Hydrochemical features of the Tuzlov River as an indicator of the consequences of industrial and agricultural activities in Eastern Donbass (Rostov-on-Don Region, Russia)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The spatial and temporal variability of solute transport, chemical composition and water quality in the Tuzlov River basin for the period 2003–2019 has been considered. The purpose of this study was to consider the Tuzlov basin as an indicator of the consequences of economic activity in the territory of Eastern Donbass. The results obtained on the transport of dissolved substances in the upper part of the basin showed an increase in the transport of major ions, on the contrary, a decreasing trend in the transport of copper, zinc and phosphorus phosphate compounds. Further, the variability of water chemistry in the middle section of the basin, as well as at the observation sites above and below Novocherkassk was considered. In the middle reaches, the increase in the content of major ions continued, and a sharp increase in the concentration of phosphorus phosphate was recorded. The tendency to reduction of copper and zinc compounds remained the same. Below Novocherkassk — at the closing site of hydrochemical observations — the content of phosphorus phosphates, copper and zinc compounds increased to the greatest extent. Water quality during the period under consideration remained at the level of class 4 (“dirty”), its spatial and temporal variability was insignificant. Based on the results obtained, conclusions were made about the leading role of the consequences of coal mining in the increase in the content of major ions (primarily due to sulfate ions) and total iron compounds in water. At the same time, agricultural activities in the catchment lead to a decrease in the content of copper, zinc and phosphorus phosphate compounds in water. However, at the most urbanized Tuzlov River site in the city of Novocherkassk, the content of these components in water increased significantly. The results of the study may be useful in planning conservation measures in the studied area.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. D. Sazonov

Hydrochemical Institute of Roshydromet; Southern Federal University, Institute of Earth Sciences

Author for correspondence.
Email: alexei.sazonow2016@ya.ru
Russian Federation, pr.Stachki 198, Rostov-on-Don, 344090; Bolshaya Sadovaya ul. 105/42, Rostov-on-Don, 344006

V. E. Zakrutkin

Southern Federal University, Institute of Earth Sciences

Email: alexei.sazonow2016@ya.ru
Russian Federation, Bolshaya Sadovaya ul. 105/42, Rostov-on-Don, 344006

References

  1. Bezuglova, O.S., Nazarenko, O.G., Il’inskaya, I.N. [Land degradation dynamics in Rostov oblast]. Aridnye ekosistemy, 2020, no. 2, pp. 10–15. (in Russian)
  2. Vorob’ev, E.V., Usova, E.V., Orekhova, Yu.V. [Analysis of dynamics and sources of manganese, copper, nickel and aluminum ions found in the trans-border Mius River during the period from 2003 to 2017]. Yug Rossii: ekologiya, razvitie, 2019, no. 1, pp. 81–93. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2019-1-81-93. (in Russian)
  3. Gavrishin, A.I. [Evaluation of chemical composition quality of surface water in the Eastern Donbass]. Geokologiya, 2019, no. 4, pp. 61–67. https://doi.org/10.31857/S0869-78092019461-67. (in Russian)
  4. Zakrutkin, V.E., Ivanik, V.M., Gibkov, V.E. [Ecological and geographical analysis of risks upon coal industry restructuring in Eastern Donbass]. Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Seriya geograficheskaya, 2010, no. 5, pp. 94–102. (in Russian)
  5. Ivanov, V.V. [Environmental geochemistry of the elements. Vol. 4]. Moscow, Ekologiya Publ., 1995, 416 p. (in Russian)
  6. [Map of surface water quality in the Russian Federation (official website of the Hydrochemical Institute of Roshydromet)]. URL: https://gidrohim.com/node/61 (date of access: 30/01/2023) (in Russian)
  7. Kosolapov, A.E., Dandara, N.T., Shkura, V.N., Klimenko, O.A. et al. [Tuzlov River. Basin management plan]. Novocherkassk, YRGTU (NPI) Publ., 2007, 165 p. (in Russian)
  8. Kokhanistaya, N.V., Shishkina, D.Yu., Zakrutkin, V.E. [Biogeochemical characteristics of agricultural landscapes of the Rostov region]. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya, 2022, no. 11, pp. 53–60. https://doi.org/10.17513/use.37928. (in Russian)
  9. Lur’e, P.M., Panov, V.S. [Don River: hydrography and flow regime]. Rostov-on-Don, Donskoi izdatel’skii dom Publ., 2018, 592 p. (in Russian)
  10. Nikanorov, A.M., Khoruzhaya, T.A. [Water quality in water bodies with permanently high chemical contamination level in the South of Russia]. Geografiya i prirodnye resursy, 2012, no. 2, pp. 40–45. (in Russian)
  11. Posokhov, E.V. [Sulfate water in nature]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1972, 165 p. (in Russian)
  12. [Order of the Ministry of Agriculture of Russia from 10.12.2016 № 552 “On approval of water quality standards for water bodies of fishery significance, including standards of maximum permissible concentrations of harmful substances in the waters of water bodies of fishery significance”]. URL: https://docs.cntd.ru/document/420389120 (date of access: 24/08/2023) (in Russian)
  13. [Problems and prospects for integrated development of mineral resources in Eastern Donbass]. Matishov, G.G. Ed., Rostov-on-Don, YUNTS RAN Publ., 2005, 352 p. (in Russian).
  14. [Guideline document 52.24.643–2002. Method of complex assessment of surface water pollution degree by hydrochemical indicators]. 2002, 50 p. http://mgmtmo.ru/edumat/rd/52.24.643_2002.pdf (in Russian)
  15. [Guideline document 52.24.748–2010. Improved methodology for determining the removal (transport) of pollutants with river runoff]. 2010, 60 p. https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293746/4293746647.pdf (in Russian)
  16. Reshetnyak, O.S., Zakrutkin, V.E. [Bottom sediments as a source of secondary water pollution by metals (according to the laboratory experiment)]. Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskii region. Seriya: Estestvennye nauki. 2016, no. 4. pp. 102–109. (in Russian)
  17. Strel’tsova, N.B., Bakiev, Z.R. [Peculiarities of chemical composition of bottom sediments of the Grushevka and Tuzlov Rivers]. Proc. XIII Int. Conf. dedicated to the 90th anniversary of the DSTU “State and prospects for the development of the agro-industrial complex”. Rostov-on-Don, DGTU-PRINT Publ., 2020, pp. 176–179. (in Russian)
  18. Yurkova, R.E, Dokuchaeva, L.M. [Ecological-toxicological assessment of soil condition in Rostov region by heavy metals content]. Ekologiya i vodnoe khozyaistvo, 2020, no. 4, pp. 41–51. https://doi.org/10.31774/2658-7890-2020-4-41-51. (in Russian)
  19. Alewell, C., Ringeval, B., Ballabio, C. et al. Global phosphorus shortage will be aggravated by soil erosion. Nature communications, 2020, vol. 11, pp. 4546. https://doi.org/10.1038/s41467-020-18326-7
  20. Kohn, J., Zimmer, D., Leinweber, P. Is phosphorus really a scarce resource? International Journal of Environmental Technology and Management, 2018, vol. 21(5/6), pp. 373–395. https://doi.org/10.1504/IJETM.2018.100584

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Scheme of the Tuzlov river basin.

Download (115KB)
3. Fig. 2. Dynamics of the transfer of major ions (by sum).

Download (157KB)
4. Fig. 3. Dynamics of nutrient runoff.

Download (433KB)
5. Fig. 4. Dynamics of mobile phosphorus content in the arable soil layer in natural and agricultural zones of the Rostov region [1, with changes].

Download (139KB)
6. Fig. 5. Dynamics of transfer of metal compounds.

Download (220KB)
7. Fig. 6. Geochemical spectra of river water and mine waters of the Tuzlov basin (“bush” is a cluster of coal mining facilities) [4].

Download (129KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».