Geology news

Ученые ИГМ СО РАН провели подробное исследование почв в Республике Хакасия. Основное внимание уделялось определению содержания потенциально токсичных элементов и выявлению их возможного воздействия на здоровье человека. Специалисты исследовали участок, где в прошлом велась добыча золота. В результате исследования были выявлены высокие концентрации ряда токсичных элементов в почвах, в частности, мышьяка и ртути. Ученые подчеркнули необходимость принятия мер для защиты окружающей среды и здоровья населения в подобных районах. Результаты исследования были опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Environmental Science and Pollution ResearchEnvironmental Science and Pollution Research.

Горнодобывающая промышленность является одним из ключевых секторов экономики многих регионов России, однако ее деятельность сопряжена с серьезным экологическим воздействием на окружающую среду. Извлечение полезных ископаемых сопровождается нарушением ландшафта, уничтожением растительности, применением химических реагентов, складированием остаточных продуктов переработки (горнопромышленных отходов), с последующим их пылением и растворением под действием атмосферных факторов. Распространение вещества отходов и их трансформация приводит к загрязнению воздуха, почв и водоемов близлежащих территорий. Формируются крупные зоны с высоким уровнем накопленного экологического ущерба. Проблема загрязнения окружающей среды в подобных районах остается актуальной во всем мире.

В России в 30-50-х годах XX века широко развивалась горнодобывающая промышленность. На территориях, где активно велись разработки, формировались населённые пункты. Местные жители проживали и в большей части проживают по сей день на территориях, находящихся в непосредственной близости с техногенным источником загрязнения. Оценка экологических состояний всегда вызывает интерес на таких объектах. К сожалению, исследования по оценке рисков для здоровья людей, проживающих на подобных территориях, не многочисленны, что определяет необходимость таких работ.

Исследования проводились в районе поселков Приисковый и Орджоникидзевский, расположенных в Кузнецком Алатау (Республика Хакасия). Здесь о добыче золота разными методами известно с середины XIX века. Активный период добычи пришелся на XX век, послужив поводом образования поселка Приисковый. Горнопромышленные отходы складировали неподалеку от поселка, в результате сформировалось хвостохранилище [место приёма и хранения отходов обогащения полезных ископаемых (хвостов), — прим. ред.]. На территории изучаемого объекта ученые исследовали распределение в почвах потенциально токсичных элементов: железа (Fe), никеля (Ni), меди (Cu), цинка (Zn), мышьяка (As), хрома (Cr), свинца (Pb), молибдена (Mo) и ртути (Hg). Также ученые провели оценку возможного риска для здоровья человека.

Нарушенный ландшафт разведочными канавами севернее п. Приисковый

Саралинское хвостохранилище

Саралинское хвостохранилище

«Почему была выбрана эта территория? Можно выделить несколько аспектов. Во-первых, почвы представляют собой важный компонент окружающей среды, качество которых влияет на безопасность источников пищи людей. Во-вторых, почвы — это великолепный аккумулятор разнообразных веществ, включая такие поллютанты как тяжелые металлы [поллютант — химическое вещество или соединение, которое находится в окружающей среде в количествах, превышающих фоновые значения. Может быть как естественного, так и антропогенного происхождения. Может наносить вред здоровью человека, животных или растительности, вызывать изменения в природной среде, — прим. ред.]. Негативное воздействие (токсичность, канцерогенность) микроэлементов на живые организмы может происходит при превышении определенной концентрации элемента. В-третьих, исследуемая территория располагается в пределах Алтае-Саянской складчатой области, где известно наличие различных типов месторождений и выделяются зоны, относящиеся к ртутным провинциям. Сам участок исследования формирует золоторудный узел. Таким образом, выбранный участок представляет собой комбинацию двух факторов влияния на экосистему — влияние зоны рудной минерализации и техногенной составляющей, хвостохранилища. Мы впервые для подобных объектов провели оценку риска для здоровья человека от почв, затронутых горнодобывающей деятельностью» — комментирует исследование старший научный сотрудник Института к.г.-м.н. Ирина Николаевна Мягкая.

Для экологической оценки почв в России применяют нормативы, известные как предельно (ПДК) и оценочно допустимые концентрации. Однако не для всех элементов, обладающих потенциальной токсичностью, существуют эти нормативы. Кроме того, не учитывается их совместное воздействие и токсичность. В связи с этим ученые подбирали способы оценки влияния потенциально токсичных элементов на окружающую среду и человека.

Отбор проб: сотрудники ИГМ СО РАН: к.г.-м.н., нс Сарыг-оол Б.Ю., к.г.-м.н., снс Мягкая И.Н.

Отбор проб: сотрудники ИГМ СО РАН: к.г.-м.н., снс Мягкая И.Н., к.г.-м.н., снс Густайтис М.А.

Отбор проб: Сурков О.Н. и сотрудник ИГМ СО РАН к.г.-м.н., нс Сарыг-оол Б.Ю. на участке хвостохранилища Саралинского рудника

В зарубежных работах активно используются различные экогеохимические индексы для определения риска компонент окружающей среды (почв, донных отложений, воды и др.). Их можно разделить на три группы. Первая — индивидуальные, т.е. рассчитываемые на основе содержания отдельного элемента в компоненте экосистемы. Вторая — комплексные индексы, которые рассчитываются как многоэлементные, т.е. отражают суммарный вклад нескольких поллютантов. Обе группы классифицируются по нескольким степеням загрязнения и в каждой существуют индексы, учитывающие токсичность исследуемых элементов. Третья группа индексов направлена только на оценку непосредственного влияния на человека при вдыхании, проглатывании и взаимодействии с кожей. Последняя группа индексов позволяет устанавливать возможные риски канцерогенного плана (риск раковых заболеваний) и не канцерогенного (риск аллергии, иммунодефицита, аутоиммунных заболеваний и пр.) с учетом возраста, гендера и типа контакта с элементами. Не смотря на большие плюсы использования индексов, существует ограничение набора элементов, для которых возможны расчеты индексов.

Ученые ИГМ СО РАН из каждой группы выбрали несколько видов индексов, с целью комплексного подхода для точной оценки и минимизации ограничений, связанных с набором элементов. Исследовались: локальный фоновый участок (почвы в местах, где разработка месторождения не велась), техногенный участок (хвостохранилище) и территория вблизи него и в пределах зоны рудной минерализации.

«Мы выявили, что почвы фонового участка характеризуются наименьшими содержаниями по сравнению с остальными областями опробования. Очень сильно выделяются отложения на территории хвостохранилища высокими содержаниями цинка, молибдена, и особенно, мышьяка и ртути. Содержания мышьяка и ртути оказывают наибольшее воздействие на почвы повсеместно, что отражается значениями индекса потенциального экологического риска Erⁱ, которые варьируют от умеренного до значительного. Степень загрязнения под действием других элементов не превышает умеренного уровня. Загрязнение As и Hg по всей территории подтверждено индексом геоаккумуляции I_geo (от умеренного до сильного загрязнения). Значения индекс загрязнения PI и коэффициент загрязнения CF отражают более широкий ряд элементов, содержания которых влияют негативно на почвы, с преобладанием As и Hg (Fe < Mo < Cr < Ni < Cu < Cu < Zn < Pb < Hg < As). Хром оказывает негативное воздействие на почвы повсеместно, основываясь на PI и низком пороговом значении ПДК элемента. Установлены возможные риски неканцерогенного характера от почв на детей за счет железа (на всех участках) и мышьяка (на участках, затронутых хвостохранилищем и зоной рудной минерализации), несмотря на загрязнение почв другими элементами. Основная составляющая неканцерогенного влияния этих элементов связана с периоральным попаданием поллютнатов. Содержания мышьяка повышают вероятность канцерогенного риска для взрослых и детей при контакте с отложениями в районе п. Приисковый и территории хвостохранилища», — заключает Ирина Николаевна.

В настоящее время в районе исследования также круглогодично ведется туристическая деятельность. Под негативное влияние загрязнённых почв могут попадать как местные жители, так и гости — любители фрирайда, катания на лыжах, пешего туризма. Полученные данные подчеркивают необходимость принятия мер.

Озеро, которое относится к особо охраняемой территории регионального значения «Ивановские озера»

Озеро, которое относится к особо охраняемой территории регионального значения «Ивановские озера»

Ученые рекомендуют проинформировать местное население о возможных рисках для здоровья и включить участок в список территорий, требующих особого внимания. Также необходимо провести рекультивацию и ограничить доступ к загрязненным участкам, организовать мониторинг экологического состояния жилых районов и туристических объектов и провести дополнительные исследования форм нахождения элементов в почвах для определения их мобильности и биодоступности.

Исследование показало актуальность проблемы загрязнения почв в горнодобывающих районах России и необходимость комплексного подхода к ее решению. Результаты работы могут быть использованы для улучшения экологического менеджмента в таких регионах и снижения рисков для здоровья местного населения. Работы были выполнены по государственному заданию ИГМ СО РАН и гранту РНФ.