CC BY
40
УДК 504.054:504.062.4
DOI: 10.24411/1728-323X-2019-16069
^ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕКУЛЬТИВИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ДЖИДИНСКОГО ВОЛЬФРАМО-МОЛИБДЕНОВОГО
КОМБИНАТА (РЕСПУБЛИКА БУРЯТИЯ)
С. Б. Сосорова, кандидат биологических наук, н. с., soelma_sosorova@mail.ru, В. Л. Убугунов, кандидат биологических наук, в. н. с., заведующий лабораторией, ubugunovv@mail.ru,
И. Н. Лаврентьева, кандидат биологических наук, с. н. с., lira1973@mail.ru, Л. Л. Убугунов, д. б. н., профессор, директор, l-ulze@mail.ru,
Л. Н. Болонева, кандидат биологических наук, с. н. с., ldm-boloneva@mail.ru, Ю. А. Рупышев, кандидат биологических наук, с. н. с., rupyshev@mail.ru, Э. Г. Цыремпилов, кандидат биологических наук, м. н. с., enhetsyrempilov@mail.ru. ФГБУН «Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН» (ИОЭБ СО РАН), Улан-Удэ, Россия,
Установлены уровни концентрации тяжелых металлов в растениях и техноземах рекультивированных участков территорий деятельности Джидинско-го вольфрамо-молибденового комбината. Уровень суммарного загрязнения техноземов по содержанию ТМ (As, Cd, Cu, Mn, Pb, Sb, Zn, Ni, V), относительно имеющихся ПДК (ОДК), изменяется от допустимого до умеренно опасного, а по содержанию 15 элементов (As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, V, W, Zn, Ва, Sr) относительно фона — от допустимого до чрезвычайно опасного. В большинстве случаев концентрация ТМ в растениях превышала их среднее содержание в растительности континентов. Выявлено превышение максимально-допустимого уровня (для кормов) по содержанию Cd, Co, Cr, Pb. Проведенные мероприятия по рекультивации дали положительный эффект.
Heavy metal concentrations in plants and tech-nozems of the reclaimed areas of the Dzhida tungsten-molybdenum industrial complex have been established. The level of total pollution of technozems by heavy metals (As, Cd, Cu, Mn, Pb, Sb, Zn, Ni, V), as compared to the existing MACs (APC), varied from permissible to moderately dangerous. The content of 15 elements (As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, V, W, Zn, Ва, Sr), as compared to the background, varied from permissible to extremely dangerous. In most cases, the concentration of HM in plants exceeded its average content in the vegetation of the continents. The content of Cd, Co, Cr, Pb in plants has been shown to exceed the maximum permissible concentrations in feed. The reclamation activities had a positive effect.
Ключевые слова: тяжелые металлы, суммарное загрязнение, рекультивированные участки, технозе-мы, растения.
Keywords: heavy metals, total pollution, reclaimed areas, technozems, plants.
Введение. Разработка месторождений сопровождается возникновением техногенных ареалов, связанных с поступлениями соединений тяжелых металлов (ТМ) [1, 2]. Не является исключением и Республика Бурятия, где в Закаменском районе за период деятельности Джидинского вольфрамо-молибде-нового комбината (ДВМК) образовалось 44,5 млн тонн отходов обогащения, которые на протяжении многих лет являются источником загрязнения на площади более 200 км2. Все это обусловило необходимость проведения мероприятий по рекультивации нарушенных земель. В настоящее время рекультивировано 4 участка на общей площади 287 га.
Оценка воздействия ДВМК на объекты окружающей среды и здоровье населения дана в работах [3—8].
В связи с отсутствием данных по влиянию рекультиваци-онных мероприятий на состояние техногенных ландшафтов целью нашей работы является рассмотрение уровней концентрации ТМ (Дб, Сё, Со, Сг, Си, Мп, Мо, N1, РЬ, 8Ь, V,
Zn, Ва, 8г) в техноземах и растениях рекультивированных участков.
Объекты и методы. Объектами исследования послужили почва и растения фонового участка, техноземы и растительность рекультивированных участков, прилегающих к г. За-каменск (контура № 1, 3, 4) и на территории города (контур № 2).
Почвенный покров фонового участка представлен аллювиальной темногумусовой квазиглееватой криотурбирован-ной постагрогенной почвой, а растительность — разнотравно-монгольскополевицевым лугом, во флористическом составе которого насчитывается 3 вида злаков и 36 — бобовых.
На контуре № 1 растительный покров образован полынными, марьевыми, гривастоячменно-пырейными группировками растений, техногенными пустошами с фрагментами группировок марьевой, разнотравно-вострецовой сообществами и лесополосами из лиственницы сибирской и березы
повислой; на рекультивированной части контура № 3 — мятликово-луговотимофеевковыми посевами; контура № 4 — кострецово-райграсовыми, дернистоосоковыми, полевохвощевыми, незаме-чаемовейниковыми фитоценозами. Растительность на техногенном песке очень разрежена и представлена небольшими площадями кустарни-ково-дернистоосоковых сообществ.
Валовое содержание ТМ в почве и технозе-мах определялось атомно-эмиссионным методом (ICP-анализ) на приборе «SPECTRO ARCOS» после разложения смесью минеральных кислот. В растениях концентрации ТМ определяли после сухого озоления проб в солянокислой вытяжке на спектрометре ICPE-9000 [9].
Для оценки степени загрязнения техноземов и почв ТМ использовался суммарный показатель загрязнения (Z^, рассчитанный по [10].
Результаты и обсуждения. Количество ТМ в растениях исследуемых контуров в большинстве случаев превышало их среднее содержание в растительности континентов. На участке техногенного песка выявлено превышение концентрации ТМ лишь в отношении Cd, Mo и Pb, а на фоновом участке — Cd, Co, Li, Mo и Pb. Для надземной части растений установлены превышения максимально-допустимого уровня (МДУ) по Cd, Co, Cr, Pb — контур № 1, Cd, Cr, Mo, Fe — кон-
тур № 3, Сё, Со, Сг, Мо, N1, РЬ, Fe — контур № 4, Сг, Мо, Fe — техногенный песок, Со, Сг — фоновый участок. Благодаря барьерной роли корней накопление ТМ в подземной части растений значительно выше, чем в надземной (табл. 1).
Результаты химического анализа фоновой почвы, техноземов и техногенного песка на содержание ТМ представлены в табл. 2.
Высокие концентрации Аз, Сё, Си, РЬ, 8Ь, Zn, превышающие ПДК (ОДК) в 6,5—12,9 раз и относительно повышенное содержание Сг, выявлены на контуре № 1. В техноземах контуров № 3 и № 4 содержание данных элементов ниже, их коэффициенты концентрации (Кс) относительно ПДК (ОДК) колеблются в пределах 0,6—5,8.
Установлено, что относительно кларка в верхней земной коре по А. П. Виноградову (цит. по [14]), отмечается значительное концентрирование Мо, 8Ь, Сё, Аз, РЬ, на уровне или ниже — Сг, N1, Ва, 8г в техноземах и превышение — Аз, Сё, Си, Мо, РЬ, 8Ь, Zn, рассеяние — Со, Сг, Мп, N1, Ва, 8г в техногенном песке (табл. 2).
Уровень суммарного загрязненного ^с) техноземов по валовому содержанию Аз, Сё, Си, Мп, N1, РЬ, 8Ь, V, Zn относительно имеющихся ПДК (ОДК) на контуре № 1 составляет 49,2, относительно фоновой почвы — 55,3. Категория загрязнения данного контура оценивается как опас-
Таблица 1
Микроэлементный состав растений, мг/кг
Фитомасса Cd Co Cr Li Cu Mo Ni Pb Zn Fe Mn
Среднее содер- 0,035 0,5 1,8 1,5 8,0 0,5 2,0 1,25 30,0 250 205
жание в расти-
тельности кон-
тинентов [11]
Пределы нор- — 0,30— 0,20— 5 2,00— — 0,40— 0,10— 15,00— — —
мальных кон- 0,50 1,00 12,00 3,00 5,00 150,00
центраций [12]
МДУ в кормах 0,3 1,0 0,5 — 30 2,0 3,0 5,0 50 100 300
[13]
контур № 1
надземная 2,5 ± 1,2 1,3 ± 0,2 2,9 ± 0,3 2,3 ± 0,3 16,5 ± 4,9 1,9 ± 0,5 3,1 ± 0,4 9,2 ± 2,2 91 ± 31 423 ± 93 240 ± 91
(Х ± х)
подземная 5,6 ± 3,1 8,3 ± 1,3 11,9 ± 2,1 5,3 ± 0.8 355 ± 272 92 ± 87 14 ± 2,5 173 ± 100 249 ± 156 7406 ± 1885 811 ± 201
контур № 3
надземная 0,6 ± 0,04 1,0 ± 0,1 3,2 ± 0,3 6,2 ± 1,1 2,9 ± 0,3 12,9 ± 5,7 2,8 ± 0,2 1,4 ± 0,2 47,8 ± 4,5 271 ± 38 206 ± 21
подземная 5,0 ± 0,9 13,3 ± 1,9 24,6 ± 3,4 10,8 ± 1,6 107,7 ± 29,4 36,9 ± 9,8 29,4 ± 3,6 118 ± 27,4 159 ± 29 13864± 2045 1410 ± 210
контур № 4
надземная 0,8 ± 0,1 1,6 ± 0,1 3,6 ± 0,5 3,8 ± 0,4 7,2 ± 0,7 6,1 ± 0,5 4,1 ± 0,4 8,8 ± 0,6 40,7 ± 8,8 776 ± 115 227 ± 11
подземная 4,2 ± 0,3 10,8 ± 0,8 21,0 ± 1,6 14,0 ± 1,2 85,9 ± 11,1 15,1 ± 3,1 22,8 ± 1,3 57,3 ± 6,1 111 ± 8 5513 ± 622 680 ± 49
Техногенный песок
надземная 0,3 ± 0,1 0,3 ± 0,1 0,9 ± 0,2 0,7 ± 0,2 6,3 ± 3,1 2,6 ± 0,4 0,8 ± 0,2 3,2 ± 0,3 21,4 ± 1,8 199 ± 48 139 ± 32
подземная 4,4 ± 0,7 21,7 ± 4,3 30,4 ± 9,8 5,1 ± 1,3 192,7 ± 38,2 72,9 ± 15,5 24,4 ± 7,8 101 ± 16,6 118 ± 12 14280±3021 434 ± 114
Фон
надземная 0,3 ± 0,04 0,7 ± 0,04 1,5 ± 0,1 4,5 ± 1,1 4,9 ± 0,1 2,2 ± 0,05 1,9 ± 0,1 4,9 ± 0,2 13,9 ± 0,7 60,0 ± 8,5 49,0 ± 2,3
подземная 1,2 ± 0.3 7,4 ± 0,7 15,9 ± 3,1 4,8 ± 1,5 18,5 ± 2,0 4,9 ± 0,4 23,4 ± 5,6 19,7 ± 4,6 43,5 ± 0,4 6238 ± 2429 644 ± 204
Примечание. X ± x, где X — среднее значение, x — стандартная ошибка.
Таблица 2
Средневзвешенное содержание тяжелых металлов в верхнем 0—10 см слое техноземов, мг/кг
Статистические значения Элементы
As Cd Co Cr Cu Mn Mo Ni Pb Sb V W Zn Ва Sr
контур № 1
Среднее (п = 5) 20,8 7,8 22,3 104,7 354,8 1239 8,1 61,1 413 49,0 137,4 557 720 585 331,2
Стандартная ошибка 10,0 3,4 2,2 4,9 149,2 137,3 3,5 6,1 264,8 38,6 4,4 396 312,7 14,5 12,1
контур № 2
Среднее (п = 4) 13,2 0,7 21,7 116,4 38,0 1250 1 65,3 40,2 2,5 128,2 139,0 95,0 570 292,5
Стандартная ошибка 1,4 0,04 0,4 2,4 1,2 28,9 0 1,3 3,4 0 2,1 27,5 1,6 11,6 23,6
контур № 3
Среднее (п = 7) 8,1 2,2 19,2 76,7 82,1 1312 10,1 51,0 54,4 4,94 135,4 262,6 203,1 598,6 335,7
Стандартная ошибка 1,3 0,5 1,1 6,1 10,2 76,2 3,5 5,3 11,4 0,7 13,0 92,5 56,5 44,1 24,4
контур № 4
Среднее (п = 36) 8,9 3,0 21,8 80,8 88,0 1564 14,1 56,1 56,2 <5,0 166,1 564 356 578,3 371,9
Стандартная ошибка 0,2 0,2 0,4 2,5 3,4 33,3 3,1 3,3 3,4 — 5,1 51,6 28,1 5,8 5,2
техногенный песок 9,6 3,7 4,6 25,6 84,6 670 217,5 20,9 304,1 22,3 30,7 1206,4 266,7 430 90
(п = 1)
фоновая почва (п = 1) <5,0 0,8 16,3 138,1 30,8 1000 2,9 122,5 18,3 <5,0 96,4 <5,0 79,3 460 270
Кларки в земной коре, 1,7 0,13 18 83 47 1000 1,1 58 16 0,5 90 1,3 83 650 3740
мг/кг (А. П. Виногра-
дов, 1962) — цит. по [14]
ная. Допустимый уровень суммарного загрязнения выявлен на контурах № 2 и № 3, где Zc = 8,0 (относительно фона — 4,7) и Zc = 12,5 (9,3) соответственно, умеренно опасный — на контуре № 4, где Zc = 18,5 (13,2).
Суммарное загрязнение относительно фонового содержания 15 элементов (Лб, Сё, Со, Сг, Си, Мп, Мо, N1, РЬ, 8Ъ, V, Zn, Ва, 8г) техногенного песка составляет 340, техноземов — на контуре № 1 — 170, № 2 — 32, № 3 — 123, № 4 — 132, что связано с высоким содержанием W в ис-следуемомт объекте. Категория загрязнения в данном случае оценивается как опасная и чрезвычайно опасная.
По уровню суммарного загрязнения ТМ контура можно расположить в следующий ряд по убыванию: № 1 > № 4 > № 3 > № 2.
Заключение. С учетом уровня заболеваемости населения и состояния компонентов окружающей среды экологическую ситуацию в г. Зака-менск и на прилегающей территории к ДВМК можно оценить как напряженную.
Мероприятия по рекультивации земель, нарушенных деятельностью ДВМК, дают положительный эффект, так как это привело к снижению загрязнения тяжелыми металлами растений и техноземов в зависимости от технологии рекультивации.
Библиографический список
1. Пузанов А. В., Бабошкина С. В., Горбачев И. В. Особенности миграции тяжелых металлов в природно-техногенных аномалиях северо-западного Алтая // Геохимия, 2012, № 4. С. 393—402.
2. Джувеликян Х. А. Влияние техногенных факторов на городские и пригородные ландшафты Центрального Черноземья // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2010. № 1. С. 68—75.
3. Доржонова В. О. Фитоэкстракция и фитотоксичность тяжелых металлов в загрязненных почвах // Автореф. дисс. кандидата биол. наук: Улан-Удэ: 2013. — 22 с.
4. Иметхенов А. Б. Воздействие техногенных загрязнений Джидинского вольфрамо-молибденового комбината на здоровье детей г. Закаменска (Республика Бурятия) / Иметхенов А. Б., Доржиев Ц. З., Максарова Д. Д., Манке-това А. А. // Вестник Бурятского государственного университета, 2015, № 4. С. 229—236.
5. Иметхенов А. Б., Иметхенов О. А., Иметхенова О. В. Влияние техногенных песков Джидинского вольфрамо-мо-либденового комбината (Джидакомбината) на окружающую среду (Республика Бурятия) // Вестник ВСГУТУ. 2016. № 6 (63). С. 47—53.
6. Тимофеев И. В. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах и древесных растениях зоны влияния Джидинского W—Mo (Россия) и Эрдэнэтского Cu—Mo (Монголия) комбинатов // Автореф. дисс. канд. географических наук, М., 2016. — 26 с.
7. Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Республики Бурятия в 2016 году». Улан-Удэ, 2017. — 232 с.
8. Федотов П. К., Петухов В. И., Зелинская Е. В., Бурдонов А. Е. Оценка воздействия хвостохранилищ Джидинского вольфрамо-молибденового комбината на объекты окружающей среды // Горный журнал. 2017. № 10. С. 70—74. Д01: 10.17580Zgzh.2017.10.15.
9. Практикум по агрохимии / под. ред. Минеева В. Г. — М.: Изд-во МГУ, 2001. — 689 с.
10. СанПиН 4266—87. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами.
11. Добровольский В. В. Основы биогеохимии / В. В. Добровольский. — М.: Изд. Центр «Академия», 2003. — 400 с.
12. Минеев В. Г. Экологические проблемы агрохимии. — М.: Изд-во МГУ, 1987. — 285 с.
13. СанПиН 2.1.7.573—96. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения.
14. Касимов Н. С., Власов Д. В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии // Вест. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2015. № 2. — С. 7—17.
GEOECOLOGICAL ASSESSMENT OF RECLAIMED AREAS OF THE DZHIDA TUNGSTEN-MOLYBDENE INDUSTRIAL COMPLEX (THE REPUBLIC OF BURYATIA)
S. B. Sosorovа, Ph. D. (Biology), Researcher, soelma_sosorova@mail.ru,
V L. Ubugunov, Ph. D. (Biology), Head of laboratory, ubugunovv@mail.ru,
I. N. Lavrentyeva, Ph. D. (Biology), Senior Researcher, lira1973@mail.ru,
L. L. Ubugunov, Ph. D. (Biology), Dr. Habil., Professor, Director, l-ulze@mail.ru,
L. N. Boloneva, Ph. D. (Biology), Senior Researcher, ldm-boloneva@mail.ru,
Yu. A. Rupyshev, Ph. D. (Biology), Senior Researcher, rupyshev@mail.ru,
E. G. Tsyrempilov, Ph. D. (Biology), Research Assistant, enhetsyrempilov@mail.ru.
Institute of General and Experimental Biology SB RAS (IGEB SB RAS), Ulan-Ude, Russia,
References
1. Puzanov A. V., Baboshkina S. V., Gorbachev I. V. Osobennosti migracii tyazhelyh metallov v prirodno-tehnogennyh anom-aliyah severo-zapadnogo Altaya. [Features of migration of heavy metals in natural and technogenic anomalies of the Northwest Altai]. Geochemistry, 2012. No. 4. P. 393—402. [in Russian]
2. Dzhuvelikyan H. A. Vliyanie tehnogennyh faktorov na gorodskie i prigorodnye landshafty Centralnogo Chernozemya [Influence of technogenic factors on the city and suburban landscapes of the Central Chernozem Region]. Bulletin of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy, 2010. No. 1. P. 68—75. [in Russian]
3. Dorzhonova V. O. Fitoekstrakciya i fitotoksichnost tyazhelyh metallov v zagryaznennyh pochvah. [Phytoextraction and phy-totoxicity of heavy metals in the polluted soils]. Abstract of the thesis for Ph. D. (Biology). Ulan-Ude. 2013. 22 p. [in Russian]
4. Imethenov A. B. Vozdejstvie tehnogennyh zagryaznenij Dzhidinskogo volframo-molibdenovogo kombinata na zdorove detej g. Zakamenska (Respublika Buryatiya). Imethenov A. B., Dorzhiev C. Z., Maksarova D. D., Manketova A. A. [Impact of technogenic pollution from the Dzhida W—Mo industrial complex on the health of children of Zakamensk (the Republic of Buryatia]. Bulletin of the Buryat State University, 2015. No. 4. P. 229—236. [in Russian]
5. Imethenov A. B., Imethenov O. A., Imethenova O. V. Vliyanie tehnogennyh peskov Dzhidinskogo volframomolibdenovogo kombinata (Dzhidakombinata) na okruzhayushuyu sredu (Respublika Buryatiya). [The Influence of technogenic sand from the Dzhida tungsten-molybdenum industrial complex on the environment (the Republic of Buryatia)]. The VSGUTUBulletin. 2016. No. 6 (63). P. 47—53. [in Russian]
6. Timofeev I. V. Tyazhelye metally i metalloidy v pochvah i drevesnyh rasteniyah zony vliyaniya Dzhidinskogo W—Mo (Ros-siya) i Erdenetskogo Cu—Mo (Mongoliya) kombinatov. [Heavy metals and metalloids in soils and wood plants of a zone of influence of the Dzhida tungsten-molybdenum (Russia) and Erdenetsky Cu—Mo (Mongolia) industrial complexes]. Abstract of the thesis for Ph. D. (Geography), M., 2016. 26 p. [in Russian]
7. Gosudarstvennyj doklad "O sostoyanii i ohrane okruzhayushej sredy Respubliki Buryatiya v 2016 godu". [The state report "On the state and environmental protection of the Republic of Buryatia in 2016".]. Ulan-Ude, 2017. — 232 p. [in Russian]
8. Fedotov P. K., Petukhov V. I., Zelinskaya E. V., Burdonov A. E. Ocenka vozdejstviya hvostohranilish Dzhidinskogo volframomolibdenovogo kombinata na obekty okruzhayushej sredy. [Evaluation of the impact of the tailings of the Dzhida tungsten-molybdenum plant on environmental objects"]. Gornyj zhurnal. 2017. No. 10. P. 70—74. DOI: 10.17580/gzh.2017.10.15. [in Russian]
9. Praktikum po agrohimii (pod red. Mineeva V. G.) [A workshop on agrochemistry / ed. by Mineev V. G.]. Moscow, Publishing house of MSU, 2001. 689 p. [in Russian]
10. SanPiN 4266—87. Metodicheskie ukazaniya po ocenke stepeni opasnosti zagryazneniya pochvy himicheskimi veshestvami. [SanPiN 4266—87. Methodical instructions according to degree of danger of pollution of the soil chemicals.] [in Russian]
11. Dobrovolskij V. V. Osnovy biogeohimii. [Fundamentals of biogeochemistry]. Moscow, Izd. Centr "Akademi", 2003. 400 p. [in Russian]
12. Mineev V. G. Ekologicheskie problemy agrohimii.[Environmental problems of agrochemistry]. Moscow, Publishing house of MSU, 1987. 285 p. [in Russian]
13. SanPiN 2.1.7.573—96. Gigienicheskie trebovaniya k ispolzovaniyu stochnyh vod i ih osadkov dlya orosheniya i udobreniya. [SanPiN 2.1.7.573—96 Hygienic requirements to use of sewage and their rainfall for an irrigation and fertilizer] [in Russian]
14. Kasimov N. S., Vlasov D. V. Klarki himicheskih elementov kak etalony sravneniya v ekogeohimii. [Klarki of chemical elements as comparison standards in ecogeochemistry]. Bulletin of Moscow State University. Series Geography. 2015. No. 2. P. 7—17. [in Russian]
