Изучение загрязненности мышьяком природных объектов в районе комбината "Тувакобальт"

Литература

1. Павлова Г.Г. Суходольные луга юга Средней Сибири. - Новосибирск: Наука, 1980. - 216 с.

2. Растительный покров и естественные кормовые угодья Тувинской АССР / Куминова А.В., Седельников В.П., Маскаев Ю.М. и др. - Новосибирск: Наука, 1985. - 256 с.

3. Конспект флоры Убсунурской котловины (Южная Тува и Северо-Западная Монголия). - Кызыл: РИО ТывГУ, 2002. - 116 с.

4. Определитель растений Республики Тыва. / отв. ред. к.б.н. Д.Н. Шауло. 2-е изд., испр. и доп. - Новосибирск: изд-во СО РАН, 2007. - 706 с.

5. Ханминчун В.М. Флора Восточного Танну-Ола (Южная Тува). Новосибирск: Наука, 1980. - 122 с.

6. Черепнин Л.М.Растительный покров южной части Красноярского края и задачи его изучения. - Учен. Зап. Красноярского гос. пед. ин - та, 1956. т.5. C. 3 -43.

ИЗУЧЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ МЫШЬЯКОМ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ В РАЙОНЕ КОМБИНАТА «ТУВАКОБАЛЬТ»

У.В. Ондар*, В.Н. Лосев**, А.О. Очур-оол*, С.О. Ондар*, М.П. Куликова*, У.С.

Ооржак*, А.Н. Смагунова***

*ГОУ ВПО «Тывинский государственный университет» **ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» ***ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет»

Проведена оценка загрязненности мышьяком почвенного, растительного покровов, а также животных тканей, отобранных в районе комбината «Тувакобальт». Показано значительное превышение содержания изучаемого экотоксиканта над предельно-допустимыми концентрациями в природных объектах.

The Organized estimation загрязненности arsenic soil, vegetable cover, as well as animal fabric, selected in region of the combine "Tuvakobalit". Significant excess of the contents under study the ecotocsicant is Shown on at most-possible concentration in natural object.

Ключевые слова: мышьяк, объекты окружающей среды, отходы горнометаллургического производства, почвы, растения, животные ткани.

Key words: arsenic, objects surrounding ambiences, waste is blazed-metallurgical production, ground, plants, animals fabrics.

Одним из наиболее экологически опасных объектов в Республике Тыва, представляющих реальную угрозу регионального загрязнения, является хранилище отходов производства выведенного из эксплуатации горнометаллургического комбината «Тувакобальт». Твердые отходы объемом 1,7 млн.куб.м накоплены за 20 лет работы комбината в результате нерационального использования минерального сырья, так как из 13 металлов, содержащихся в рудах, извлекали только кобальт. В настоящее время отходы размещены в прудовых захоронениях - картах и содержат в промышленных концентрациях №, Си, В^ Sb, Ag и 75 тыс.т As - токсиканта 1-го класса опасности.

Во время работы комбината карты-хранилища были залиты водой, после прекращения деятельности они были осушены и подвергаются ветровой эрозии. Токсичная пыль распространяется по ветру на юг в направлении с. Сайлыг, нанося непоправимый вред окружающей природе.

Отбор проб природных объектов Для исследования загрязненности территории, прилегающей к комбинату «Тувакобальт», были отобраны несколько групп проб, первая партия проб была отобрана 10 лет назад, и для изучения динамики загрязненности территории в сентябре 2009 года - вторая партия проб. Чтобы изучить распределение приоритетного поллютанта в эпицентре загрязнения, отобрали пробы шламов в нерекультивированных картах-хранилищах (рис.1).

Рис. 1. Схема территории исследования

1 - карты-хранилища; 2 - с. Сайлык

Для изучения распределения As в поверхностном слое почвы на различных расстояниях от карт-хранилищ отобрали также группу проб. В среднем 10 лет назад - более 100 проб, осенью 2009 года - около 30 проб. Для сравнения были отобраны пробы почв на фоновых участках - 5 км и т.д. до 30 км от комбината. Пробы почв отбирали с глубины 0-20 см, захватывая верхние гумусосодержащие горизонты (Ао-А).

Чтобы оценить степень накопления As растениями отобрали пробы растительных материалов - травосмесей, мхов и лишайников непосредственно на краю карт-хранилищ, и также на различных расстояниях от хранилищ. Пробы растений отбирали, захватывая все органы (корни, стебли и органы вегетации). Все пробы растительных материалов отбирали в сентябре (1999 и 2009 г.г.), когда накопление металлов растениями должно быть максимально.

Для оценки степени накопления металлов в животных тканях отобрали пробы органов животных (уже заготовленных на мясо, но выращенных в с. Сайлыг). При отборе отрезали по несколько (5-10 кусочков) от каждого отбираемого органа (печень, почки, легкое, копыта, мясо и др.), так чтобы общая масса пробы была не менее ~50 г. Кроме того было отобрано несколько проб волос человека в с. Сайлыг с целью изучения поступления As в организм человека.

Изучение источника загрязнения

Все отобранные пробы были проанализированы атомно-абсорбционным методом или рентгенофлуоресцентным. В таблице 1 приводятся результаты определения валового содержания As в пробах шламов

Результаты определения As в пробах шламов показывают, что токсикант распределен в шламах крайне неравномерно, и его содержание варьирует от 0,20 до 6,2 %. В пробах, отобранных осенью 2009 года As немного меньше от 0,72 до 3,36 %, но надо учитывать тот факт, что выборка в последнем случае меньше. Таким образом, в исследованных пробах шламов, отобранных из нерекультивированных карт-хранилищ (т.е. хранилища открыты ветровой эрозии, ничем неогороженны, могут попасть туда дети, домашние животные) содержание As превосходит предельно-допустимые для почв (ПДК=2 мг/кг или 0,0002 %) в среднем от 8400 до 8900 раз.

Таблица 1.

Результаты определения содержания As в шламах

Время отбора № пробы Содержание As, % Среднее содержание As в пробах

Осень 1999 г 1 0,50±0,01 1,78

2 1,80±0,03

3 3,9±0,1

4 0,57±0,02

5 0,45±0,01

6 0,79±0,02

7 0,42±0,01

8 0,20±0,01

9 2,37±0,04

10 0,62±0,02

11 6,2±0,01

12 0,43±0,01

13 5,0±0,1

Осень 2009 г 1 3,36±1,7 1,68

2 1,09±0,54

3 0,72±0,36

4 1,53±0,77

Изучение почвенного покрова

Поскольку проб почв отобрано было достаточно много ниже приведены средние содержания As в группах проб и результаты их статистической обработки (табл. 2).

Таблица 2.

Результаты оценки загрязненности почв мышьяком

Время № Описание группы R=Cmin-Cmax, Среднее Н(С)=С/ПДК

отбора проб групп проб проб мг/кг содержание As, мг/кг

1999 г. 1 Линия отбора 2 от карт на юг-запад к с. Сайлыг 50-160 79 40

2 Линия отбора 2 47-110 76 38

3 Линия отбора 3 50-140 68 34

4 Линия отбора 4 43-90 57 29

5 Линия отбора 5 50-70 61 31

6 Линия отбора 6 40-55 45 23

7 7 км к северо-востоку от комбината 19-37 24 12

8 5 км к северу от комбината 17-25 20 10

9 10 км к юго-востоку от комбината (м.Онгача) 21-28 24 12

10 30 км от комбината (м. Чал-Кежиг) 5-6 5,4 2,7

2009 г. 11 Линия отбора 11 от карт на юго-запад к с. Сайлыг 26-123 69 34

12 Линия отбора 12 10-159 58 29

13 Линия отбора 13 19-120 53 26

Как видим из данных таблицы 2, пробы почв низменности, непосредственно примыкающей к отвалам, характеризуются высокой степенью загрязненности мышьяком, содержание мышьяка варьирует от 10 до 160 мг/кг, что превосходит ПДК соответственно от 5 до 80 раз. Высокая степень загрязненности почв этого участка обусловлена близостью его расположения к хранилищам и совпадением линий отбора с направлением «розы ветров» данной местности от хранилищ.

Кроме того, в пробах почв, отобранных на различных расстояниях от карт-хранилищ наблюдается уменьшение содержания мышьяка в

зависимости от расстояния от карт до точки отбора пробы, для некоторых групп проб коэффициенты корреляции г значимы. Неравномерность распределения As в пробах, отобранных по линиям, характеризуется относительным стандартным отклонением, изменяющимся в пределах от 23 до 46 %. В зависимости от линии отбора.

Несмотря на то, что группы проб 7-9 отбирали на разных расстояниях и в различных направлениях от хранилищ, в данных пробах содержится примерно равное количество As - от 17 до 37 мг/кг, степень загрязненности почв составляет Н(С)=11. Повышенное содержание мышьяка в этих пробах может быть объяснено загрязняющим влиянием комбината и высокими содержаниями As в коренных породах.

Содержание As в пробах почв, отобранных через 10 лет, показали, что степень загрязненности их не уменьшилась, по-прежнему высоки Н(С)=26-34. В фоновых пробах мышьяк не был обнаружен, так как на этот раз использовалась другая методика.

Изучение растительного покрова

По возможности в тех же местах, где отбирали пробы почв, отобрали и растительные материалы. Полученные результаты сравнивали с ПДК As в грубых кормах, равным 0,5 мг/кг. Было проанализировано около 30 проб растительных материалов, в некоторых пробах содержания As ниже предела обнаружения.

В целом, можно отметить тенденцию уменьшения содержания As (от 410 до 1 мг/кг) в зависимости от расстояния (Ц) от хранилищ до места отбора. Самые высокие содержания As наблюдаются в пробах растений, отобранных на границе нерекультивированных карт-хранилищ - соответственно 410 и 140 мг/кг в пробах мха и травосмеси, что превышает ПДК в 820 и 280 раз.

По мере удаления от хранилищ содержание As в пробах растений снижается до 4 мг/кг. Рассчитали коэффициенты корреляции, г(ху) (x=C(As), у=Ц значение которого равно 0,870 при табличном значении равном 0,497.

Раздельный анализ наземной и коневой частей одних и тех же растений показал, что содержание As в корнях примерно в 2-3 раза превышает его содержание в наземной части растения, что свидетельствует о роли корневой системы растений в аккумулировании тяжелых металлов.

Результаты анализа мытых и немытых проб растений указывают, что большая часть As в растении находится в виде почвенной пыли. Однако при оценке опасности попадания данного токсиканта в пищевую цепь следует рассматривать результаты анализа немытой наземной части растений, поедаемой в таком виде животными.

Таким образом, проведенная оценка загрязненности As растительного покрова показывает, что значение коэффициента загрязненности изменяется от 2 до 820 в зависимости от места отбора пробы растения от эпицентра загрязнения, что свидетельствует об опасности использования данной территории в качестве пастбища для домашнего скота.

Изучение накопления As в животных тканях

Отобранные пробы различных органов коров и волосы человека проанализировали рентгенофлуоресцентной методикой с предварительным озолением материала проб.

Сопоставление результатов анализа животных тканей с ПДК (0,1-1,0 мг/кг) для пищевых продуктов показало, что содержание As превышает ПДК в мясе животных в 7,3 раза; в почечном жире - в 4,5 раза; в печени и легких -на уровне, а в почках - ниже ПДК. Следует отметить, что пробы «мясо» отбирали с мягких и хрящевых тканей носоглотки животных, также десен; а пробы «почечный жир» представляют собой жир вокруг почек, который обладает большей способностью накапливать тяжелые металлы, чем сами почки.

Сравнение результатов анализа волос человека со средними литературными данными показало, что в целом, в исследованных пробах волос содержание As не превышает средние литературные данные.

Выводы

1. При комплексном исследовании загрязненности As территории вблизи комбината «Тувакобальт» установили, что изучаемый район по ряду показателей можно классифицировать как сильнозагрязненный, поэтому необходимо решать вопрос о перезахоронении или утилизации отходов переработки кобальтово-никелевой руды

2. Эпицентром загрязнения объектов окружающей среды тяжелыми металлами являются хранилища отходов, в шламах которых содержание приоритетного загрязнителя As достигает 6,2 %.

3. Изучение загрязнения As почвенного покрова показало, что основной очаг загрязнения охватывает территорию площадью 2 кв.км., в почвах которой содержание As составляет от 23 до 40 ПДК. В почвах терртиторий, удаленных от комбината на 5-30 км, содержание его уменьшается от 12 до 2,7 ПДК.

4. Изучение загрязненности мышьяком растительного покрова показало, что он поглощается растениями, произрастающими в очаге загрязнения. Степень загрязненности их изменяется от 2 до 820 раз в зависимости от расстояния между точкой отбора и хранилищем отходов.

5. Изучение накопления As в органах животных показало, что его содержание превышает ПДК 4,5-7,3 раза ПДК для пищевых продуктов, что свидетельствует об опасности потребления в пищу мяса таких животных. Содержание мышьяка в волосах жителей с Сайлыг не превышает средние литературные данные.

СТРУКТУРА ЗАЛЕЖНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ ЦЕНТРАЛЬНО-ТУВИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ И ДИНАМИКА ИХ НАДЗЕМНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ