Загрязнение мышьяком природных объектов в районе комбината «Тувакобальт»

У.В. Ондар, В.Н. Лосев, А.О. Очур-оол, С.О. Ондар, У.В. Шыырапай, А.Н. Смагунова

ЗАГРЯЗНЕНИЕ МЫШЬЯКОМ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

** ____________ ___ ___________ А

В районе комбината «тувакобальт»1

Мышьяк, объекты окружающей среды, отходы горно-металлургического производства, почвы, растения, животные ткани, загрязненность.

Одним из наиболее экологически опасных объектов в Республике Тыва, представляющих реальную угрозу регионального загрязнения, является хранилище отходов производства выведенного из эксплуатации горно-металлургического 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 [Ондар и др., 2000, с. 67, Ондар, 2001].

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 - взята вторая партия проб. Чтобы изучить распределение приоритетного поллютанта в эпицентре загрязнения, отобрали пробы шламов в нерекультивирован-ных картах-хранилищах (рис. 1).

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 к * " I ^ " 0-20 см, зах-

ватывая верхи Чтобы оце! риалов - трав также на разл органы (корш в сентябре (15 но.

'СС Т&ре*ДСННС

/ V

I

1 V

/ у

. .12

Условные обозначения ©

11

4

5

6

ельных мате-’-хранилищ и 1хватывая все лов отбирали ъ максималь-

эг*г

т + £46 00

Рис. 1. Схема территории исследования: 1 - карты-хранилища; 2 - с. Сайлык

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 табл. 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 не огорожены, туда могут попасть дети, домашние животные), содержание As превосходит предельно-допустимые концентрации для почв (ПДК=2 мг / кг, или 0,0002 %) [ГОСТ 17.4.2.01-81, 1981] 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

У.В. Ондар, В.Н. Лосев, А.О. Очур-оол, С.О. Ондар, У.В. Шыырапай,

А. Н. Смагунова

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).

Как видим из данных табл. 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. Оценивали коэффициенты корреляции Г(ху) (х = С^), у = L - расстояние от точки отбора до карт-хранилищ), значение которых варьируют от 0,674 до 0,827 при табличном значении, равном 0,497.

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.

Таблица 2

Результаты оценки загрязненности почв мышьяком

Время отбора проб № групп проб Описание группы проб R=Cmin-Cmax, мг / кг Среднее содержание As, мг / кг Н(С)=С/ПДК

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

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 содержание As ниже предела обнаружения.

В целом можно отметить тенденцию уменьшения содержания As (от 410 до 1 мг / кг) в зависимости от расстояния (Ь) 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 %у) (х = С^), у = Ь), значение которого равно 0,870 при табличном значении, равном 0,497. Раздельный анализ наземной и корневой 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 и десен животных, а пробы «почечный жир» представляют собой жир вокруг почек, который обладает большей способностью накапливать тяжелые металлы, чем сами почки.

У.В. Ондар, В.Н. Лосев, А.О. Очур-оол, С.О. Ондар, У.В. Шыырапай,

А. Н. Смагунова

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

Изучение загрязнения природной воды показало, что содержание As в р. Элегест ниже предела обнаружения. В двух пробах (рис. 2), отобранных из минерального источника м. Онга-ча (20 км от Хову-Аксы), содержание As равно 0,015 ± 0,003 мг / л и 0,014 ± 0,003 мг / л соответственно, что ниже ПДК мг / кг (0,2 мг / дм3) [ГН 2.1.5.1315-03, 2004]. Это можно объяснить тем, что в подстилающих породах данной местности содержания мышьяка по-прежнему велики (С^ ~0,005 %).

Можно сделать следующие выводы.

1. При комплексном исследовании загрязненности As территории вблизи комбината «Ту-вакобальт» 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 территорий, 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.

Рис. 2. Схема расположения месторождения кобальтовых руд месторождения «Хову-Ак-сы» и пути миграции мышьяка с природными поверхностными водами

5. Изучение накопления As в органах животных показало, что его содержание превышает ПДК в 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.

6. Изучение содержания As в природных водах показало, что содержание As ниже предела обнаружения.

Библиографический список

1. ГН 2.1.5.1315-03. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. М.: Минздрав РФ, 2004.153 с.

2. ГОСТ 17.4.2.01-81. Охрана окружающей среды. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния. М.: Изд-во стандартов, 1981. 4 с.

3. Ондар У.В., Карпукова О.М., Бутаков Э.М., Шитенкова Е.А., Смагунова А.Н. Разработка методики рентгенофлуоресцентного определения мышьяка в почвах и твердых отходах переработки кобальтовой руды // Аналитика и контроль. 2000. Т. 4. № 1. С. 66-71.

4. Ондар У.В. Разработка методического обеспечения на базе рентгенофлуоресцентного анализа для комплексного изучения загрязнения мышьяком объектов окружающей среды: автореф. дис. ... канд. хим. наук. Иркутск, 2001. 18 с.

5. Немодрук А.А. Аналитическая химия мышьяка. М.: Наука, 1976. 244 с.