Фтор в поверхностных и надмерзлотных водах Центральной Якутии

На основе обобщения результатов гидрохимических работ, выполненных сотрудниками ИМЗ СО РАН с 1984 по 2019 г., выяснено распределение фтора в пресных и слабосолоноватых поверхностных и надмерзлотных водах Центральной Якутии. Оптимальная концентрация фтора в питьевых водах, согласно санитарным требованиям, составляет 0,5–1,0 мг/л при предельно-допустимой 1,2–1,5 мг/л. Избыточное потребление фтора приводит к нарушениям в костномышечной, нейроэндокринной и сердечно-сосудистой системах, а недостаток – к формированию кариеса зубов. Для проведения исследований использованы химические анализы водных проб из поверхностных водотоков и водоемов (479 проб), а также из подземных вод зоны свободного водообмена (375 проб). Установлено, что в водах рек и в подземных водах подрусловых таликов среднее содержание фтора составляет не более 0,3 мг/л и не достигает оптимального уровня для питьевых вод. В водах озер и в таликах под водно-эрозионными и тукулановыми озерами также отмечается дефицит фтора. Однако, в непроточных озерах, в катионном составе воды которых более 50 % приходится на натрий-ион, содержание фтора может превышать 1,5 мг/л, а в водах таликов под непроточными термокарcтовыми озерами его концентрация и вовсе достигает 3,2 мг/л. Насыщение надмерзлотных вод фтором может происходить на участках их разгрузки под влиянием процессов криогенной дезинтеграции водовмещающих пород и метаморфизации химического состава воды при фазовых переходах, которые приводят к выпадению из раствора кальцита, повышению его рН и накоплению фтора.

1. Fordyce F.M., Vrana K., Zhovinsky E., Povoroznuk V., Toth G., Hope B.C., Iljinsky U., Baker J. A health risk assessment for fluoride in Central Europe // Environ. Geochem. Health. 2007. Vol. 29. Р. 83-102. https://doi.org/10.1007/s10653-006-9076-7.

2. Ozsvath D.L. Fluoride and environmental health: a review // Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 2009. Vol. 8. Р. 59- 79. https://doi.org/10.1007/s11157-008-9136-9

3. Донских И.В. Влияние фтора и его соединений на здоровье населения (обзор литературных данных) // Бюллетень ВСНЦ РАМН. 2013. № 3 (91), ч. 1. С. 179-185.

4. WHO (World Health Organization). Guidelines for drinking-water quality: fourth edition incorporating the first addendum. Switzerland, Geneva, 2017. 631 p.

5. Yousefi M., Ghalehaskar S., Asghari F.B., Ghaderpoury A., Dehghani M.H., Ghaderpoori M., Mohammadi A.A. Distribution of fluoride contamination in drinking water resources and health risk assessment using geographic information system, northwest Iran // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2019. Vol. 107. 104408. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2019.104408.

6. Fluoride in Drinking-water. Background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality, World Health Organization. 2004. 17 р. WHO/ SDE/WSH/03.04/96. English only.

7. Aghapour S., Bina B., Tarrahi M.J., Amiri F., Ebrahimi A. Distribution and health risk assessment of natural fluoride of drinking groundwater resources of Isfahan, Iran, using GIS // Environmental Monitoring and Assessment. 2018. Vol. 190. P. 137. https://doi.org/10.1007/s10661-018-6467-z.

8. Калюжная Е.Э., Просеков А.Ю., Волобаев В.П. Генотоксические свойства фторид-иона (обзор литературы) // Гигиена и санитария. 2020. Т. 99, № 3. С. 253-258. https://doi.org/10.33029/0016-9900-202099-3-253-258.

9. Шварцев С.Л., Рыженко Б.Н., Алексеев В.А., Дутова Е.М., Кондратьева И.А., Копылова Ю.Г., Лепокурова О.Е. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода - порода. Т. 2: Система вода - порода в условиях гипергенеза. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. 389 с.

10. Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения. М.: Недра, 1987. 237 с.

11. Лиманцева О.А., Рыженко Б.Н., Черкасова Е.А. Модель формирования фтороносных вод в каменноугольных отложениях Московского артезианского бассейна // Геохимия. 2007. № 9. C. 981-998.

12. Thapa R., Gupta S., Gupta A., Gupta A., Reddy D.V., Kaur H. Geochemical and geostatistical appraisal of fluoride contamination: An insight into the Quaternary aquifer // Science of the Total Environment. 2018. Vol. 640-641, No. 1. P. 406-418. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.05.360.

13. Вернадский В.И. Избранные сочинения. Т. 2. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 615 с.

14. Янин Е.П. Фтор в окружающей среде (распространенность, поведение, техногенное загрязнение) // Экологическая экспертиза. 2007. № 4. C. 2-98.

15. Krauskopf K.B., Bird D.K. Introduction to Geochemistry. New York: McGraw-Hill, 1995. 647 p.

16. Wedepohl K.H. Handbook of geochemistry. Berlin: Springer-Verlag, 1969. Vol. II-l. 442 p.

17. Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 382 с.

18. Turekian K.K. Chemistry of the Earth: Holf, Rinehart and Winston Inc. USA, 1972. 136 p.

19. Химия океана. Т. 1. Химия вод океана. М.: Наука, 1979. 518 с.

20. Гордеев В.В. Речной сток в океан и черты его геохимии. М.: Наука, 1983. 160 с.

21. Гордеев В.В. Новая оценка поверхностного стока растворенных веществ в океан // Докл. АН СССР. 1981. Т. 261, № 5. C. 1227-1230.

22. Аничкина Н.В. Исследования биогеохимии фтора в компонентах геосистем // Научное обозрение. Биологические науки. 2016. № 3. C. 5-23.

23. Brindha K., Elango L. Fluoride in Groundwater: Causes, Implications and Mitigation Measures // Monroy S.D. (Ed.). Fluoride Properties, Applications and Environmental Management. Publisher Nova, 2011. P. 111-136.

24. Subba Rao N. Controlling factors of fluoride in groundwater in a part of South India // Arabian Journal of Geosciences. 2017. Vol. 10, No. 524. https://doi.org/10.1007/s12517-017-3291-7.

25. Malago J., Makoba E., Muzuka A.N.N. Fluoride Levels in Surface and Groundwater in Africa: A Review // American Journal of Water Science and Engineering. 2017. Vol. 3, No. 1. P. 1-17. https://doi.org/10.11648/j.ajwse.20170301.11.

26. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М.: Недра, 1978. 287 с.

27. Филимонова Л.Г. Геохимия фтора в зоне гипергенеза областей многолетней мерзлоты. М.: Наука, 1977. 152 с.

28. Замана Л.В., Усманова Л.И., Усманов М.Т. Эколого-геохимическая оценка подземных вод в окрестностях г. Чита, используемых жителями города для децентрализованного водоснабжения // Вода: химия и экология. 2011. № 12 (42). C. 105-109.

29. Кашин В.К., Афанасьева Л.В., Убугунов Л.Л. Фтор в компонентах ландшафтов Западного Забайкалья // Агрохимия. 2015. № 10. C. 38-49.

30. Анисимова Н.П. Фтор в питьевых водах Центральной Якутии // Труды Сев.-Вост. отд-ния Ин-та мерзлотоведения. Якутск. 1958. Вып. 1. С. 125-133.

31. Анисимова Н.П. Криогидрогеохимические особенности мерзлой зоны. Новосибирск: Наука, 1981. 153 с.

32. Анисимова Н.П., Голованова Т.В. Содержание фтора в подмерзлотных водах Центральной Якутии и методы снижения его концентрации // Геокриологические и гидрогеологические исследования Сибири. Якутск: Кн. изд-во, 1972. С. 158-163.

33. Анисимова Н.П., Павлова Н.А. Гидрогеохимические исследования криолитозоны Центральной Якутии. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2014. 189 с.

34. Павлова Н.А., Федорова С.В. Фтор в пресных и слабосолоноватых водах в области криолитозоны (Центральная Якутия) // Материалы четвертой Всероссийской научной конференции с международным участием «Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами». Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2020. С. 171-174. https://doi.org/10.31554/978-5-7925-0584-1-2020-171-174.

35. Балобаев В.Т., Иванова Л.Д., Никитина Н.М., Шепелев В.В., Ломовцева Н.С., Скутин В.И. Подземные воды Центральной Якутии и перспективы их использования. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2003. 137 с.

36. Джамалов Р.Г., Кричевец Г.Н., Сафронова Т.И. Современные изменения водных ресурсов в бассейне р. Лены // Водные ресурсы. 2012. Т. 39, № 2. С. 147-160.

37. Иванов М.С. Криогенное строение четвертичных отложений Лено-Алданской впадины. Новосибирск: Наука, 1984. 125 с.

38. Жирков И.И. Схема лимногенетической классификации озер Северо-Востока России // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2014. № 34. С. 18-25.

39. Ушницкая Л.А., Пестрякова Л.А., Субетто Д.А., Троева Е.И. Морфометрическая характеристика озер Лено-Амгинского междуречья // Наука и образование. 2014. № 4. С. 71-76.

40. Аржакова С.К., Жирков И.И., Кусатов К.И., Андросов И.М. Реки и озера Якутии: краткий справочник. Якутск: Бичик, 2007. 136 с.

41. Городничев Р.М., Ушницкая Л.А., Ядрихинский И.В., Спиридонова И.М., Колмогоров А.И., Фролова Л.А., Пестрякова Л.П. Морфометрические и гидрохимические особенности водно-эрозионных озер северных рек Якутии // Вестник СВФУ. 2014. Т. 11, № 6. С. 30-37.

42. Анисимова Н.П., Павлова Н.А., Стамбовская Я.В. Химический состав подземных вод таликов долины среднего течения реки Лены // Наука и образование. 2005. № 4. С. 92-96.

43. Шепелев В.В. Подземные воды тукуланов Центральной Якутии // Эоловые образования Центральной Якутии. Якутск: Издание Института мерзлотоведения СО АН СССР, 1981. С. 30-41.

44. Шепелев В.В. Надмерзлотные воды криолитозоны. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2011. 169 с.

45. Pavlova N., Ogonerov V., Danzanova M., Popov V. Hydrogeology of Reclaimed Floodplain in a Permafrost Area, Yakutsk, Russia // Geosciences. 2020. Vol. 10(5). P. 192. https://doi.org/10.3390/geosciences10050192.

46. Анисимова Н.П. Формирование химического состава подземных вод таликов (на примере Центральной Якутии). М.: Наука, 1971. 195 с.

47. Тишин М.И. Геотермические условия формирования подозерных таликов в Центральной Якутии: Автореф. дисс. канд. геол.-мин. наук. М., 1982. 14 с.

48. Бойцов А.В. Особенности режима источников пресных вод Центральной Якутии в свете экологии транспортного строительства // Криолитозона и подземные воды Сибири. Ч. 2. Подземные воды и наледи. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН, 1996. С. 46-62.

49. Мониторинг подземных вод криолитозоны / В.В. Шепелев, A.B. Бойцов, Оберман Н.Г., Петченко М.Ф., Н.П. Анисимова и др. Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2002. 172 с.

50. Лебедева Л.С., Бажин К.И., Христофоров И.И., Абрамов А.А., Павлова Н.А., Ефремов В.С., Огонеров В.В., Тарбеева А.М., Федоров М.П., Нестерова Н.В., Макарьева О.М. Надмерзлотные субаэральные талики в бассейне реки Шестаковка (Центральная Якутия) // Криосфера Земли. 2019. Т. XXIII, № 1. С. 40-50. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-20191(40-50).

51. Pavlova N., Lebedeva L., Efremov V. Lake water and talik groundwater interaction in continuous permafrost, Central Yakutia // E3S Web Conf. 2019. Vol. 98. 07024. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199807024.

52. Аксюк А.М. Режим фтора в глубинных гидротермальных флюидах и приповерхностных водах (экспериментальные исследования): Автореф. дисс. ... докт. геол.-мин. наук. М.: Институт экспериментальной минералогии РАН, 2007. 59 с.

53. Иванов А.В. Криогенная метаморфизация химического состава природных льдов, замерзающих и талых вод. Хабаровск; Владивосток: Дальнаука, 1998. 164 с.

54. Фотиев С.М. Криогенный метаморфизм пород и подземных вод (условия и результаты). Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2009. 279 с.