Научная статья на тему 'Содержание тяжелых металлов и мышьяка в почвах и растениях окрестностей Хову-Аксынского месторождения (Республика Тыва)'

Содержание тяжелых металлов и мышьяка в почвах и растениях окрестностей Хову-Аксынского месторождения (Республика Тыва) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
479
96
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ / МЫШЬЯК / ПОЧВА / РАСТЕНИЯ / ХОВУ-АКСЫ. / HEAVY METALS / ARSENIC / SOIL / PLANTS / HOVU-AKSY

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Курбатская С. С., Монгуш Ч. О.

Изучено содержание Cu, Ni, Zn, Co 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».

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Курбатская С. С., Монгуш Ч. О.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE CONTENT OF HEAVY METALS AND ARSENIC IN SOILS AND PLANTS IN AREA HOVU-AKSY OF ARSENIDE-COBALT-NICKEL DEPOSIT (TUVA REPUBLIC)

Investigated the content of Cu, Ni, Zn, Co, and arsenic in the background soils and plants Hovu Aksy of arsenide-cobalt-nickel deposit. Revealed elevated concentrations of the studied elements in anthropogenically transformed soil maps and open storage of waste mining and processing enterprise «Tuvakobalt».

Текст научной работы на тему «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!: [email protected];

Ч.О. Монгуш, научный сотрудник, Кыгзыт, Е-шаИ: [email protected]

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ ОКРЕСТНОСТЕЙ ХОВУ-АКСЫНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (РЕСПУБЛИКА ТЫВА)

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

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.