Трансформация экосистем (), 62-78

Особенности миграции, трансформации и бионакопления ртути в техногенно трансформированных почвах г. Свирска

Баенгуев Б.А. , Белоголова Г.А., Пастухов М.В., Долгих П.Г., Просекин С.Н.

В работе рассмотрены процессы распределения и бионакопления, а также формы нахождения ртути в техногенно трансформированных почвах территории бывшего Ангарского металлургического завода (АМЗ) г. Свирска (Иркутская область, Россия) в 2019–2020 гг., спустя 5 лет после проведения рекультивационных мероприятий. Максимальные содержания ртути (до 15.7 мг/кг) зафиксированы в зоне влияния остатков отвалов, что значительно превышает значение ПДК (2.1 мг/кг), а также региональные фоновые значения (0.020 мг/кг). Основная часть ртути находится в виде органически связанной и прочносвязанной фракций, характеризующихся низкой подвижностью. Изучение системы «почва–растение» на примере пырея ползучего (Elytrigia repens L.) показало, что наибольшее накопление ртути наблюдается в корнях; таким образом, транслокация элемента в растениях ограничена. Несмотря на проведенную рекультивацию, остаточное загрязнение ртутью сохраняется в верхних горизонтах почв. Преобладание устойчивых форм Hg свидетельствует о низком риске ремобилизации элемента в современных условиях, однако для оценки долговременной экологической стабилизации требуется постоянный мониторинг состояния техноземов.

Баенгуев
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН
664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, д. 1А

baenguev@igc.irk.ru

Г. А. Белоголова
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН
664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, д. 1А


М. В. Пастухов
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН
664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, д. 1А


П. Г. Долгих
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН
664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, д. 1А


С. Н. Просекин
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН
664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, д. 1А

Баенгуев, Б.А., Белоголова, Г.А., Чупарина, Е.В., Просекин, С.Н., Долгих, П.Г., Пастухов, М.В., 2022. Распределение содержания свинца и формы его соединений в техногенной почве. Свирска (Южное Прибайкалье). Известия Томского политехнического университета.
Инжиниринг георесурсов 333 (8), 205–214. https://doi.org/10.18799/24131830/2022/8/3670
Богданов, А.В., Качор, О.Л., Федотов, К.В., Чайка, Н.В., 2014. Ликвидация последствий деятельности мышьякового производства горно-перерабатывающей промышленности.
Экология и промышленность России 5, 31–35. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2014-5-31-35
Гребенщикова, В.И., Лустенберг, Э.Е., Китаев, Н.А., Ломоносов, И.С., 2008. Геохимия окружающей среды Прибайкалья (Байкальский геоэкологический полигон). Гео, Новосибирск, Россия, 234 с.
Казнина, Н.М., Батова, Ю.В., Титов, А.Ф., Лайдинен, Г.Ф., 2016. Роль отдельных компонентов антиоксидантной системф к адаптации растений Elytrigia rapens (L.) Nevski к кадмию. Труды Карельского научного центра РАН 11, 17–26. https://doi.org/10.17076/eb365
Качор, О.Л., Трусова, В.В., Гантимурова, С.А., Горячев, И.Н., Икрамов, З.Л., Паршин, А.В., 2024.
Территория бывшей промплощадки Ангарского металлургического завода (г. Свирск) 10 лет спустя: современное геохимическое состояние и анализ межгодовых изменений по данным дистанционного зондирования Земли. Науки о Земле и недропользование 47 (1), 66–89. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2024-47-1-66-89
Лайдинен, Г.Ф., Казнина, Н.М., Батова, Ю.В., Титов, А.Ф., 2018. Устойчивость Phleum pretense и Elytrigia repens к высоким концентрациям цинка. Известия РАН. Серия Биологическая 5, 512–518. https://doi.org/10.1134/S0002332918050119
Шишов, Л.Л., Тонконогов, В.Д., Лебедева, И.И., Герасимова, М.И., 2004. Классификация и диагностика почв России. Ойкумена, Смоленск, Россия, 342 с.
Шенькман, Б.М., 2016. Свирский отвал арсенопиритового концентрата и его влияние на водные объекты. Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология 2, 121–132.
Azevedo, R., Rodriguez, E., 2012. Phytotoxicity of mercury in plants: a review. Journal of Botany, 1–6.
https://doi.org/10.1155/2012/848614
Belogolova, G.A., Baenguev, B.A., Chuparina, E.V., Pastukhov, M.V., Prosekin, S.N., Sokolnikova, Y.V., 2025. The mechanism of arsenic behaviour in the soil-plant system and its interaction with biogenic macroelements of plants under conditions of toxic stress. Chemistry and Ecology 41 (2), 173–193.
https://doi.org/10.1080/02757540.2024.2416654
Biester, H., Müller, G., Schöler, H.F., 2002. Binding and mobility of mercury in soils contaminates by emissions from chlor-alkali plants. Science of the Total Environment 284 (1–3), 191–203. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(01)00885-3
Bloom, N.S., Preus, E., Katon, J., Hiltner, M., 2003. Selective extractions to assess the biogeochemically relevant fractionation of inorganic mercury in sediments and soils. Analitica Chimica Acta 479 (2), 233–248. https://doi.org/10.1016/S0003-2670(02)01550-7
Butakov, E.V., Kuznetsov, P.V., Kholodova, M.S., Grebenshchikova, V.I., 2017. Mercury in soils of the Agro-Industrial zone of Zima city (Irkutsk oblast). Eurasian Soil Science 11, 1401–1408. https://doi.org/10.1134/S1064229317110035
Chaplygin, V., Minkina, T., Mandzhieva, S., Nevidomskaya, D., Chernikova, N., Sherstnev, A., 2022.
The influence of Zn and Cd accumulation on the growth and development of medicinal plants in the impact zone of the Novocherkassk power station. KnE Life Sciences 7 (1), 41–47. https://doi.org/10.18502/kls.v7i1.10104
Fantozzi, L., Ferrara, R., Dini, F., Tamburello, L., Pirrone, N., Sprovieri, F., 2013. Study on the reduction of atmospheric mercury emissions from mine waste enriched soils through native grass cover in the Mt. Amiata region of Italy. Environmental Research 125, 69–74. https://doi.org/10.1016/j.envres.2013.02.004
Gao, S., Ou-yang, C., Tang, L., Zhu, J.Q., Xu, Y., Wang, S.H., Chen, F., 2010. Growth and antioxidant responses in Jatropha curcas seedling exposed to mercury toxicity. Journal of Hazardous Materials 182 (1–3), 591–597. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.06.073
Gordeeva, O., Pastukhov, M., 2023. Forms of mercury in soils and its accumulation by herbs in the zone of influence of the sludge storage of a chlor-alkali plant (Southern Baikal region). E3S Web of
Conferences : III International Conference on Geotechnology, Mining and Rational Use of Natural Resources (GEOTECH-2023) 417, 02013. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202341702013
Gordeeva, O.N., Belogolova, G.A., Pastukhov, M.V., 2017. Mercury speciation and mobility in soils of industrial areas in the Baikal region, Southern Siberia, Russia. Environmental Earth Science 76, 558.
https://doi.org/10.1007/s12665-017-6882-4
Gworek, B., Dmuchowski, W., Baczewska-Dabrowska, A.H., 2020. Mercury in the terrestrial environment: a review. Environmental Sciences Europe 32, 128. https://doi.org/10.1186/s12302-020-00401-x
IUSS Working Group WRB, 2015. World reference base of soil resources 2014, update 2015 international soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports no. 106. FAO, Rome, Italy.
Issaro, N., Abi-Ghanem, C., Bermond, A., 2009. Fractionation studies of mercury in soils and sediments: a review of the chemical reagents used for mercury extraction. Analitica Chimica Acta 631 (1), 1–12.
https://doi.org/10.1016/j.aca.2008.10.020
Kabata-Pendias, A., 2011. Trace elements in soil and plants. 4th edition. CRC Press, New York, USA, 548 p.
Kabata-Pendias, A., Szteke, B., 2015. Trace elements in abiotic and biotic environments. 1st edition.
CRC Press, New York, USA, 468 p.
Khan, A.S., Chaudhry, N.Y., 2006. Peroxidase activity in some cucurbits under the stress of mercury and lead. Journal of Food, Agriculture and Environment 4 (2), 274–276.
Kim, C.S., Rytuba, J.J., Brown, G.E. Jr., 2004. Geological and anthropogenic factors influencing mercury speciation in mine wastes: an EXAFS spectroscopy study. Applied Geochemistry 19 (3), 379–393.
https://doi.org/10.1016/S0883-2927(03)00147-1
Li, S., Jia, Z., 2018. Heavy metals in soils from a representative rapidly developing megacity (SW China): levels, source identification and apportionment. CATENA 163, 414–423. https://doi.org/10.1016/j.catena.2017.12.035
Mazur, M., Mitchell, C.P.J., Eckley, C.S., Eggert, S.L., Kolka, R.K., Sebestyen, S.D., Swain E.B., 2014. Gaseous mercury fluxes from forest soils in response to forest harvesting intensity: a field manipulation experiment. Science of the Total Environment 496, 678–687. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.06.058
Patra, M., Sharma, A., 2000. Mercury toxicity in plants. Botanical Review 66, 379–422. https://doi.org/10.1007/BF02868923
Prok, K., Bulak, P., Kaczor, M., Bieganowski, A., 2021. A new approach quantifying bioaccumulation of elements in biological processes. Biology 10 (4), 345. https://doi.org/10.3390/biology10040345
Qiu, G., Feng, X., Wang, S., Shang, L., 2005. Mercury and methylmercury in riparian soil, sediments, mine-waste calcines, and moss from abandoned Hg mines in east Guizhou province, southwestern China. Applied Geochemistry 20, 627–638. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2004.09.006
Schwesig, D., Krebs, O., 2003. The role of ground vegetation in the uptake of mercury and methylmercury in a forest ecosystem. Plant and Soil 253, 445–455. https://doi.org/10.1023/A:1024891014028
Shtangeeva, I., 2021. About plant species potentially promising for phytoextraction of large amounts of toxic trace elements. Environmental Geochemistry and Health 43, 1689–1701. https://doi.org/10.1007/s10653-020-00633-z
Singh, H., Kumar, D., Soni, V., 2020. Copper and mercury induced oxidative stresses and antioxidant responses of Spirodela polyrhiza (L.) Schleid. Biochemistry and Biophysics Reports 23, 100781.
https://doi.org/10.1016/j.bbrep.2020.100781
Štofejová, L., Fazekaš, J., Fazekašová, D., 2021. Analysis of heavy metal content in soil and plants in the dumping ground of magnesite mining factory Jelšava-Lubeník (Slovakia). Sustainability 13, 4508.
https://doi.org/10.3390/su13084508
Wang, J., Feng, X., Anderson, C.W.N., Qiu, G., Ping, L., Bao, Z., 2011. Ammonium thiosulphate enhanced phytoextraction from mercury contaminated soil – Results from a greenhouse study. Journal of Hazardous Materials 186 (1), 119–127. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.10.097
Wang, J., Feng, X., Anderson, C.W., Xing, Y., Shang L., 2012. Remediation of mercury contaminated sites– A review. Journal of Hazardous Materials 221, 1–18. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.04.035
Windham-Myers, L., Fleck, J.A., Ackerman, J.T., Marvin-DiPasquale, M., Stricker C.A. et al., 2014.
Mercury cycling in agricultural and managed wetlands: a synthesis of methylmercury production, hydrologic export, and bioaccumulation from an integrated field study. Science of the Total Environment 484, 221–231. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.01.033
Yuan, W., Wang, X., Lin, C.J., Wu, F., Luo, K., et al., 2022. Mercury uptake, accumulation, and translocation in roots of subtropical forest: implications of global mercury budget. Environmental science & Technology 56 (19), 14154–14165. https://doi.org/10.1021/acs.est.2c04217
Yun, L., Jensen, B.K., Larson, S.R., 2018. Accumulation of metals in native wheatgrasses and wildryes when grown on metal-contaminated soil from three mine sites in Montana. Journal of Agricultural Science and Botany 2, 19–24. https://doi.org/10.35841/2591-7897.2.1.19-24
Zare, L., Ronaghi, A., Ghasemi, R., Zarei, M., Sepehri, M., 2020. External detoxification mechanism of corn plants exposed to cadmium stress. Chemistry and Ecology 36 (8), 733–749. https://doi.org/10.1080/02757540.2020.1777990