Состав, формы нахождения и оценка биологической значимости микроэлементов в водах родников Щелковского округа (Московская область)

Впервые проведено комплексное исследование микроэлементного состава вод 12 родников Щелковского городского округа Московской области. На основе определения содержания микроэлементов выполнен корреляционный анализ, позволивший выявить ассоциации элементов и предположить природные и техногенные источники их поступления. С помощью термодинамического моделирования (Visual MINTEQ) оценены формы переноса микроэлементов и показано, что миграция Cu, Pb и Cd контролируется содержанием растворенного органического вещества, с которым они образуют устойчивые комплексы (до 99 %). Для кадмия также выявлена значимая роль хлоридных комплексов (до 7,5 %), что указывает на повышение его миграционной способности вследствие техногенного загрязнения. Установлено, что содержания микроэлементов не превышают предельно допустимых концентраций, за исключением марганца (до 4,5 раз в некоторых родниках). Оценка биологической значимости показала, что родниковые воды не являются стабильным источником эссенциальных микроэлементов для человека, а их вклад в суточную норму потребления невысок (максимум 25% для Cr). В целом, полученные результаты свидетельствуют об удовлетворительном состоянии вод, однако повышенные содержания Mn в отдельных родниках и присутствие подвижных форм Cd требуют внимания к контролю их состава.

1. Барвиш М.В., Шварц А.А. Новый подход к оценке микрокомпонентного состава подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения // Геоэкология. 2000. № 5. С. 467–473.

2. Вагнер Б.Б. Манучарянц Б.О. Геология, рельеф и полезные ископаемые Московского региона: Учебное пособие по курсу «География и экология Московского региона». М.: МГПУ, 2003. 92 с.

3. Генеральный план городского округа Щелково Московской области. Т. 2: Охрана окружающей среды. URL: https://shhyolkovo.ru/normativnye-dokumenty/arkhitektura-i-gradostroitelstvo/utverzhdennyy-generalnyyplan-gorodskogo-okruga-shchyelkovo (дата обращения: 15.03.2024).

4. Гусарова Д.С., Яблонская Д.А., Филатова О.Р. и др. Комплексная оценка качества родниковых вод Щелковского городского округа (Московская область) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2026. № 1. С. 118–130.

5. Душкина Е.В., Дударев А.А, Сладкова Ю.Н. и др. Содержание металлов в водоисточниках и питьевой воде в промышленных городах Мурманской // Мед. труда и пром. экол. 2015. № 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/soderzhanie-metallov-v-vodoistochnikah-i-pitievoyvode-v-promyshlennyh-gorodah-murmanskoy-oblasti (дата обращения: 05.11.2024).

6. Еремина И.Д., Чубарова Н.Е., Алексеева Л.И., Суркова Г.В. Кислотность и химический состав осадков на территории Московского региона в теплый период года // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2014. № 5. С. 3–11.

7. Кошелева Ю.А., Тимофеева Я.О. Стронций (Sr) и ванадий (V) в пахотных почвах при длительном внесении удобрений // Аграрный вестник Урала, 2018. № 7. С. 143–151.

8. Липатникова О.А., Лубкова Т.Н., Яблонская Д.А. и др. Состав и формы нахождения элементов в воде родников южной части городского округа Балашиха (Московская область) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2023. № 2. С. 139–151.

9. Лозовик П.А., Морозов А.К., Зобков М.Б. и др. Аллохтонное и автохтонное органическое вещество в поверхностных водах Карелии // Водные ресурсы. 2007. Т. 34, № 2. С. 225–237.

10. Методические рекомендации MP 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации», утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 22.07.2021

11. Моисеенко К.Б., Малик Н.А. Оценка суммарной массы выбросов вулканического пепла с использованием моделей атмосферного переноса // Вулканология и сейсмология. 2015. № 1. С. 35–55

12. ОДМ 218.6.021–2019 Методические рекомендации по применению чистых низкотемпературных противогололедных материалов для зимнего содержания автомобильных дорог. М.: Федеральное дорожное агентство Росавтодор, 2019. 52с.

13. Позднякова И.А., Кожевникова И.А., Костикова И.А., Томс Л.С. Оценка условий взаимосвязи водоносных горизонтов на основе крупномасштабного картирования геологического строения и гидрогеологических условий г. Москвы // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2012. № 6. С. 527–539.

14. Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Сорбционные процессы при загрязнении подземных вод тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Кадмий // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. 2012. № 99. 110 с.

15. Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Сорбционные процессы при загрязнении подземных вод тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Цинк // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. 2014. № 102. 99 с.

16. Савенко А.В., Савенко В.С., Покровский О.С. Микроэлементы в водах родников Москвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2020. № 1. С. 69–80.

17. СанПиН 1.2.3685-21. (Зарегистрировано в Минюсте России 29.01.2021 № 62297). Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: https://docs.cntd.ru/document/573536177 (дата обращения: 22.02.2023).

18. Судник А.В., Вознячук И.П. Последствия воздействия загрязнения придорожных территорий компонентами солевых реагентов на экологическое состояние почвы и растений в лесных биогеоценозах // Лесной вестник / Forestry bulletin. 2020. Т. 24, № 6. С. 83–95.

19. Суркова Г.В., Еремина И.Д., Мордкович П.А. О влиянии крупномасштабного атмосферного переноса на химический состав и количество атмосферных осадков в центре европейской территории России // Метеорология и гидрология. 2010. № 4. С. 36–44.

20. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. 2-е изд., исправл. и доп. М.: Недра, 1998. 366 с.

21. Яшунский Ю.В., Новиков И.А., Шкурский Б.Б. и др. Аутигенный калиевый полевой шпат из известняков верхнего карбона Московской области // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический. 2016. Т. 91, № 6. С. 49–61.

22. Яшунский Ю.В., Шкурский Б.Б. Аутигенный санидин из терригенных отложений верейского подъяруса среднего карбона на юге Московской синеклизы // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический. 2021. Т. 96, № 5–6. С. 42–51.

23. Akhtar N., Syakir Ishak M.I., Bhawani S.A., Umar K. Various natural and anthropogenic factors responsible for water quality degradation: A review // Water. 2021. Т. 13, № 19. С. 2660–2695.

24. Anderson R.A., Bryden N.A., Polansky M.M., Gautschi K. Dietary chromium effects on tissue chromium concentrations and chromium absorption in rats // The Journal of Trace Elements in Experimental Medicine: The Official Publication of the International Society for Trace Element Research in Humans. 1996. Т. 9, № 1. С. 11–25.

25. Brownley K.A., Von Holle A., Hamer R.M., et al. A double-blind, randomized pilot trial of chromium picolinate for binge eating disorder: results of the Binge Eating and Chromium (BEACh) study // Journal of psychosomatic research. 2013. Т. 75, № 1. С. 36–42.

26. Böhlke J.K. Groundwater recharge and agricultural con tamination // Hydrogeology Journal. 2002. Т. 10, № 1. С. 153–179.

27. Саsovа K., Černý J., Száková J., Balík J., et al. Cadmium balance in soils under different fertilization managements including sewage sludge application // Plant, Soil and Environment. 2009. Т. 55, № 8. С. 353–361.

28. Chaudhry F.N., Malik M.F. Factors affecting water pollution: a review // J. Ecosyst. Ecography. 2017. Т. 7, № 1. С. 225–231.

29. Christensen J.B., Botma J.J., Christensen T.H. Complexation of Cu and Pb by DOC in polluted groundwater: a comparison of experimental data and predictions by computer speciation models (WHAM and MINTEQA2) // Water Research. 1999. Т. 33, № 15. С. 3231–3238.

30. Edet A., Worden R.H. Monitoring of the physical parameters and evaluation of the chemical composition of river and groundwater in Calabar (Southeastern Nigeria) // Environmental monitoring and assessment. 2009. Т. 157, № 1. С. 243–258.

31. Press R.I., Geller J., Evans G.W. The effect of chromium picolinate on serum cholesterol and apolipoprotein fractions in human subjects // Western Journal of Medicine. 1990. Т. 152, № 1. С. 41.

32. Gustafsson J.P. Visual MINTEQ 3.0 user guide // KTH, Department of Land and Water Recources, Stockholm, Sweden. 2011. Т. 550.

33. Jeejeebhoy K., Chu R., Marliss E., Greenberg G., et al. Chromium deficiency, glucose intolerance, and neuropathy reversed by chromium supplementation, in a patient receiving long-term total parenteral nutrition // The American Journal of Clinical Nutrition. 1977. Т. 30, № 4. С. 531–538.

34. Kozisek F. Health risks from drinking demineralised water // Nutrients in drinking water. 2005. Т. 1, № 1. С. 148–163.

35. Kubier A., Wilkin R.T., Pichler T. Cadmium in soils and groundwater: A review // Applied geochemistry. 2019. Т. 108. С. 104388.

36. L’Azou B., Passagne I., Mounicou S., et al. Comparative cytotoxicity of cadmium forms (CdCl2, CdO, CdS micro-and nanoparticles) in renal cells //Toxicology Research. 2014. Т. 3, № 1. С. 32–41.

37. Linnik P.N., Zhezherya V.A. Titanium in natural surface waters: The content and coexisting forms // Russian journal of general chemistry. 2015. Т. 85, № 13. С. 2908–2920.

38. Masharani U., Gjerde C., McCoy S., et al. Chromium supplementation in non-obese non-diabetic subjects is associated with a decline in insulin sensitivity. MC Endocrine Disorders 2012, 12:31.

39. Pombo S.A., Kleikemper J., Schroth M.H., et al. Field-scale isotopic labeling of phospholipid fatty acids from acetate-degrading sulfate-reducing bacteria // FEMS microbiology ecology. 2005. Т. 51, № 2. С. 197–207.

40. Rayman M.P. Selenium and human health // The Lancet. 2012. Т. 379, № 9822. С. 1256–1268.

41. Regan S., Hynds P., Flynn R. An overview of dissolved organic carbon in groundwater and implications for drinking water safety // Hydrogeology Journal. 2017. Т. 25, № 4. С. 959–967.

42. Rehder D. The role of vanadium in biology // Metallomics. 2015. Т. 7, № 5. С. 730–742.

43. Roohani N., Hurrell R., Kelishadi R., Schulin R. Zinc and its importance for human health: An integrative review // Journal of research in medical sciences: the official journal of Isfahan University of Medical Sciences. 2013. Т. 18, № 2. С. 144.

44. Schwarzenbach R.P., Escher B.I., Fenner K., et al. The challenge of micropollutants in aquatic systems // Science. 2006. Т. 313, № 5790. С. 1072–1077.

45. Vink J.P.M. van Zomeren А., Dijkstra J.J., Comans R.N.J., et al. When soils become sediments: Large-scale storage of soils in sandpits and lakes and the impact of reduction kinetics on heavy metals and arsenic release to groundwater // Environmental pollution. 2017. Т. 227. С. 146–156.

46. Weggler-Beaton K., McLaughlin M.J., Graham R.D. Salinity increases cadmium uptake by wheat and Swiss chard from soil amended with biosolids // Soil Research. 2000. Т. 38, № 1. С. 37–46.