2026 Трансформация экосистем 9 (3), 108-129

Экологический риск ртутного загрязнения Бурейского водохранилища после крупного оползня

Кондратьева Л.М., Андреева Д.В., Литвиненко З.Н. 

Впервые на Дальнем Востоке России в декабре 2018 г. при температуре −32 °С на Бурейском водохранилище произошел гигантский оползень, который спровоцировал цунами, уничтожение леса на противоположном берегу и изменил гидрологический режим. Возникшая природная дамба повлияла на динамику биогеохимических циклов C, N, S и Hg в экосистеме водохранилища. Согласно микробиологическому и спектральному исследованиям, проведенным в летний период 2022 г., состав органических веществ в воде вокруг оползня существенно изменился. В воде заливов с повышенной гумификацией среди плавающей древесины отмечена высокая численность культивируемых гетеротрофных и сульфатредуцирующих бактерий (СРБ). Микробные комплексы из заливов и придонной воды характеризовались высоким адаптационным потенциалом при утилизации легкодоступного лактата кальция в присутствии 5 ПДК нитрата ртути (II). В зоне влияния оползня выделено 62 штамма бактерий из разных местообитаний, среди них около 50% росли на агаризованных средах при концентрации 100 мг/л соли ртути. Спектральным методом показано, что максимальную активность in vitro по отношению к растворимому гумату натрия (ГNa) проявляли штаммы бактерий, выделенные из придонной воды с глубины 65 м. Они трансформировали ароматическую и алифатическую составляющую ГNa в присутствии 10 и 100 мг/л Hg(NO3)2. Ароматические компоненты могут выступать предшественниками летучих веществ с метильными группами, которые участвуют в метилировании ртути, повышая ее токсичность и биодоступность. Ртутьрезистентные СРБ, выделенные в Бурейском водохранилище из придонных слоев воды и заливов, заполненных древесиной, выступают в роли чувствительных биоиндикаторов для прогнозирования экологических рисков образования метилртути в зоне влияния оползня.

Л. М. Кондратьева
Институт водных и экологических проблем ДВО РАН – обособленное подразделение Хабаровского федерального исследовательского центра ДВО РАН
680000, Россия, г. Хабаровск, ул. Дикопольцева, д. 56


Д. В. Андреева
Институт водных и экологических проблем ДВО РАН – обособленное подразделение Хабаровского федерального исследовательского центра ДВО РАН
680000, Россия, г. Хабаровск, ул. Дикопольцева, д. 56


З. Н. Литвиненко
Институт водных и экологических проблем ДВО РАН – обособленное подразделение Хабаровского федерального исследовательского центра ДВО РАН
680000, Россия, г. Хабаровск, ул. Дикопольцева, д. 56

zoyana2003@mail.ru

Герхардт, Ф., Мюррей, Р., Костилоу, Р., Нестер, Е., Вуд, В., Крейг, Н., Филлипс, Г., 1983. Методы общей бактериологии. Т. 1. Мир, Москва, СССР, 536 с.
Зеркаль, О.В., Махинов, А.Н., Кудымов, А.В., Харитонов, М.Е., Фоменко, И.К., Барыкина, О.С., 2019. Буреинский оползень 11 декабря 2018 г. Условия формирования и особенности механизма развития. ГеоРиск 13 (4), 18–30. https://doi.org/10.25296/19910.25296/1997-8669-2019-13-4-18-303-4-18-30
Кондратьева, Л.М., Литвиненко, З.Н., Филиппова, Г.М., 2020. Экологический риск образования летучих органических веществ после крупного оползня. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология 3, 167–174. https://doi.org/10.31857/S0869780920030030
Кузнецов, С.И., Дубинина, Г.А., 1989. Методы изучения водных микроорганизмов. Москва, Наука, СССР, 289 с.
Кулаков, В.В., Махинов, А.Н., Ким, В.И., Остроухов, А.В., 2019. Катастрофический оползень и цунами в водохранилище Бурейской ГЭС (бассейн Амура). Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология 3, 12–20. https://doi.org/10.31857/S0869-78092019312-20
Махинов, А.Н., Ким, В.И., Остроухов, А.В., Матвеенко, Д.В., 2019. Крупный оползень в долине реки Бурея и цунами в водохранилище Бурейской ГЭС. Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук 2, 35–44. https://doi.org/10.25808/08697698.2019.204.2.004
Махинов, А.Н., Махинова, А.Ф., Левшина, С.И., 2020. Оценка смыва водно-ледяным цунами почвенного покрова и качество воды в районе оползня на Бурейском водохранилище. Метеорология и гидрология 11, 64–73.
Определитель бактерий Берджи. Т. 1, 1997. Хоулт. Дж. и др. (ред.). Мир, Москва, СССР, 429 с.
Ширшова, Л.Т., Гиличинский, Д.А., Остроумова, Н.В., Ермолаев, А.М., 2015. Применение спектрофотометрии для определения содержания гуминовых веществ в многолетнемерзлых отложениях. Криосфера Земли 19 (4), 107–113.
Amusan, B.O., Adeleke, S.O., Koleosho, A.F., 2024. Assessment of the ecological status of an ancient reservoir using macroinvertebrate assemblage and water quality parameters. The Journal of Basic and Applied Zoology 85, 32. https://doi.org/10.1186/s41936-024-00384-8
Abraham, A.M., Kumar, S.V., Alhassan, S.M., 2018. Porous sulphur copolymer for gas-phase mercury removal and thermal insulation. Chemical Engineering Journal 332, 1–7. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.09.069
Bakour, I., Isaure, M-P, Barrouilhet, S., Goñi-Urriza, M., Monperrus, M., 2025. Mercury interaction with S-containing molecules: implications for methylation and demethylation processes in a sulfate reducing bacteria. Frontiers in Environmental Chemistry 6, e1559968. https://doi.org/10.3389/fenvc.2025.1559968
Biney, E.E., Gyamfi, Ch., Karikari, A.Y., Darko, D., 2025. Reservoir ecological health assessment Methods: A systematic review. Ecological Indicators 171, e113130.
Błońska, E., Lasota, J., Piaszczyk, W., Wiecheć, M., Klamerus-Iwan, А., 2018. The effect of landslide on soil organic carbon stock and biochemical properties of soil. Journal of Soils and Sediments 18, 2727–2737. https://doi.org/10.1007/s11368-017-1775-4
Cai, W., Dang, F., Wang, Y., 2025. Uptake and efflux of mercury sulfide nanoparticles in Escherichia coli. Journal of Hazardous Materials 492, e138143. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138143
Cao, D., Chen, W., Xiang, Y., Mi, Q., Liu, H. et al., 2021. The efficiencies of inorganic mercury bio-methylation by aerobic bacteria under different oxygen concentrations. Ecotoxicology and Environmental Safety 207, e111538. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111538
Chen, J., Gu, B., Leboeuf, E.J., Pan, H., Dai, Sh., 2002. Spectroscopic characterization of the structural and functional properties of natural organic matter fractions. Chemosphere 48 (1), 59–68. https://doi.org/10.1016/s0045-6535(02)00041-3
Feng, X., Meng, B., Yan, H., Fu, X., Yao, H., Shang, L., 2018. Biogeochemical cycle of mercury in reservoir systems in Wujiang River Basin, Southwest China. Science Press and Springer Nature Singapore, Singapore, 420 p. https://doi.org/10.1007/978-981-10-6719-8
Fukuto, J.M., Vega, V.S., Works, C., Lin, J., 2020. The chemical biology of hydrogen sulfide and related hydropersulfides: interactions with biologically relevant metals and metalloproteins. Current Opinion in Chemical Biology 55, 52–58. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2019.11.013
Gilmour, C.C., Podar, M., Bullock, A.L., Graham, A.M., Brown, S.D. et al., 2013. Mercury methylation by novel microorganisms from new environments. Environmental Science and Technology 47, 11810–11820. https://doi.org/10.1021/es403075t
Hsu-Kim, H., Kucharzyk, K.H., Zhang, T., Deshusses, M.A., 2013. Mechanisms regulating mercury bioavailability for methylating microorganisms in the aquatic environment: A critical review. Environmental Science and Technology 47, 2441–2456. https://doi.org/10.1021/es304370g
Kerin, E.J., Gilmour, C.C., Roden, E., Suzuki, M.T., Coates, J.D., Mason, R.P., 2006. Mercury methylation by dissimilatory iron-reducing bacteria. Applied and Environmental Microbiology 72, 7919–7921. https://doi.org/10.1128/AEM.01602-06
Kondratyeva, L.M., Litvinenko, Z.N., Andreeva, D.V., Bashkurova, A.S., 2021. Change in abundance and activity of microbocenoses in the area of influence of a large landslide at the Bureyskoye Reservoir. Inland Water Biology 14 (3), 274–283. https://doi.org/10.1134/S1995082921030081
Kondratyeva, L.M., Andreeva, D.V., Golubeva, E.M., Litvinenko, Z.N., 2024. Biogeochemical aspects of transformation of humic substances and silicate rocks during feezing–thawing. Geochemistry International 62, 760–771. https://doi.org/10.1134/S0016702924700356
Kuehne, L.M., Olden, J.D., Strecker, A.L., Lawler, J.J., Theobald, D.M., 2017. Past, present, and future of ecological integrity assessment for fresh waters. Frontiers in Ecology and the Environment 15 (4), 197–205. https://doi.org/10.1002/fee.1483
Kumar, S., 2006. Organic chemistry. Spectroscopy of organic compounds. Guru Nanak Dev University, Amritsar, India. 265 p.
Lehnherr, I., St Louis, V.L., Hintelmann, H., Kirk, J.L., 2011. Methylation of inorganic mercury in polar marine waters. Nature Geoscience 4, 298–302. https://doi.org/10.1038/ngeo1134
Lei, P., Zou, N., Liu, Y., Cai, W., Wu, M., Tang, W., Zhong, H., 2022. Understanding the risks of mercury sulfide nanoparticles in the environment: formation, presence, and environmental behaviors. Journal of Environmental Sciences 119, 78–92. https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.02.017
Lima, A.C., Siyanda, D., Wrona, F.J., 2023. A roadmap for multiple stressors assessment and management in freshwater ecosystems. Environmental Impact Assessment Review 102, e107191. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2023.107191
Lin, H, Ascher, D.B., Myung, Y., Lamborg, C.H., Hallam, S.J. et al., 2021. Mercury methylation by metabolically versatile and cosmopolitan marine bacteria. International Society for Microbial Ecology Journal 15 (6), 1810–1825. https://doi.org/10.1038/s41396-020-00889-4
Lin, Q., Mao, P.P., Fan, Y.Q., Liu, L., Liu, J. et al., 2017. A novel supramolecular polymer gel based on naphthalimide functionalized-pillar[5]arene for the fluorescence detection of Hg2+and I-and recyclable removal of Hg2+via cation-π interactions. Soft Matter 39, 7085–7089. https://doi.org/10.1039/C7SM01447C
Liu, X., Wang, Y., Meng, X., Zhang, C., Chen, Z., 2023. Improved method for benthic ecosystem health assessment by integrating chemical indexes into multiple biological indicator species – A case study of the Baiyangdian Lake, China. Journal of Environmental Management 335, e117530. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.117530
Maia, L.F.O., Hott, R.C., Ladeira, P.C.C., Batista, B.L., Andrade, T.G. et al., 2019. Simple synthesis and characterization of L-Cystine functionalized delta-FeOOH for highly efficient Hg(II) removal from contamined water and mining waste. Chemosphere 215, 422–431. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.10.072
Margesin, R., Collins, T., 2019. Microbial ecology of the cryosphere (glacial and permafrost habitats): current knowledge. Applied Microbiology and Biotechnology 103, 2537–2549. https://doi.org/10.1007/s00253-019-09631-3
Mazur, R., Jakubiak, M., Santos, L., 2024. Environmental factors affecting the efficiency of water reservoir restoration using microbiological biotechnology. Sustainability 16 (1), e266. https://doi.org/10.3390/su16010266
Metris, A., George, S., Baranyi, J., 2006. Use of optical density detection times to assess the effect of acetic acid on single-cell kinetics. Applied and Environmental Microbiology 72 (10), 6674–6679. https://doi.org/10.1128/AEM.00914-06
O’Connor, D., Hou, D.Y., Ok, Y.S., Mulder, J., Duan, L. et al., 2019. Mercury speciation, transformation, and transportation in soils, atmospheric flux, and implications for risk management: A critical review. Environmental International 126, 747–761. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.03.019
Palma, P., Penha, A., Novais, M., Fialho, S., Lima, A. et al., 2021. Water-sediment physicochemical dynamics in a large reservoir in the Mediterranean region under multiple stressors. Water 13 (5), 707. https://doi.org/10.3390/w13050707
Poikane, S., Herrero, F.S., Kelly, M.G., Borja, A., Birk, S., Van de Bund, W., 2020. European aquatic ecological assessment methods: A critical review of their sensitivity to key pressures. Science of The Total Environmental 740, e140075. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140075
Postgate, J.R., 1984. The sulphate reducing bacteria. 2nd edition, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 224 p.
Qu, D., Li, D., Li, X., Luo, Y., Xu, K., 2018. Damage evolution mechanism and constitutive model of freeze-thaw yellow sandstone in acidic environment. Cold Regions Science and Technology 155, 174–183. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2018.07.012
Regnell, O., Watras, C.J., 2019. Microbial mercury methylation in aquatic environments: A critical review of published field and laboratory studies. Environmental Science & Technology 53 (1), 4–19. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b02709
Schofield, K.A., Alexander, L.C., Ridley, C.E., Vanderhoof, M.K., Fritz, K.M. et al., 2018. Biota connect aquatic habitats throughout freshwater ecosystem mosaics. Journal of the American Water Resources Association 54 (2), 372–399. https://doi.org/10.1111/1752-1688.12634
Scheuhammer, A., Meyer, M., Sandheinrich, M., Murray, M., 2007. Effects of environmental methylmercury on the health of wild birds, mammals, and fish. Ambio 36 (1), 12–19. https://doi.org/10.1579/0044-7447(2007)36[12:eoemot]2.0.co;2
Singh, S., Kumar, V., Gupta, P., Ray, M., 2022. The trafficking of Hg(II) by alleviating its toxicity via Citrobacter sp. IITISM25 in batch and pilot-scale investigation. Journal of Hazardous Materials 433 (5), e128711. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.128711
Sonke, J.E., Heimbürger, L.E., Dommergue, A., 2013. Mercury biogeochemistry: Paradigm shifts, outstanding issues and research needs. Comptes Rendus Geoscience 345, 213–224. https://doi.org/10.1016/j.crte.2013.05.002
Suresh, K., Tang, T., Van Vliet, M.T.H., Bierkens, M.F.P., Strokal, M., Sorger-Domenigg, F., Wada, Y., 2023. Recent advancement in water quality indicators for eutrophication in global freshwater lakes. Environmental Research Letters 18 (6), e063004. https://doi.org/10.1088/1748-9326/acd071
Ullrich, S.M., Tanton, T.W., Abdrashitova, S.A., 2001. Mercury in the aquatic environment: A review of factors affecting methylation. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 31 (3), 241–293. https://doi.org/10.1080/20016491089226
Ustiatik, R., Nuraini, Y., Suharjono, S., Jeyakumar, P., Anderson, C.W.N., Handayanto, E., 2022. Mercury resistance and plant growth promoting traits of endophytic bacteria isolated from mercury-contaminated soil. Bioremediation Journal 26 (3), 208–227. https://doi.org/10.1080/10889868.2021.1973950
Velásquez, L., Dussan, J., 2009. Biosorption and bioaccumulation of heavy metals on dead and living biomass of Bacillus sphaericus. Journal of Hazardous Materials 167, 713–716. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.01.044
Wang, J.X., Feng, X.B., Anderson, C.W.N., Xing, Y., Shang, L.H., 2012. Remediation of mercury contaminated sites – A review. Journal of Hazardous Materials 221-222, 1–18. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.04.035
Waples, J.S., Nagy, K.L., Aiken, G.R., Ryan, J.N., 2005. Dissolution of cinnabar (HgS) in the presence of natural organic matter. Geochimica et Cosmochimica Acta 69 (6), 1575–1588. https://doi.org/10.1016/j.gca.2004.09.029
Xiao, H., Mao, C., Wang, S., Jia, Z., Rao, W., 2023. Seasonal variation and provenance of organic matter in the surface sediments of the Three Gorges reservoir: Stable isotope analysis and implications for agricultural management. The Science of the Total Environment 870, e161886. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.161886
Yu, R.-Q., Adatto, I., Montesdeoca, M.R., Driscoll, C.T., Hines, M.E., Barkay, T., 2010. Mercury methylation in Sphagnum moss mats and its association with sulfate-reducing bacteria in an acidic Adirondack forest lakewetland. FEMS Microbiology Ecology 74 (3), 655–668. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2010.00978.x
Zhang, D., Liu, E., Liu, X., Zhang, G., Song, B., 2017. A new strength criterion for frozen soils considering the influence of temperature and coarse-grained contents. Cold Regions Science and Technology 143 (4), 1–12. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2017.08.006
Zhang, B., Chen, T., Guo, J., Wu, M., Yang, R. et al., 2020. Microbial mercury methylation profile in terminus of a high-elevation glacier on the northern boundary of the Tibetan Plateau. Science of The Total Environment 708, e135226. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135226
Zona, D., 2016. Long-term effects of permafrost thaw. Nature 537 (7622), 625–626. https://doi.org/10.1038/537625a
Zwahlen, R., 2022. Reservoirs as habitats. In: Kolditz, O., LaMoreaux J.W. (eds.), Assessing the environmental impacts of hydropower projects (Environmental Earth Sciences). Springer Nature Switzerland, Switzerland, 369–385. https://doi.org/10.1007/978-3-030-91185-0