 5. С. 515–526.
• Филиппова К.А. Геохимия процессов техногенеза Бакальских железорудных месторождений (Южный Урал) / Автореф. дис. канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2004. 24 с.
• Холодов В.А., Кирюшин А.В., Ярославцева Н.В., Фрид А.С. Связывание меди (II) необратимо сорбированными на каолините и свободными гуминовыми веществами // Почвоведение. 2014. № 7. С. 803−811.
• Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 341 с.
• Buurman P. The use of physico-chemical methods of analysis. In: Decomposition and accumulation of organic matter in terrestrial ecosystems: research priorities and approaches // Brussels: Ecosystem Research Report CEC, 1994. V. 12. P. 13–14.
• Das B., Rahman M.M., Nayak B., Pal A., Chowdhury U., Mukherjee S., Saha K., Pati S., Quamruzzaman Q., Chakraborti D. Groundwater Arsenic Contamination, Its Health Effects and Approach for Mitigation in West Bengal, India and Bangladesh // Water Quality Exposure and Health. 2009. V. 1. P. 5–21. DOI: 10.1007/s12403-008-0002-3
• Datta D.V., Kaul M.K. Arsenic content of tubewell water in villages in Northern India. A concept of arsenicosis // The Journal of the Association of Physicians of India. 1976. V. 24. P. 599−604.
• Garai R., Chakraborty A.K., Dey S.B., Saha K.C. Chronic arsenic poisoning from tube-well water // Journal of the Indian Medical Association. 1984. V. 82. No. 1. P. 34–35.
• Nuzzo A., Buurman P., Cozzolino V., Spaccini R., Piccolo A. Infrared spectra of soil organic matter under a primary vegetation sequence // Chemical and Biological Technologies in Agriculture. 2020. V. 7. 12 p. DOI: 10.1186/s40538-019-0172-1
• Piccolo A. In memoriam Prof. F.J. Stevenson and the question of humic substances in soil // Chemical and Biological Technologies in Agriculture. 2016. V. 3. 23 p.
• Samuels A., Zhu Ch., Williams B., Ben-David A., Miles R., Hulet M. Improving the linearity of infrared diffuse reflection spectroscopy data for quantitative analysis: an application in quantifying organophosphorus contamination in soil // Analytical chemistry. 2006. V. 78. P. 408−415. DOI: 10.1021/ac0509859
• Sarkar A. Assessing vulnerability and adaptation of arsenic exposed population in India // Asian Journal of Water, Environment and Pollution. 2010. V. 7. No. 1. P. 35–43.
• Shuqi Y., Xiaorui Ch., Xu C., Bing Y., Wei H. Influencing factors and environmental effects of interactions between goethite and organic matter: A critical review // Frontiers in environmental science. 2022. V. 10. 17 p. DOI: 10.3389/fenvs.2022.1023277
• Stevenson F.J. Humus chemistry genesis, composition, reactions. New York: Wiley; 1994. 512 p.
• Taraoka S., Fujino T., Shigeoka S.I., Itai Y. Health effects of methylmercury in coastal areas of the Yatsushiro Sea, far from Minamata // Toxics. 2024. V. 12. No. 10. P. 751.
• Wang S., Mulligan C.N. Effect of natural organic matter on arsenic release from soils and sediments into groundwater // Environmental Geochemistry and Health. 2006. V. 28. P. 197–214. DOI: 10.1007/s10653-005-9032-y
• Yorifuji T., Kadowaki T., Yasuda M., Kado Y. Neurological and neurocognitive impairments in adults with a history of prental methylmercury poisoning: Minamata disease // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2023. V. 20. No. 12. P. 6173.