Об альтернативном экономичном подходе к определению высоких концентраций подвижных форм тяжелых металлов (на примере исследований экологического вреда отходов горно-металлургических предприятий)

В статье рассматривается новая простая и недорогая методика определения высоких концентраций водорастворимых форм тяжелых металлов с помощью неразрушающего химико-аналитического метода – рентгенофлуоресцентного анализа. Особенность методики в том, что, в отличие от стандартных подходов, в которых с помощью трудоемких и дорогостоящих методик с кислотным разложением проб (атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, атомно-абсорбционной спектрометрии) исследуются концентрации поллютантов, перешедшие в раствор (что требует анализа водных вытяжек), в данном случае изучаются изменения концентраций в твердом остатке проб на фильтрах через определенные интервалы времени, что позволяет применять для анализа более экономичный метод рентгенофлуоресцентного анализа. Эффективность методики показана на примере исследований миграции меди и свинца в техногенных отходах, сформированных комплексным воздействием горноперерабатывающей и металлургической промышленности на одном из объектов в Иркутской области. Приведено сопоставление определения концентраций с помощью рентгенофлуоресцентного анализа и атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Показано, что результаты исследований абсолютно сопоставимы, при этом трудоемкость и стоимость предлагаемого подхода, а также требования к квалификации персонала, выполняющего пробоподготовку и анализ, существенно ниже. Предлагаемый способ позволяет оценить возможность миграции токсикантов в различных условиях – от краткосрочного воздействия атмосферных осадков до продолжительных воздействий воды. Представленные результаты визуализации позволяют быстро категорировать пробы по особенностям протекания процесса вымывания водорастворимых форм.

1. Кузнецова О.В., Качор О.Л., Матюхин И.А., Икрамов З.Л., Паршин А.В. Экспрессный рентгенофлуоресцентный анализ как современная альтернатива традиционным спектральным методам при решении задач геохимических // Науки о Земле и недропользование. 2023. Т. 46. № 4. С. 390–401. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2023-46-4-390-401. EDN: XMXYIB.

2. Аветисян С.Р., Бураева Е.А., Новиковский Н.М. Элементный состав некоторых горных и степных почв Юга европейской части России // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2017. № 3-1. С. 62–68. EDN: ZOKXJX.

3. Яценко Е.А., Гольцман Б.М., Трофимов С.В., Лазоренко Г.И. Переработка золошлаковых отходов сжигания угольных топлив на ТЭЦ Арктической зоны России с получением пористых геополимерных материалов // Теплоэнергетика. 2022. № 8. С. 72–81. https://doi.org/10.56304/S0040363622070104. EDN: VSDYWE.

4. Таланова В.Н., Лепендина О.Л., Китаева Д.Х., Кабаева Н.М., Таказова Р.У., Буяновская А.Г. Экспресс-метод рентгенофлуоресцентного анализа интеркаляционных соединений на содержание кобальта и молибдена // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 8. С. 12–18. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2021-87-8-12-18. EDN: CLYXSG.

5. Лолаев А.Б., Гурбанов А.Г., Дзебоев С.О., Оганесян А.Х., Илаев В.Э. Оценка степени загрязнения тонкодисперсным материалом с ложа Мизурского хвостохранилища почв, равнин, сельхозугодий Алагирского района // НТК-2016. Научно-техническая конференция обучающихся и молодых ученых СКГМИ (ГТУ) (г. Владикавказ, 5 июля 2016 г.). Владикавказ: Изд-во СКГМИ (ГТУ), 2016. С. 36–38. EDN: WIKJZZ.

6. Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А., Назаров Б.И., Мадвалиев У., Давлатшоев Т. Элементный состав почв и пылевого аэрозоля юго-центральной части Таджикистана // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 3. С. 246–255. EDN: TJAFTH.

7. Дьякова Н.А. Содержание тяжелых металлов и мышьяка в почвах некоторых агроценозов Воронежской области // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2025. № 3. С. 25–32. https://doi.org/10.5281/zenodo.17563615. EDN: RSWHWH.

8. Аристархова Е.В., Петренко Д.Б. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве г. Воскресенска // Развитие естественных наук и образования в России. Химия, биология, география, экология, образование: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции памяти ученого-энциклопедиста Д.И. Менделеева (г. Мытищи, 16 февраля 2024 г.). М.: Государственный университет просвещения, 2024. С. 8–11. EDN: FBJTBC.

9. Кошельков А.М., Майорова Л.П., Кузнецова А.А. Оценка уровня загрязнения тяжелыми металлами почв Ванино-Токинской агломерации // Философия современного природопользования в бассейне реки Амур: материалы ХI научно-практической конференции c международным участием (г. Хабаровск, 28 апреля 2022 г.). Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2022. Вып. 11. С. 64–69. EDN: SVZDZY.

10. Неведров Н.П., Борисичев О.А. Геоинформационное моделирование распределения тяжелых металлов в почвах города Курска // Auditorium. 2017. № 3. С. 36–45. EDN: ZQIVFT.

11. Гололобова А.Г. Исследование пространственного распределения микроэлементов в почвах методом многомерного статистического анализа (на примере территории Далдынского кимберлитового поля, Северо-Западная Якутия) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2023. Т. 334. № 3. С. 89–103. https://doi.org/10.18799/24131830/2023/3/3875. EDN: TGRUNK.

12. Колобов А.П. Распределение подвижных форм тяжелых металлов в горизонтах почв южной тайги (Тюменская область) // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2025. № 2. С. 142–148. https://doi.org/10.17308/geo/1609-0683/2025/2/142-148. EDN: TTCTDT.

13. Толкач О.В. Мониторинг распределения по профилю почв сосновых насаждений г. Первоуральска (Свердловская область) ионов меди, свинца и цинка в зоне техногенного воздействия // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2022. Т. 32. № 3. С. 303–311. https://doi.org/10.35634/2412-9518-2022-32-3-303-311. EDN: FVJWLH.

14. Толкачев Г.Ю., Ильина Т.А., Абакумова Н.В., Родькина И.А. Содержание и распределение тяжелых металлов в донных отложениях плесов Иваньковского водохранилища // Мелиорация и водное хозяйство. 2023. № 1. С. 7–11. https://doi.org/10.32962/0235-2524-2023-1-7-11. EDN: NRYJKR.

15. Ашурбекова Т.Н., Мусинова Э.М. Изучение загрязнения почвы тяжелыми металлами и оценка связи этого загрязнения с онкологическими заболеваниями // Самарский научный вестник. 2018. Т. 7. № 4. С. 10–14. https://doi.org/10.24411/2309-4370-2018-14101. EDN: VNQOZE.

16. Коняев И.С., Прокопенко И.В., Сулиманкина М.Г. Миграции тяжелых металлов в зависимости от элементов рельефа // Антропогенная трансформация природной среды. 2010. № 1. С. 381–386. EDN: WKXEAP.

17. Качор О.Л., Трусова В.В., Гантимурова С.А., Горячев И.Н., Икрамов З.Л., Паршин А.В. 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. 2024. Т. 47. № 1. С. 66–89. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2024-47-1-66-89. EDN: LPXNLT.

18. Качор О.Л., Паршин А.В., Трусова В.В. Комплексный подход к геоэкологической оценке объектов накопленного вреда // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 4. С. 65–71. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-4-065-071. EDN: ADEBVY.