nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2026-3-28-39nuc-1026Research ArticleСтатьиОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ РУЧЬЯ КАРАБУЛАК СЕМИПАЛАТИНСКОГО ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ПОЛИГОНАDISTRIBUTION FEATURES OF TRACE ELEMENTS IN BOTTOM SEDIMENTS OF THE KARABULAK STREAM, SEMIPALATINSK TEST SITEДюсембаеваМ. Т.DyusembayevaM. Т.

Курчатов

Kurchatov

https://orcid.org/0000-0002-2367-6498ТашекА. Ж.TashekovaA. Zh.

Курчатов

Kurchatov

zhymanova.13@mail.ruСальменбаевС. Е.SalmenbaeyvS. Е.

Курчатов

Kurchatov

СмирновС. Д.SmirnovS. D.

Курчатов

Kurchatov

НургайсиноваН. К.NurgaisinovaN. K.

Курчатов

Kurchatov

Филиал «Институт радиационной безопасности и экологии» РГП НЯЦ РККазахстанBranch of the Institute of Radiation Safety and Ecology, National Nuclear Center of the Republic of KazakhstanKazakhstan202616102026032839Copyright © Дюсембаева М.Т., Ташек А.Ж., Сальменбаев С.Е., Смирнов С.Д., Нургайсинова Н.К., 20262026Дюсембаева М.Т., Ташек А.Ж., Сальменбаев С.Е., Смирнов С.Д., Нургайсинова Н.К.Dyusembayeva M.Т., Tashekova A.Z., Salmenbaeyv S.Е., Smirnov S.D., Nurgaisinova N.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/1026

В настоящей работе приведены результаты изучения особенностей распределения микроэлементов и их форм присутствия в донных осадках ручья Карабулак, расположенного на территории горного массива Дегелен Семипалатинского испытательного полигона. Отбор образцов донных осадков осуществлялся в 19 пунктах, охватывающих основное русло водотока и четыре его притока. Для установления форм присутствия химических элементов использован метод последовательного экстрагирования, обеспечивающий разделение элементов на водорастворимую, обменную, слабоспецифически сорбированную, связанную с органическим веществом, ассоциированную с оксидами и гидроксидами железа и марганца, а также остаточную фракцию. Количественное определение элементов выполнено методами ICP-MS и ICP-AES. Установлено, что содержание микроэлементов в донных отложениях характеризуется значительной пространственной неоднородностью, обусловленной гидрологическими особенностями ручья и техногенным воздействием территории бывшего полигона. Выявлены превышения кларковых значений для ряда элементов, прежде всего для урана, бериллия, молибдена и кадмия. Наиболее высокие концентрации Be, Sr и Cd отмечены в верхнем течении ручья, тогда как содержание Mo и U возрастает в нижнем течении. Показано, что уран в донных отложениях основного русла преимущественно находится в водорастворимой форме, что свидетельствует о его высокой миграционной способности и потенциальной экологической опасности.

This article presents the results of a study of the spatial distribution and occurrence forms of trace elements in the bottom sediments of the Karabulak Stream, located within the Degelen Mountains of the Semipalatinsk Test Site. Bottom sediment samples were collected at 19 points along the main stream channel and its four tributaries. A sequential extraction method was used to determine the occurrence forms of chemical elements. This method allows for the isolation of water-soluble, exchangeable, weakly specifically sorbed, organic matter-bound, iron and manganese oxideand hydroxide-bound, and residual forms. Quantitative determination of elements was performed using ICP-MS and ICP-AES. It was established that the distribution of trace elements in the bottom sediments is characterized by significant spatial heterogeneity due to the hydrological characteristics of the stream and the anthropogenic impact of the former test site. Exceedances of Clarke values were detected for a number of elements, primarily uranium, beryllium, molybdenum, and cadmium. The highest concentrations of Be, Sr, and Cd were observed in the upper reaches of the stream, while Mo and U contents increased in the lower reaches. Uranium in the bottom sediments of the main channel was shown to be predominantly in a watersoluble form, indicating its high migration capacity and potential environmental hazard.

донные отложениямикроэлементыпоследовательное экстрагированиепространственное распределениетяжёлые металлыуранредкоземельные элементыСемипалатинский испытательный полигонbottom sedimentstrace elementssequential extractionspatial distributionheavy metalsuraniumrare earth elementsSemipalatinsk Test SiteИсследование финансировалось Агентством Республики Казахстан по атомной энергии в рамках научно-технической программы «Развитие атомной энергетики в Республике Казахстан» (ИРН – BR24792713), а также за счет грантового финансирования AP19576259 «Экологическая оценка малых рек как показатель трансформации геосистем горнодобывающих районов Восточного Казахстана»ReferencesДюсембаева М.Т. Эколого-геохимические особенности некоторых водных объектов Семипалатинского испытательного полигона / М.Т. Дюсембаева, Н.Ж. Мухамедияров, Г.М. Есильканов, А.Ж. Ташекова, А.О. Айдарханов. – Курчатов : ИД «Интеллект», 2023. – 268 с.Dyussembayeva M.T., Mukhamediyarov N.Zh., Yesilkanov G.M., Tashekova A.Zh., Aidarkhanov A.O. Ecological and geochemical features of some water bodies of the Semipalatinsk Test Site. Kurchatov: Intellectual Publishing House; 2023. 268 p.Березин С.А. и др. Мирные ядерные взрывы на территории Казахстана // Вестник НЯЦ РК. – 2001. – №7(3). – С. 57-62.Berezin S.A., et al. Peaceful nuclear explosions on the territory of Kazakhstan. Bulletin of the National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan. 2001; 7(3): 57–62.Батырбеков Э.Г., Айдарханов А.О., Витюк В.А. и др. Комплексное радиоэкологическое обследование Семипалатинского испытательного полигона: монография. – Курчатов, 2021. – 340 с.Batyrbekov E.G., Aidarkhanov A.O., Vityuk V.A., et al. Comprehensive radioecological survey of the Semipalatinsk Test Site. Kurchatov; 2021. 340 p.Айдарханова А.К., Лукашенко С.Н., Коростелева С.В. Исследование сорбционных свойств грунтов участка ручья Карабулак // «Вестник НЯЦ РК». – 2015 – №1 (61). – с. 75-84Aidarkhanova A.K., Lukashenko S.N., Korosteleva S.V. Study of sorption properties of soils in the Karabulak stream area. Bulletin of the National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan. 2015; 1(61): 75–84.Торопов А.С., Рихванов Л.П., Есильканов Г.М. Пространственное распределение форм нахождения радионуклидов в воде ручья Карабулак Семипалатинского испытательного полигона // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. –2017. –Т. 328. –No 12. –С. 6–15. URL: http://izvestiya.tpu.ru/archive/article/ view/1954Toropov A.S., Rikhvanov L.P., Yesilkanov G.M. Spatial distribution of radionuclide occurrence forms in the water of the Karabulak stream of the Semipalatinsk Test Site. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2017; 328(12): 6–15. Available at: http://izvestiya.tpu.ru/archive/article/view/1954Р.Г. Ермакова, А.К. Айдарханова, Ж.Е. Тлеуканова, А.С. Мамырбаева Исследование вертикального распределения техногенных радионуклидов в донных отложениях водотоков площадки «Дегелен» // «Вестник НЯЦ РК». – 2024 – №4 (61). – с. 128-137 https://doi.org/10.52676/1729-7885-2024-4-128-137Ermakova R.G., Aidarkhanova A.K., Tleukanova Zh.E., Mamyrbayeva A.S. Study of vertical distribution of technogenic radionuclides in bottom sediments of watercourses of the Degelen site. Bulletin of the National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan. 2024; 4: 128–137. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2024-4-128-137Геохимический фон СИП. Микроэлементы в почвах участков, прилегающих к горному массиву Дегелен» /А.А. Амиров, С.Н. Лукашенко, С.Б. Субботин, В.Д. Кириллов, В.П. Солодухин, Н.М. Бердинова, Д.А. Желтов // Актуальные вопросы ра-диоэкологии Казахстана: Вып. 2 Сборник трудов Института радиационной безопасности и экологии за 2007–2009 гг. –Павлодар: Дом печати, 2010. –С. 451–460.6.Amirov A.A., Lukashenko S.N., Subbotin S.B., Kirillov V.D., Solodukhin V.P., Berdinova N.M., Zheltov D.A. Geochemical background of the Semipalatinsk Test Site: trace elements in soils of areas adjacent to the Degelen mountain massif. In: Current issues of radioecology of Kazakhstan. Issue 2. Pavlodar: Dom Pechati; 2010. p. 451–460.Шакенов Е.З., Дюсембаева М.Т, Лукашенко С.Н., Темиржанова А.Е., Есилькано Г.М., Мухамедияров Н.Ж. Пространственное распределение химических элементов в водотоке штольни 504 площадки «Дегелен» // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. No 9. 70–83 и др.Shakenov E.Z., Dyussembayeva M.T., Lukashenko S.N., Temirzhanova A.E., Yesilkanov G.M., Mukhamediyarov N.Zh. Spatial distribution of chemical elements in the watercourse of adit 504 at the Degelen site. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2020; 331(9): 70–83.Есильканов Г.М. Оценка элементного состава воды ручья Карабулак (площадка «Дегелен» бывшего Семипалатинского испытательного полигона) / Г. М. Есильканов, Н. Ж. Мухамедияров ; науч. рук. Л.П. Рихванов ; М.Т. Койгельдинова // Творчество юных – шаг в успешное будущее : материалы VIII Всероссийской научной студенческой конференции с элементами научной школы имени профессора М.К. Коровина, г. Томск, 23-27 ноября 2015 г. – Томск : Издво ТПУ, 2015. – [С. 239-240].Yesilkanov G.M., Mukhamediyarov N.Zh. Assessment of the elemental composition of water in the Karabulak stream (Degelen site of the former Semipalatinsk Test Site). In: Creativity of Youth – Step to a Successful Future: Proceedings of the VIII All-Russian Scientific Student Conference. Tomsk: Tomsk Polytechnic University Publishing House; 2015. p. 239–240.Tessier A, Rapin F., Garignan R. Trace metals in oxic lake sediments: possible adsorption onto iron oxyhydroxides // Gechim.et Cosmochim. Acta. 1985. Vol.49, N1.Tessier A., Rapin F., Garignan R. Trace metals in oxic lake sediments: possible adsorption onto iron oxyhydroxides. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1985; 49(1).Ладонин Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах – проблемы и методы изучения // Почвоведение. – 2002. – № 6. – С. 682-692.Ladonin D.V. Heavy metal compounds in soils: problems and methods of study. Eurasian Soil Science. 2002; (6): 682–692.Ю.С. Восель, В.Д. Страховенко, И.В. Макарова «Формы нахождения урана в озерных донных отложениях разного типа. Байкальский регион» // Материалы IV Международной конференции, г. Томск, 4-8 июня 2013г. – С. 130-134.Vosel Yu.S., Strakhovenko V.D., Makarova I.V. Forms of uranium occurrence in lake bottom sediments of different types: Baikal region. In: Proceedings of the IV International Conference. Tomsk; 4–8 June 2013. p. 130–134.Ладонин Д.В. Формы соединений тяжелых металлов в техногенно-загрязненных почвах. Диссертация на соискание ученной степени доктора биологических наук. Москва ¬ 2016.Ladonin D.V. Forms of heavy metal compounds in technogenically contaminated soils. Doctoral Dissertation. Moscow; 2016.Н.А. Григорьев – Среднее содержание химических элементов в горных породах, слагающих верхнюю часть континентальной коры. –Геохимия, 2003. – №7. – с. 785-792.Grigoriev N.A. Average content of chemical elements in rocks composing the upper continental crust. Geochemistry International. 2003; (7): 785–792.Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: гигиенические нормативы (ГН 2.1.7.2041-06). – М.: Информ.-издат. Центр Госкомсанэпиднадзора России, 2006.Maximum permissible concentrations (MPC) of chemical substances in soils: hygienic standards GN 2.1.7.2041-06. Moscow: Information Publishing Center of the State Committee for Sanitary and Epidemiological Supervision of Russia; 2006.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.