Содержание тяжелых металлов и мышьяка в почвах и растениях окрестностей Хову-Аксынского месторождения (Республика Тыва)

на организацию населения дневных бабочек оценивается лишь в 1,3% учтенной дисперсии. По результатам расчетов наименьшее влияние оказывает характер рельефа (в том числе крутизна склонов) - 0,1%.

В результате можно сделать вывод, что наибольшее влияние на дифференциацию населения дневных бабочек Юго-

Западной Тувы и сопредельных территорий оказывает регио-нальность, абсолютные высоты и увлажнение. Набор выявленных факторов можно считать достаточно полным, так как информативность представлений о структурообразующих факторах среды составляет 34% учтенной дисперсии.

Библиографический список

1. Равкин, Ю.С. География позвоночных южной тайги Западной Сибири / Ю.С. Равкин, И.В. Лукьянова. - Новосибирск: Наука, СО, 1976.

2. Бондаренко, А.В. Зоогеография булавоусых чешуекрылых Юго-Восточного Алтая. - Томск: Изд-во Томского университета, 2005

3. Бондаренко, А.В. Сравнительная характеристика населения булавоусых чешуекрылых (Lepidoptera, Rhopalocera) Тывинской и Убсу-Нурской котловин // Вестник Томского государственного университета // Бюллетень оперативной научной информации «Оценка биоресурсов трансграничной биосферной территории (ТБТ): Россия, Монголия, Казахстан, Китай». - 2006. № 107. - Ч.1.

4. Кузякин, А.П. Зоогеография СССР // Уч. зап. Моск. пед. ин-та им. Н.К. Крупской. - М. - 1962. - Т. 109. - Вып. 1.

5. Yamomoto, M. Notes on the methods of belt transect census of butterfies // J. Fac. Sci. Hokkaido Univ. - 1975. - Vol. 20.- № 1. - Ser. V1.

6. Pollard, E. A method for assessing changes in the abundance of butterflies // Biol. Coserrv. - 1977. - Vol. 12. - № 2.

7. Малков, Ю.П. К методике учета дневных бабочек // Животный мир Алтае-Саянской горной страны - Горно-Алтайск, 1994.

8. Jaccard, Р. Lois de distribution florale danse la zone alpine // Bull. Soc. Vaund. Sci. Nat., 1902.

9. Наумов, Р.Л. Птицы природного очага клещевого энцефалита Красноярского края: автореф. дис. ... канд. биол. наук, Москва, МГУ, 1964.

10. Трофимов, В.А. Модели и методы качественного факторного анализа матрицы связи. Проблемы анализа дискретной информации. - Новосибирск: Наука СО, 1976.

11. Равкин, Ю.С. Пространственная организация населения птиц лесной зоны (Западная и Средняя Сибирь). - Новосибирск: Наука, 1984

12. Равкин, Ю.С. Особенности биоразнообразия Российского Алтая на примере модельных групп животных / Ю.С. Равкин, С.М. Цыбулин, С.Г. Ливанов [и др.] // Успехи современной биологии. - 2003. - Т. 123. - №4.

13. Равкин, Ю.С. Птицы лесной зоны Приобья / Ю.С Равкин, В.А. Куперштох, В.А.Трофимов. - Новосибирск: Наука, 1978.

Статья поступила в редакцию 07.12.10

УДК 574.4+631.4

С.С. Курбатская, д-р геогра. наук, Кызыл, Е-шт!: ubsunur_center@mail.ru;

Ч.О. Монгуш, научный сотрудник, Кыгзыт, Е-шаИ: chochagay@rambler.ru

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ ОКРЕСТНОСТЕЙ ХОВУ-АКСЫНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Изучено содержание Си, №, Zn, Со и мышьяка в фоновых почвах и растениях Хову-Аксынского арсенидно-кобальт-никелевого месторождения. Выявлены повышенные концентрации изученных элементов в антропогенно-преобразованной почве и открытых картах хранилища отходов горно-обогатительного комбината «Тувакобальт».

Ключевые слова: тяжелые металлы, мышьяк, почва, растения, Хову-Аксы.

Исследования проведены в окрестностях закрытого в 90-х годах комбината «Хову-Аксы». Пос. Хову-Аксы является административным центром кожууна, образован в 1956 г. в связи со строительством комбината «Тувакобальт», добывавшего руду и производившего концентраты кобальта, никеля и меди. В трех км на юг от поселка, в низине, в долине р. Унгеш расположено село Сайлыг. На состояние экологии двух поселков большое влияние оказывает токсичная пыль, сдуваемая ветровой эрозией с поверхности законсервированных насыпных хвостохранилищ комбината “Тувакобальт”.

Местность горно-таежная, расчлененная узкими долинами рек с крутыми (15-30°) склонами. По северо-западу и центральной части территории проходит хребет Восточный Тан-ну-Ола. Абсолютные высоты 2000-2606 м. Относительные высоты 400-1600 м. Климат резко-континентальный. Зима холодная и малоснежная. Средняя температура января -28°С, минимальная —40 -45°С (в долинах —32°С минимальная — 50°С). Лето прохладное и влажное. Средняя температура 13-15°С, в долинах 19 - 20°С (максимум 40°С). Сумма осадков достигает 300-400 мм в год. Ветры западные и северо-

западные со средней скоростью 1-Зм/с. Преобладающая порода лесов лиственница с примесью кедра и березы, подлесок густой, состоит из березы, боярышника и шиповника. Выше 2000 м расположена тундровая растительность с редким карликовым лесом и кустарником. Значительные площади занимают каменистые россыпи, лишенные всякой растительности.

Целью исследования является оценка геоэкологического состояния почв и растительности природно-техногенных ландшафтов Хову-Аксынского арсенидно-кобальт-никелевого месторождения.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ:

объектом исследований послужили почвы фоновых территорий, рекультивированных и открытых карт хвостохрани-лища и растительность окрестностей Хову-Аксынского арсе-нидно-кобальт-никелевого месторождения. Всего в районе исследований заложены 12 почвенных полнопрофильных разрезов с морфологическим описанием и отбором почвенных проб по генетическим горизонтам, согласно существующим общепринятым методикам.

2S6

Валовое содержание тяжелых металлов после разложения прокаленной почвы ОТ в присутствии Н2В04 и перевода в солянокислый раствор, подвижные формы - экстракцией ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8 (ААБ, обменная) определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе КВАНТ-2А. Содержание тяжелых металлов дикорастущих растениях определялось после сухого озоления в муфельной печи при t 500 0С и последующего перевода золы в раствор НС1 на этом же приборе.

Геология. Хову-Аксынское месторождение комплексных серебро-золото-висмут-никель-кобальтовых арсенидных руд является эталонным объектом арсенидной никель-кобальтовой (пятиэлементной) формации. Первичное оруднение Хову-Аксинского месторождения представлено карбонатными жилами, расположенными в скарнированных силурийских породах [1]. Ар-сенидному оруднению предшествовал карбонатный метасоматоз. Формы выделения арсенидов в жилах - сплошное выполнение трещин, вкрапленники в доломите, кальците, анкерите, брекчиевые и ритмично-зональные агрегаты. Наиболее распространены минералы двух основных парагенети-ческих ассоциаций - шмальтин саффлоритовый и шмальтин-никелин-раммельсбергитовый [2].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Кобальт. Кларк кобальта в литосфере - 23 мг/кг, в основных породах - 30, средних - 20, кислых - 10; в осадочных -глинистых -19, песчаниках- 9 мг/кг. Среднее содержание кобальта в почвах мира составляет 8,0 мг/кг [3].

Среднее содержание кобальта в почвах межгорных котловин Тувы 20 мг/кг, в почвообразующих породах 18-20 мг/кг

[4].

ПДК валового содержания кобальта в почвах России равно 50 мг/кг [5]. ОДК обменной формы (ацетатно-аммонийный буфер, рН 4,8) - 5,0 [6].

Средняя концентрация валовой формы Со в рудном поле 13 мг/кг, в антропогенно-преобразованной насыпной почве -11 мг/кг в верхнем горизонте. Вниз по профилю наблюдается увеличение концентрации до 221 мг/кг. Содержание кобальта в лугово-темнокаштановой и лугово-черноземовидной почве ниже среднего содержания почв Тувы - 6-8 мг/кг. А открытые карты хвостохранилища содержат Со в концентрациях, превышающих кларк в 20 раз и ПДК для валовых форм 4 раза -215 мг/кг. Обменная форма кобальта превышает ПДК в открытой карте хвостохранилища - 5,7 мг/кг. В остальных почвах концентрация обменной формы кобальта незначительно -0,07-0,14 мг/кг.

Медь. Среднее содержание меди в почвообразующих породах 14-54 мг/кг, в почвах межгорных котловин Тувы 33 мг/кг [4]. Среднее содержание меди в почвах мира - 30 мг/кг [3].

В России ОДК валового содержания в песчаных и супесчаных почвах - 33 мг/кг, в суглинистых и глинистых кислых - 66 мг/кг, в суглинистых и глинистых нейтральных - 132 мг/кг [6]. ПДК обменной формы (ацетатно-аммонийный буфер, рН 4,8) -3,0 мг/кг [6].

Содержание меди в исследованных почвах имеет следующие значения: максимальная концентрация валовой меди содержат шламы открытой карты хвостохранилища - 1022 мг/кг при ОДК для валовых форм 80 мг/кг. В антропогенно-преобразованной насыпной почве медь составляет 179 мг/кг. Среднее содержание Си в лугово-темнокаштановой почве достигает 44 мг/кг, в лугово-черноземовидной - 38-49 мг/кг.

На уровне кларка содержится в почвах рудного поля - 34 мг/кг.

Максимальное содержание обменной формы Си характерно для открытой карты хвостохранилища - 32 мг/кг в 0-10 см слое и 19 мг/кг в 10-20 см слое. Также отмечено превышение ПДК подвижной формы меди в антропогенно-преобразованной насыпной почве в слое 10-20 см - 12,2 мг/кг. В остальных почвах содержание подвижной формы Си незначительное - от 0,14 до 0,24 мг/кг.

Цинк. Среднее содержание цинка в литосфере - 68 мг/кг. Кларк цинка в почвах мира составляет 90 мг/кг [3]. Средняя концентрация цинка в почвах Тывы - 52 мг/кг [7].

Санитарно-гигиенические нормативы Zn в почвах России (мг/кг): ОДК (валовое) песчаных и супесчаных - 55, суглинистых и глинистых (кислые) - 110, суглинистых и глинистых (нейтральные) -220 [6]. ПДК обменной формы (ацетатно-аммонийный буфер, рН 4,8) - 23 [6].

Максимальная концентрация валовой формы Zn в открытой карте в слое 0-10 см составляет 17 мг/кг и далее вниз возрастает до 94 мг/кг. В антропогенно-преобразованной насыпной почве отмечается увеличение содержания валовой формы цинка до 123 мг/кг. В лугово-черноземовидной почве в верхнем горизонте содержит 76 мг/кг №. В остальных почвах содержание валовой формы цинка варьирует от 51- 59 мг/кг, что соответствует среднему содержанию в почвах Тувы.

Для подвижных форм Zn максимальное содержание отмечено в антропогенно-преобразованной насыпной почве в слое 10-20 см - 9 мг/кг (ниже ПДК). В открытой карте обменная форма цинка составляет 3,17-3,9 мг/кг. Минимальные концентрации подвижных форм цинка характерны для остальных почв - от 0,30,66 мг/кг.

Никель. Кларк элемента в земной коре - 56, в породах: осадочных -37, магматических - 3,0 мг/кг. Среднее содержание никеля в почвах мира равно 50 мг/кг [3]. Среднее содержание кобальта в почвах межгорных котловин Тувы составляет 34,2 мг/кг [4].

ПДК никеля для валовых форм- 85 мг/кг [6]. ОДК для песчаных и супесчаных почв - 20, кислых суглинистых и глинистых - 40, нейтральных суглинистых и глинистых - 80 мг/кг. ОДК обменной формы - 4,0 [6].

Для валовых форм № характерны следующие показатели: максимальные концентрации валовых форм никеля характерны для 10-20 см слоя антропогенно-преобразованной насыпной почвы и открытой карты - 400 мг/кг и 455 мг/кг соответственно. Лугово-темнокаштановая почва содержит 32-49 мг/кг №. В лугово-черноземовидной легкосуглинистой почве ее концентрация достигает 35 мг/кг. Минимальное количество валовой формы никеля обнаружено в почвах рудного поля -11 мг/кг.

Наибольшее количество обменной формы никеля содержат открытые карты - от 12 до 21 мг/кг (превышают ПДК от 3 до 5 раз). Такое же количество № наблюдается в нижнем 1020 см слое антропогенно-преобразованной насыпной почвы. В лугово- темнокаштановой почве вниз по профилю наблюдается увеличение концентрации № от 0,2 мг/кг до 2, 8 мг/кг. Лугово-черноземовидная почва и почвы рудного поля содержат незначительное количество подвижной формы № - 0, 310,47 мг/кг.

Мышьяк. Нами рассмотрены валовые формы мышьяка. Кларк в почвах мира 7 мг/кг. ПДК для валовых форм - 2 мг/кг. Максимальная концентрация валовой формы мышьяка характерно для антропогенно-преобразованной насыпной

почвы - в слое 10-20 см содержится 230 мг/кг, т.е. превышает ПДК 115 раза. В открытой карте в верхнем слое содержится 219 мг/кг As (превышение ПДК в 109 раз). Концентрация валовой формы мышьяка в верхнем слое рекультивированной карты в пределах 3,2 мг/кг, в рудном поле - 3,8 мг/кг, в лугово-темнокаштановой почве - 6 мг/кг, в лугово-

черноземовидной почве в пастбище вблизи хвостохранилища - 8,45 мг/кг.

Содержание тяжелых металлов в растениях

Тяжелые металлы определены в следующих дикорастущих растениях (надземной и подземной частях): качим изящный, термопсис ланцетовидный, бурачок яйцевидный, мятлик, ковыль перистый, полынь серая, овсяница красная, зопник клубненосный.

Визуально каких-либо нарушений в развитии у растений не наблюдается (нет хлороза, признаков угнетения или аномального увеличения роста).

Мышьяк. Анализ содержания мышьяка в растениях Хо-ву-Аксынского месторождения показал, что в надземных частях содержание мышьяка составляет 0,01-0,06 мг/кг, а подземных частях - 0,04-0,09 мг/кг. Минимальное содержание обнаружено в фитомассе качима Патрена, произрастающего в рудном поле и антропогенно-преобразованной насыпной почве - 0,01-0,02 мг/кг.

Кобальт. Содержание кобальта в корнях мятлика оттяну-толистного в антропогенно-преобразованной насыпной почве (рекультивированная почва) превышает ПДК в 2 раза - 1,27 мг/кг при ПДК 0,5 мг/кг [8]. По данным некоторых авторов, в почвах над кобальтоникелевыми месторождениями в Туве содержание валового кобальта в несколько раз превышает ПДК. Наши исследования не подтвердили данную аномалию.

Бурачок яйцевидный концентрирует кобальт в надземных частях от O,O6 в рудном поле, O,OS мг/кг в фоновой луговотемнокаштановой почве. В корнях накапливает кобальт до O,11 мг/кг.

Медь. ПДК для растительных кормов 3O мг/кг. Максимальное количество меди аккумулируется в корнях полыни серой, произрастающей в рудном поле - 3O,5 мг/кг. В надземных частях концентрация Cu составляет 17 мг/кг.

Никель. ПДК для растительных кормов 3 мг/кг. Содержание никеля в фитомассе растений изученного района ниже значений ПДК для растительных кормов и варьирует от O,1 до O,64 мг/кг в зависимости от вида.

Цинк. В корнях полыни серой на рудном поле аккумулируется до 56 мг/кг цинка при ПДК для растительных кормов 5O мг/кг. Наименьшее накопление цинка выявлено для качима Патрена - 1,S мг/кг в надземной части и 3, 9 мг/кг в подземной части во всех исследованных почвах.

ВЫВОДЫ:

Почвы Хову-Аксынского арсенидно-кобальт-никелевого месторождения имеют повышенные концентрации следующих элементов: в открытой карте хвостохранилища As - 219 мг/кг, превышающее ПДК в 1O9 раз, Cu - 1O22 мг/кг - 3O, Ni -455 мг/кг - 4, Zn - 94 мг/кг - 1,5, Co - 215 мг/кг - 4, в антропогенно-преобразованной насыпной почве As - 23O мг/кг-115, Cu -179 мг/кг - 6, Ni - 4OO мг/кг - 3, Zn - 123 мг/кг - 1,7, Co -211 мг/кг - 4 в 1O-2O см слое, в фоновых почвах As - 3,2-S,5 мг/кг - 1,5 до 4,O раза. В фоновых почвах концентрации в пределах кларка имеют Cu - 32-49 мг/кг, Ni - 11-3S мг/кг, Zn -52-76 мг/кг, Co - 6-13,1 мг/кг. Содержание изученных элементов в растениях в целом ниже значений ПДК для растительных кормов, кроме полыни серой (Artemisia glauca), которая концентрирует в корнях медь и цинк.

Библиографический список

1. Лебедев, В.И. Рудномагматические системы арсенидно-кобальтовых месторождений. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998.

2. Бортникова, С.Б. Геохимия техногенных систем. / С.Б. Бортникова, О.Л. Гаськова, З.З.Е.П. Бессонова. - Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2006.

3. Требования к производству и результатам многоцелевого геохимического картирования масштаба 1:200000. - М.: ИМГРЭ, 2002.

4. Курбатская, С.С. Почвенный покров и биогеохимия межгорных котловин Тувы: дис. ... канд. биол. наук. - М.: МГУ, 1990.

5. Ильин, В.Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области / В.Б. Ильин, А.И. Сысо. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001.

6. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 23.01.2006 N 1 «О введении в действие гигиенических нормативов ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве», утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 19.01.2006») (Зарегистрировано в Минюсте РФ 07.02.2006 N 7470).

7. Пузанов, А.В. Цинк в почвах Тувы / А.В. Пузанов, М.А. Мальгин // Сибирский экологический журнал. - 1998. - Т. 5. - № 6.

8. Временный максимальный допустимый уровень содержания некоторых химических элементов в корнях сельскохозяйственных растений / Госагропром СССР. Главное управление ветеринарии. - М.: 1987.

Статья поступила в редакцию 07.12.10

2SS