Т.О. Кошлякова, ЕКОЛОГО-ГЕОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ПОШИРЕННЯ МАНГАНУ У ПІДЗЕМНИХ ВОДАХ УКРАЇНИ

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.45.03.082

УДК 550.4:504.5:546.711:556.3(477)

ЕКОЛОГО-ГЕОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ

ПОШИРЕННЯ МАНГАНУ У ПІДЗЕМНИХ ВОДАХ УКРАЇНИ

Т.О. Кошлякова, канд. геол. наук, старш. дослідник, докторант

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, просп. Акад. Палладіна, 34

E-mail: tatianakoshliakova@gmail.com; orcid: 0000-0001-8551-3531 

Мова: українська

Мінералогічний журнал 2023, 45 (3): 82-96

Анотація: Наведено результати власних гідрогеохімічних досліджень щодо виявлення особливостей розповсюдження мангану у питних підземних водах умовно чистих і техногенно забруднених територій України, а також оцінки впливу характерних для досліджених підземних вод неорганічних лігандів на поведінку Mn2+ залежно від вихідних умов водного середовища. Як умовно чисті території обрано м. Київ, Житомирську, Вінницьку та Рівненську області, техногенно забруднені — Київську та Дніпропетровську області. За вітчизняними і закордонними літературними даними окреслено коло медико-біологічних і токсикологічних властивостей мангану, з’ясовано ключові особливості поширеності елемента у природних водних розчинах і підземних водах. Концентрації мангану та феруму у зразках досліджуваних підземних вод визначено за допомогою високоточного методу масспектрометрії з індуктивно зв’язаною плазмою (ICP-MS). У результаті статистичної обробки досліджуваних вибірок установлено, що медіанний вміст мангану для більшості обстежених територій не перевищує гранично допустимої концентрації. Винятком є підземні води с. Підгірці (Київська область), де концентрація елемента перевищує норматив майже в чотири рази. Порівняльний аналіз зі встановлення залежності між концентраціями мангану та феруму і глибиною водозабірних споруд не показав жодних закономірностей, характерних для непорушених техногенною діяльністю природних вод. Установлено, що найбільші відхилення від фону за манганом характерні для Дніпропетровської області, за ферумом — для Києва. Статистично значимого зв’язку між концентраціям мангану та феруму у обстежених зразках не виявлено, що свідчить про різну геохімічну природу процесів концентрування цих елементів у досліджуваних підземних водах. За допомогою спеціалізованих програмних засобів Hydra і Medusa розраховано форми знаходження мангану в зразках води залежно від рН водного середовища. Отримані співвідношення розчинних форм знаходження елемента для умовно чистих і техногенно забруднених територій України надали змогу встановити, що у воді умовно чистих територій манган мігрує переважно у вигляді вільного іона Mn2+, і значно менше (11 %) — у формі MnSO4. Натомість у межах техногенно забруднених територій ключова роль належить неорганічному ліганду SO42–, співвідношення розчинної сполуки MnSO4 та Mn2+ становить, відповідно, 56 до 44 %. Отримані висновки можуть слугувати основою для виділення критеріїв під час виконання біогеохімічного районування території України.

Ключові слова: гідрогеохімія, підземні води, манган, коефіцієнт концентрації, форми знаходження, умовно чисті території, техногенно забруднені території.

Література:

  1. Aвцын А.П., Жаворонков А.А. Микроэлементозы человека. Москва: Медицина, 1991. 496 с.
  2. Андрусишина І.М., Голуб І.О., Лампека О.Г. Марганець у воді — небезпечний полютант. Київ: Всеукр. водне т-во "WaterNet", 2018. 38 с.
  3. Галла-Бобик С.В., Осійський Е.Й., Сухарев С.М. Моніторинг вмісту феруму та мангану в поверхневих та підземних водах Берегівського району. Наук. вісн. Ужгород. нац. ун-ту. Сер. Хімія. 2005. Вип. 13—14. С. 160—166. URL: https://dspace.uzhnu.edu.ua/jspui/handle/lib/17851 (дата звернення: 03.04.2023).
  4. Кондратюк В.А. Микроэлементы, значимость для здоровья в питьевой воде малой минерализации. Гигиена и санитария. 1989. 2. С. 81—82.
  5. Крюченко Н.О., Жовинський Е.Я., Папарига П.С., Жук О.А., Кухар М.В. Хімічний склад води з джерел Карпатського біосферного заповідника. Мінерал. журн. 2022. 44, № 4. C. 61—72. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.44.04.061
  6. Кураєва І.В., Кошлякова Т.О., Азімов О.Т., Злобіна К.С., Хрущов Д.П. Геохімічна трансформація об’єктів довкілля в межах полігонів захоронення твердих побутових відходів (на прикладі міста Києва). Геохімія техногенезу. 2021. Вип. 6(34). С. 113—122. http://doi.org/10.15407/geotech2021.34.113
  7. Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1985. 268 с.
  8. Лютай Г.Ф. Влияние минерального состава питьевой воды на здоровье населения. Гигиена и санитария. 1992. 1. С. 13—15.
  9. Мамченко А.В., Кий Н.Н., Якупова И.В., Чернова Л.Г., Дешко И.И. Mарганец в питьевой воде и методы его удаления. URL: https://cleanwater.org.ua/marhanets-v-pytevoj-vode-y-metodyi-eho-udalenyya/ (дата звернення: 03.04.2023).
  10. Мезенцева Н.І., Батиченко С.П., Мезенцев К.В. Захворюваність і здоров’я населення в Україні: суспільно-географічний вимір. Київ: Прінт Сервіс, 2018. 136 с.
  11. Мельник Л.О. Наукові засади видалення токсичних мікрокомпонентів мангану, бору, арсену в процесах мембранного опріснення: автореф. дис. ... д-ра хім. наук. Київ, 2016. 42 c.
  12. Мінеральні ресурси України. URL: http://minerals-ua.info/golovna/vodi-pidzemni (дата звернення: 03.04.2023).
  13. Національна доповідь про якість питної води та стан питного водопостачання в Україні у 2021 році. Київ, 2022. 326 с. URL: https://www.minregion.gov.ua/wp-content/uploads/2022/12/naczionalna-dopo... (дата звернення: 03.04.2023).
  14. Рудько Г. Медична геологія — новий напрям розвитку науки та практики. Геолог України. 2012. 4. С. 48—51.
  15. Синицына О.О., Плитман С.И., Амплеева Г.П., Гильденскиольд О.А., Ряшенцева Т.М. Эссенциальные элементы и их нормирование в питьевой воде. Анализ риска здоровью. 2020. 3. С. 30—38. https://doi.org/10.21668/health.risk/2020.3.04
  16. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. Москва: Мир, 2004. 538 с.
  17. Чарний Д., Шевченко О., Нестеровський В. Склад і властивості мінеральних новоутворень на фільтраційному субстраті при очищенні підземних вод від заліза і марганцю. Вісн. Київ. нац. ун-ту ім. Тараса Шевченка. Сер. Геологія. 2018. 83(4). С. 84—90. http://doi.org/10.17721/1728-2713.83.12
  18. Chakraborty Tapos Kumar, Ghosh Gopal Chandra, Ghosh Prianka, Jahan Israt, Zaman Samina, Islam Md. Shahnul, Hossain Md Ripon, Habib Ahsan, Biswas Biplab, Sultana Naznin, Khan Abu Shamim. Arsenic, iron, and manganese in groundwater and its associated human health risk assessment in the rural area of Jashore, Bangladesh. J. Water and Health. 2022. 20(6). P. 888—902. https://doi.org/10.2166/wh.2022.284
  19. Golekar R.B., Patil S.N., Baride M.V. Human health risk due to trace element contamination in groundwater from the Anjani and Jhiri river catchment area in northern Maharashtra, India. Earth Sci. Res. Journ. 2013. 17(1). P. 17—23. URL: http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1794-6190201... (дата звернення: 03.04.2023).
  20. Guidelines for drinking-water quality: fourth edition incorporating the first and second addenda. Geneva: World Health Organization. 2022. 614 p. URL: https://www.who.int/publications/i/item/9789240045064 (дата звернення: 03.04.2023).
  21. Hem John D. Study and Interpretation of the Chemical Characteristics of Natural Water: The monograph. Alexandria: United States Geological Survey. 1985. 272 p. URL: https://pubs.usgs.gov/wsp/wsp2254/pdf/wsp2254a.pdf (дата звернення: 03.04.2023).
  22. Homoncik Sally C., MacDonald Alan M., Heal Kate V., Dochartaigh Brighid É.Ó, Ngwenya Bryne T. Manganese concentrations in Scottish groundwater. Sci. Total Environ. 2010. 408, Iss. 12. P. 2467—2473. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2010.02.017
  23. Hussain Sajjad, Habib-Ur-Rehman Muhammad, Khanam Tasawar, Sheer Abbas, Kebin Zhang, Jianjun Yang. Health Risk Assessment of Different Heavy Metals Dissolved in Drinking Water. Int. J. Environ. Res. and Public Health. 2019. 16(10). P. 1737. https://doi.org/10.3390/ijerph16101737
  24. Koshliakova T., Zlobina K., Kuraieva I. Ecological and geochemical aspects of interlayer water use for potable water supply of urban population: a case study in the Dnieper-Donetsk aquifer system, Ukraine. Acta Geochim. 2023. P. 1—17. https://doi.org/10.1007/s11631-023-00604-y
  25. Kousa Anne, Komulainen Hannu, Hatakka Tarja, Backman Birgitta, Hartikainen Sirpa. Variation in groundwater manganese in Finland. Environ. Geochem. and Health. 2021. 43. P. 1193—1211. https://doi.org/10.1007/s10653-020-00643-x
  26. Manganese in Minnesota’s Groundwaters: Emphasizing the Health Risks of Manganese in Drinking Water. Minnesota: Minnesota Ground Water Association. 2015. 37 p. URL: https://www.mgwa.org/documents/whitepapers/01_manganese/Manganese_in_Min... (дата звернення: 03.04.2023).
  27. Mitsch W.J., Gosselink J.G. Wetlands: The monograph. Hoboken: John Wiley and Sons. 2007. 30 p. URL: https://download.e-bookshelf.de/download/0000/5929/20/L-G-0000592920-000... (дата звернення: 03.04.2023).
  28. Nadaska G., Lesny J., Michalik, I. Environmental Aspect of Manganese Chemistry. Health and Environ. Journ. 2010. P. 1—16. URL: http://heja.szif.hu/ENV/ENV-100702-A/env100702a.pdf (дата звернення: 03.04.2023).
  29. Wilson D.E. Surface and complexation effects on the rate of Mn (II) oxidation in natural waters. Geochim. et Cosmochim. Acta. 1980. 44(9). P. 1311—1317. https://doi.org/10.1016/0016-7037(80)90091-5
  30. Zhang Zhihao, Xiao Changlai, Adeyeye Oluwafemi, Yang Weifei, Liang Xiujuan. Source and Mobilization Mechanism of Iron, Manganese and Arsenic in Groundwater of Shuangliao City, Northeast China. Water. 2020. 12(2). P. 534. https://doi.org/10.3390/w12020534

PDF

Ukrainian