Научная статья на тему 'Свинец и висмут в полыни Гмелина хвостохранилища Шерловогорского ГОКа (юго-восточное Забайкалье)'

Свинец и висмут в полыни Гмелина хвостохранилища Шерловогорского ГОКа (юго-восточное Забайкалье) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
196
69
Поделиться
Ключевые слова
СВИНЕЦ / ВИСМУТ / ПОЧВА / ТЕХ-НОЗЕМ / ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЙ ЛАНДШАФТ / ARTEMISIA GMELINII / НАКОПЛЕНИЕ / МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИ-ЧЕСКИЙ СОСТАВ / ОРГАНЫ РАСТЕНИЯ / КОНЦЕНТРАЦИИ / СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ / ЮГО-ВОСТОЧНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ / LEAD / BISMUTH / SOIL / TECHNO-SOIL / NATURAL-TECHNOGENIC LANDSCAPES / ACCUMULATION / MINERALOGICAL AND GEOCHEMICAL COMPOSITION / PLANT ORGANS / CONCENTRATION / AVERAGES / SOUTH-EASTERN TRANSBAIKALIE

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Юргенсон Георгий Александрович, Горбань Дарья Николаевна

Приведены результаты сравнительного анализа содержаний свинца и висмута в органах полыни Гмелина (Artemisia gmelinii), произрастающей на хвостохранилище бывшего Шерловогорского горно-обогатительного комбината. Определено, что их содержания в почвах и техноземах значительно превышают кларки и ПДК. В почвах фонового участка средние содержания (мг/кг) Pb 19,4 (10...30), Bi 9,86 (0,1...19,6), в техноземах хвостохранилища Pb 1056 (627...1700), Bi 10,67 (0,3...30,6). Содержания свинца и висмута в полыни Гмелина значительно ниже, чем в почвах и техноземах. Функциональной зависимости между содержаниями этих элементов в почвах и техноземах и в произрастающих на них растениях не выявлено. Накопление свинца и висмута в органах полыни существенно различается. Максимальные их концентрации обнаружены в корнях и листьях, существенно меньшие в стеблях и минимальные в цветках. В органах полыни Гмелина (корни, стебли, листья, цветки) средние значения содержаний висмута соответственно находятся в пределах (мг/кг) 3,15 ^ 0,16 ^ 0,53 ^ 0,12 при размахе от <0,01...3,15. Средние значения содержаний свинца для этих же органов составляют соответственно (мг/кг): 33,24 ^ 11,44 ^ 30,30 ^ 10,56 при размахе <0,20...33,24. Содержания свинца и висмута в органах полыни Гмелина существенно превышают кларки и ПДК для растений на всех участках

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Юргенсон Георгий Александрович, Горбань Дарья Николаевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

LEAD AND BISMUTH IN THE WORMWOOD ARTEMISIA GMELINI IN THE TAILING POND SHERLOVOGORSK MINE (SOUTH-EASTERN TRANSBAIKALIE)

The results of the comparative analysis of the contents of lead and bismuth in the bodies of Gmelini wormwood (Artemisia gmelinii), growing on the tailings of Sherlovaya former mining complex are given. It was determined that their content in soils and teсhno-soils significantly exceed the Clarks and Maximum permissible concentration (MPC). Soils background portion average content is (mg / kg) Pb 19,4 (10 to 30), Bi 9,86 (0,1 to 19,6), in techno-soils tailings Pb 1056 (from 627 to 1700), Bi 10,67 (0,3 to 30,6 ). The content of lead and bismuth in wormwood of Gmelin is significantly lower than in soils and tech-nozem. The contents of lead and bismuth in wormwood Gmelini is significantly lower than in soils and teсhno-soils. The functional relationship between the content of these elements and techno-soils, soils and plants growing on them is not revealed. Accumulation of lead and bismuth in the bodies of wormwood differs significantly. The highest concentrations are found in the roots and leaves, much smaller in the stems and the minimum in the flowers. In Gmelini wormwood organs (roots, stems, leaves, flowers) average bismuth content, respectively, is in the range (mg / kg) 3,15 ^ 0,16 ^ 0,53 ^ 0,12 in the scope of <0,01-3,15. The average values of the lead content of the same organs are, respectively (mg / kg): 33,24 ^ 11,44 ^ 30,30 ^ 10,56 in the scope <0,20-33,24. The contents of lead and bismuth in bodies of Artemisia gmelinii significantly exceed MPC dark for the plants at all areas

Текст научной работы на тему «Свинец и висмут в полыни Гмелина хвостохранилища Шерловогорского ГОКа (юго-восточное Забайкалье)»

УДК 550.47

Юргенсон Георгий Александрович Georgy Yurgenson

Горбанъ Дарья Николаевна Darya Gorban

СВИНЕЦ И ВИСМУТ В ПОЛЫНИ ГМЕЛИНА ХВОСТОХРАНИЛИЩА ШЕРЛОВОГОРСКОГО ГОКА (ЮГО-ВОСТОЧНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)

LEAD AND BISMUTH IN THE WORMWOOD ARTEMISIA GMELINI IN THE TAILING POND SHERLOVOGORSK MINE (SOUTH-EASTERN TRANSBAIKALIE)_

Приведены результаты сравнительного анализа содержаний свинца и висмута в органах полыни Гмелина (Artemisia gmelinii), произрастающей на хвостохранилище бывшего Шерловогорского горно-обогатительного комбината. Определено, что их содержания в почвах и техноземах значительно превышают кларки и ПДК. В почвах фонового участка средние содержания (мг/кг) Pb 19,4 (10...30), Bi 9,86 (0,1...19,6), в техноземах хвостохранилища - Pb 1056 (627...1700), Bi 10,67 (0,3...30,6). Содержания свинца и висмута в полыни Гмелина значительно ниже, чем в почвах и техноземах. Функциональной зависимости между содержаниями этих элементов в почвах и техноземах и в произрастающих на них растениях не выявлено. Накопление свинца и висмута в органах полыни существенно различается. Максимальные их концентрации обнаружены в корнях и листьях, существенно меньшие в стеблях и минимальные — в цветках. В органах полыни Гмелина (корни, стебли, листья, цветки) средние значения содержаний висмута соответственно находятся в пределах (мг/кг) 3,15 ^ 0,16 ^ 0,53 ^ 0,12 при размахе от <0,01...3,15. Средние значения содержаний свинца для этих же органов составляют соответственно (мг/кг): 33,24 ^ 11,44 ^ 30,30 ^ 10,56 при размахе <0,20...33,24. Содержания свинца и висмута в органах полыни Гмелина существенно превышают кларки и ПДК для растений на всех участках

The results of the comparative analysis of the contents of lead and bismuth in the bodies of Gmelini wormwood (Artemisia gmelinii), growing on the tailings of Sherlovaya former mining complex are given. It was determined that their content in soils and techno-soils significantly exceed the Clarks and Maximum permissible concentration (MPC). Soils background portion average content is (mg / kg) Pb 19,4 (10 to 30), Bi 9,86 (0,1 to 19,6), in techno-soils tailings -Pb 1056 (from 627 to 1700), Bi 10,67 (0,3 to 30,6 ). The content of lead and bismuth in wormwood of Gmelin is significantly lower than in soils and tech-nozem. The contents of lead and bismuth in wormwood Gmelini is significantly lower than in soils and techno-soils. The functional relationship between the content of these elements and techno-soils, soils and plants growing on them is not revealed. Accumulation of lead and bismuth in the bodies of wormwood differs significantly. The highest concentrations are found in the roots and leaves, much smaller in the stems and the minimum — in the flowers. In Gmelini wormwood organs (roots, stems, leaves, flowers) average bismuth content, respectively, is in the range (mg / kg) 3,15 ^ 0,16 ^ 0,53 ^ 0,12 in the scope of <0,01—3,15. The average values of the lead content of the same organs are, respectively (mg / kg): 33,24 ^ 11,44 ^ 30,30 ^ 10,56 in the scope <0,20—33,24. The contents of lead and bismuth in bodies of Artemisia gmelinii significantly exceed MPC clark for the plants at all areas

Ключевые слова: свинец, висмут, почва, тех-нозем, природно-техногенный ландшафт, Artemisia gmelinii, накопление, минералого-геохими-ческий состав, органы растения, концентрации, средние значения, Юго-Восточное Забайкалье

Key words: lead, bismuth, soil, techno-soil, natural-technogenic landscapes, Artemisia gmelinii, accumulation, mineralogical and geochemical composition, plant organs, concentration, averages, South-Eastern Transbaikalie

Шерловогорский рудный район находится на юго-востоке Забайкальского края, в Борзинском административном районе, северо-восточнее поселка Шерло-вая Гора [4] (рис. 1). Климат района резко континентальный с сезонной амплитудой температур 88 °С. Среднее годовое количе-

ство осадков составляет 300 мм. Реакция почвенного раствора слабощелочная (pH =7,2...7,5). Шерловогорский рудный район имеет площадь более 10 км2. Он представляет собой холмистую степь с ярко выраженными пологими и отрицательными формами рельефа.

Рис. 1. Местоположение Шерловогорского рудного района

Здесь развита Шерловогорская руд-номагматическая система, включающая висмут-бериллий-олово-вольфрамовое месторождение грейзенового типа с камнеса-моцветным сырьем Шерловая Гора [31] и с наложенной мышьяковой минерализацией, месторождение Аплитовый отрог с што-кверковым касситерит-вольфрамит-по-левошпатово-кварцевым оруденением, олово-полиметаллическое месторождение Сопка Большая с рудами касситерит-стан-нин-сфалерит-галенитового состава с минералами висмута, полиметаллическое месторождение Восточная аномалия, сложенное рудными телами галенит-сфа-

лерит-карбонатного состава с пиритом, арсенопиритом, минералами висмута, касситеритом, станнином. Обогатительная фабрика Шерловогорского ГОКа перерабатывала руду месторождения Сопка Большая, в результате чего с 1960 по 1993 гг. сформировано хвостохранилище. Месторождение отрабатывалось открытым способом, вследствие чего образовались техногенные массивы, нерекультивированный карьер, отвалы горных пород вскрыши, склады бедных и подготовленных к переработке руд, мелкие карьеры и отвалы разрабатывавшихся висмут-олово-вольфрамовых руд и хвостохранилище (рис. 2).

В

И 0

Условные обозначения

- лесной массив

- отвалы руды и вскрышных пород

- карьер

- хвостохранилище и его дамба

- участки отбора проб и их номера

Рис. 3. Общий вид северо-западной

части хвостохранилища, полузасыпанного некондиционными олово-полиметаллическими рудами

Рис. 2. Схема опробования: 1 - фоновый участок; 2 - Поднебесных; 3 - Жила Новая; 4 - хвостохранилище

С конца 1990-х гг. хвостохранилище обезвожено и под действием ветровой эрозии мелкая фракция отвальных хвостов, содержащих высокие концентрации мышьяка, свинца, цинка, олова, висмута, кадмия, таллия, индия и других элементов, перемещалась на степной ландшафт. В 2004 г. оно частично засыпано материалом некондиционных руд, в ряде мест закрепившим рыхлые массы, на которых стали формироваться участки зарастания пионерными растениями: полынями, среди которых преобладает полынь Гмелина, лапчаткой скученной, кипреем, порослью тополя бальзамического, березы плоско-листной и др. Сформировались участки с вполне развитым растительным покровом (рис. 3...5).

Рис. 4. Фрагмент северо-западной части

хвостохранилища, заросшего различными видами полыни, лапчаткой,

кипреем, молодой порослью тополя бальзамического, березы плосколистной и другими пионерными растениями

Рис. 5. Заросли полыни

Актуальность исследования заключается в необходимости определить характер поведения свинца и висмута в системе почва — растение на примере полыни Гмелина и выявить особенности их биологического поглощения разными органами в степном ландшафте Шерловогорского рудного района.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Полынь Гмелина (Artemisia gmelinii) выбрана в качестве объекта исследования как пионерное растение, заселяющее одним из первых техногенно-нарушенные территории Шерловогорского рудного района, где развиты геотехногенные ландшафты (бермы карьера, поверхность хвостохрани-лища, склады руды и отвалы вскрышных и пустых горных пород). Она является одним из растений, которым питаются домашние животные, пасущиеся на хвостохранили-щах, почвенно-техноземный покров которых богат различными микроэлементами, необходимыми им.

Полынь Гмелина (Artemisia gmelinii) — многолетний полукустарник из семейства Астровых (сложноцветных) (рис. 6). Она относится к лекарственным растениям. Полынь Гмелина имеет длительный срок вегетации и позднелетнее цветение, размножается преимущественно вегетативно. В Забайкальских степях встречается довольно часто, предпочитает каменистые почвы склонов, скалистые обнажения [7], а также обезвоженные хвостохранилища, уступы карьеров, канавы, техногенные массивы вскрышных горных пород, склады некондиционных руд и другие скопления отходов горного производства. Это растение с 2004 г. является объектом нашего пристального внимания и особенности концентраций в нем мышьяка, цинка, кадмия, меди и распределения их по его органам в самом общем виде на примере ограниченного числа проб освещены [6, 18, 25-27, 30].

Растительная пища является основным источником поступления тяжелых металлов (ТМ) в организм человека и животных. По разным данным [13, 16], с ней поступает 40...80 % ТМ и только 20...40 % — с воздухом и водой. Поскольку от уровня накопления металлов в растениях, исполь-

зуемых в пищу, в значительной степени зависит здоровье населения, то изучение транслокации в системе почва — растение представляется особо важным.

Рис. 6. Куст полыни Гмелина на хвостохранилище

Известно, что химический состав растений отражает элементный состав почв [13, 16, 17, 23]. Поэтому избыточное накопление ТМ растениями обусловлено, прежде всего, их высокими концентрациями в почвах.

К избытку ТМ растения могут проявлять различные механизмы устойчивости: одни виды способны накапливать высокие концентрации ТМ, но проявлять к ним толерантность. Другие стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих барьерных функций. Для многих растений первым барьерным уровнем являются корни, где задерживается наибольшее количество ТМ, следующим — стебли, листья, затем — органы и части растений, отвечающие за воспроизводительные функции (чаще всего семена и плоды, а также корне- и клубнеплоды и др.) [2, 3,10,11, 12, 13, 19 и др.].

Свинец, согласно ГОСТ 17.4.1.02-83 [8], относится к 1 классу опасности. Кларк свинца, по А.П. Виноградову, 16 мг/кг [22]. В.В. Иванов [9; С. 114] дает величину кларка 0,0008 г/т, что явно ошибочно. Вариация среднего естественного содержания в почвах 10...38 мг/кг [24]. Согласно

ГН 2.1.7.2041-06, предельно-допустимая концентрация (ПДК) свинца в почве составляет 32 мг/кг [5].

Биологическая роль свинца изучена недостаточно, однако в литературе имеются данные на примере крыс [1], подтверждающие, что металл жизненно необходим для животных организмов. Животные испытывают недостаток этого элемента при концентрации его в корме менее 0,05...0,5 мг/кг [12, 15]. В небольших количествах он необходим и растениям. Дефицит свинца в растениях возможен при его содержании в надземной части от 2 до 6 мкг/кг сухого вещества [14, 15].

Высокие содержания свинца в растениях возникают под действием различных факторов среды, например, наличия геохимических аномалий, загрязнения, сезонных колебаний, способности генотипа накапливать свинец. Тем не менее, естественные уровни содержаний свинца в растениях из незагрязненных и безрудных областей, по-видимому, довольно постоянны и лежат в пределах 0,1.10,0 мг/кг сухой массы (среднее 2 мг/кг) [6]. По данным В.Б. Ильина [10], они составляют 4,1 мг/ кг. Концентрация металла выше 10 мг/кг сухого вещества является токсичной для большинства культурных растений [20]. Коэффициент биогенности его низкий (в лесной зоне — 0,15, в степной 0,2, в пустынной 0,22) [9]. Содержания 5.10 мг/ кг считаются нормальными, а избыточными и токсичными — 30.300 мг/кг. Однако В.В. Иванов указывает, что известны данные, согласно которым концентрации 50.60 мг/кг «.еще не вредны для растений» [9; С. 139]. По А.И. Обухову, содержания примерно 10 мг/кг представляют опасность, если растения используются для приготовления пищи [9].

По данным Д. Уилсона и др. [9; С. 140], растения извлекают из почв лишь малое количество свинца — не более 0,003.0,005 % его валового содержания. Полагают, что 4.6 мг/кг Pb достаточны для проявления его биологических функций, которые еще слабо изучены. Тем не менее, известно, что рост растений стиму-

лирует Pb(NO3)2 уже при низких концентрациях. Избыточное содержание свинца в растениях, связанное с высокой его концентрацией в почве, часто ингибирует дыхание и подавляет процесс фотосинтеза, иногда приводит к увеличению содержания кадмия и снижению поступления цинка, кальция, фосфора, серы [9]. Вследствие этого снижается урожайность растений и резко ухудшается качество производимой продукции. Максимально известные содержания Pb (0,15 %) установлены в листьях салата, выращенных в городских условиях [9]. Внешние симптомы негативного действия свинца — появление темно-зеленых листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва. Устойчивость растений к его избытку неодинаковая: менее устойчивы злаки, более устойчивы бобовые. Поэтому симптомы токсичности у различных культур могут возникнуть при разном валовом содержании свинца в почве — 100...500 мг/ кг [13, 14].

Висмут — элемент повышенной токсичности, 2-го класса опасности [3]. Кларк висмута земной коры составляет от 0,009 мг/кг, по А.П. Виноградову, до 0,17 мг/ кг, по С.Р. Тейлору [22]. В.В. Иванов [9] предлагает использовать расчеты Э.Ф. Минцера, согласно которым он составляет примерно 2 мг/кг, что явно завышено. Кларк почв - 0,1...0,3 мг/кг [24], ПДК не установлен [1].

Геохимия Bi в биосфере изучена недостаточно. Распределение его в растениях также изучено слабо. Среднее его содержание в растениях, по Г. Боуэну, не превышает 0,02 мг/кг сухой массы, в почвах он обычно накапливается незначительно, и его содержание в них составляет 0,2 мг/ кг [9].

Повышенные содержания висмута в почвах и растениях, произрастающих в районах загрязнения, вероятно, обусловлены его высокими концентрациями в рудах и природных геохимических аномалиях [9].

Тяжелые металлы и мышьяк в системе горная порода - почва - растения с 2005 г. являются предметом изучения в лаборатории геохимии и рудогенеза Института при-

родных ресурсов, экологии и криологии СО РАН. Установлено, что Шерловогорская природная геохимическая аномалия отличается высокими содержаниями не только свинца и висмута, но и цинка, кадмия, меди, мышьяка, вольфрама и других химических элементов в токсичных концентрациях [25, 26].

Первый опыт изучения висмута в органах полыни Гмелина с использованием небольшого числа проб показал, что существует тенденция в преимущественном его накоплении в корнях и листьях по сравнению со стеблем и цветками [6]. Подобные тенденции выявлены и для других химических элементов [27 — 30]. Для подтверждения и уточнения этих данных предпринято изучение поведения висмута и свинца на большем материале.

Объекты и методы исследования. Методика биогеохимических исследований включала:

1) отбор проб почв, техноземов и растений на фоновом участке и хвостохрани-лище;

2) анализ почв и техноземов методом РФА в ГИН СО РАН (г. Улан-Удэ) на спектрометре VRA—30, Б.Ж. Жалсараевым и Ж.Ш. Ринчиновой. Изучение содержаний химических элементов в растениях включало:

1) разделение растений на органы;

2) высушивание на воздухе;

3) измельчение;

4) разложение в системе СВЧ и перевод в водный раствор;

5) ICP-MS анализ.

Определение содержаний химических элементов в растениях выполнено в Хабаровском инновационно-аналитическом центре Института тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН на приборе ICP-MS Elan 9000 PerkinElmer (США) методом кислотного разложения ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98, Стандартный образец: Тр-1 (ГСО № 8922-2007), аналитики А.В. Штарева, В.Е. Зазулина, Л.С. Боковенко.

Всего исследовано 14 проб почв и тех-ноземов и 80 индивидов полыни Гмелина, отобранных на участках фоновый (рис. 2,

Т. 1, 7 проб почв и 36 индивидов полыни) и хвостохранилище (рис. 2, Т. 4, 7 проб тех-ноземов и 44 индивида полыни).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Фоновый участок (рис. 2), на котором бы воздействие процессов формирования Шерловогорской рудномагматической системы не ощущалось совсем, даже по данным геологической сьёмки масштаба 1: 50 000, выделить оказалось практически невозможным. Поэтому он выбран на её периферии, где воздействие рудообразующих процессов характеризуется слабым развитием грейзенизации вмещающих горных пород, представленных, в основном, оро-говикованными песчаниками и сланцами девонского возраста. Хвостохранилище (рис. 2) Шерловогорской обогатительной фабрики образовано в результате отработки одноименнного месторождения в период с 1961 по 1993 гг.

Площадь хвостохранилища 80 га, объём горной массы — около 17617,3 тыс. т. Среднее содержание свинца в объёме массива, по данным Ю.Ф. Харитонова и В.Г. Васильева (1998, ЗабНИИ Министерства природных ресурсов РФ), составляет 0,26 %, запасы 45805 т. Однако содержание его в техноземах, как показано далее, иное. В настоящее время хвостохра-нилище обезвожено и под действием ветровой эрозии отвальные хвосты, содержащие высокие концентрации мышьяка, свинца, цинка, олова, висмута, кадмия, таллия, индия и других элементов, до 2004 г. перемещались на степной ландшафт. В настоящее время этот процесс проявлен слабо вследствие частичной рекультивации.

Результаты и их обсуждение. Средние содержания свинца (х, а, а/ х, мг/ кг) на участках: почвы фонового (19,4; 13,18; 0,68) при вариации содержаний 10...30; техноземы хвостохранилища (1056; 440,12; 0,42) при вариации от 627 до 1700. Все содержания свинца в почвах и техноземах превышают кларк и ПДК на всех участках (рис. 7).

Размах содержаний висмута в почвах на фоновом участке находится в пределах 0,1.. .19,6 мг/кг, а в техноземах хвостохранилища — 0,3.30,6 мг/кг. При этом вели-

чины статистических характеристик (х, о, о/х) содержаний (мг/кг) висмута в почвах по участкам составляют: фоновый (9,86; 47,8; 4,85); для техноземов хвостохрани-

лища они соответственно равны 10,67; 2; 0,19 и превышают кларк на всех участках (рис. 8).

Рис. 7. Средние содержания свинца в почвах и техноземах на участках Шерловогорского рудного района в сравнении с кларками: фоновый участок; 2 - хвостохранилище, кларк свинца 16 г/кг, по А.П. Виноградову [22],

ПДК, согласно ГН 2.1.7.2041-06 [5]

Рис. 8. Средние содержания висмута в почвах и техноземах на участках Шерловогорского рудного района: 1 - фоновый участок; 2 - хвостохранилище, кларк висмута 0,17 мг/ кг (1.7*10-7), по С.Р. Тейлору [22]

Минимальные значения содержаний висмута на фоновом участке (0,1 мг/кг) также больше кларка, что обусловлено тем, что Шерловогорский рудный район представляет собою крупную висмут-бериллий - вольфрам - олово - полиметаллическую геохимическую аномалию одноименной рудномагматической системы.

Технозем, слагающий хвостохранилище, сформирован отходами деятельности

обогатительной фабрики Шерловогорского ГОКа, характеризуется относительно невысокими содержаниями висмута (0,3...30,6 мг/кг), лишь незначительно превышающими таковые в почвах фонового участка. Эта особенность обусловлена двумя причинами. Первая заключается в том, что на фабрику поступали олово-полиметаллические руды месторождения Сопка Большая, в которых содержание висмута изначально

1

существенно ниже, чем в слабо грейзенизи-рованных горных породах фонового участка. Вторая обусловлена тем, что в процессе обогащения руд висмутовые минералы вместе с галенитом, являющимся основным их носителем, извлекались в концентрат и в отвал уходила их незначительная часть.

Содержания висмута в растениях существенно ниже, чем в почвах. Ранее нами установлено, что в органах растений (корни, стебли, листья, цветки) оно находится в пределах <0,01...3,15 мг/кг [6]. В целом на всех исследовавшихся участках колебания содержаний висмута в Artemisia gmelinii весьма существенны, что связано, вероятно, с особенностями минерализации на участках отбора проб, определяющими

валовые содержания и формы нахождения элементов в почве. Но прямых связей между содержанием висмута в почвах и растениях не устанавливается, что подтверждают ранее полученные выводы не только для висмута, но и для мышьяка и других элементов [10, 11]. Полученные новые сравнительные данные о содержаниях висмута в полыни Гмелина на фоновом участке и хвостохранилище показали существенные различия в концентрациях этого элемента в почвах и техноземах (рис. 9): растение на фоновом участке содержит на порядок меньше висмута, чем на хвостохранилище, несмотря на почти одинаковые его средние содержания (рис. 8).

Рис. 9. Распределение висмута в органах полыни Гмелина на разных

точках опробования:

1 - фоновый участок; 2- хвостохранилище

Это обусловлено, вероятно, существенно большей долей подвижного висмута в техноземе по сравнению с почвой фонового участка, где он находится преимущественно не в виде бисмутита (карбоната висмута), а в виде его сульфида висмутина. Высказанное предположение мы рассматриваем как предварительное, требующее проведения специальных исследований форм нахождения его в почвах и техноземах рассматриваемых участков.

Средние содержания свинца в органах полыни Гмелина, растущих на почвах

и техноземах, как видно из рис. 9, также существенно различаются. Причины выявленных различий также требуют изучения форм его нахождения в них, как это показано в [21].

Полученные новые данные подтверждают выводы о том, что распределение рассматриваемых химических элементов подчиняется выявленной ранее тенденции о преимущественном накоплении их в корнях и листьях и меньшем содержании в стеблях и генеративных органах [6]. В органах полыни Гмелина (корни, стебли, ли-

стья, цветки) среднее содержание висмута находится соответственно в пределах (мг/ кг) 3,15 ^ 0,16 ^ 0,53 ^ 0,12 при размахе от <0,01...3,15. Среднее содержание свинца для этих же органов составляют, соответственно (мг/кг): 33,24 ^ 11,44 ^ 30,30 ^ 10,56 при размахе <0,20...33,24. Максимальны содержания свинца в корнях и листьях полыни Гмелина на хвостохра-нилище (24,18; 30,30 мг/кг), а стебли и цветки содержат здесь существенно меньшие его количества. Минимальные значения типичны для цветков также на фоновом участке (0,21 мг/кг), где воздействие флюидов, формировавших олово-полиметаллическое месторождение Сопка Большая на граниты Шерловогорского штока и ороговикованные вмещающие горные породы, минимально.

Для оценки интенсивности биологического поглощения химических элементов растительностью используют коэффициент

биологического поглощения (КБП) [17]. Возможность использования этого коэффициента для сравнительной оценки захвата растениями находящихся в почвах химических элементов предопределена нами при отборе проб, так как почву отбирали непосредственно прямо из-под растений (кор-необитаемый слой) и принимали за КБП отношение содержания свинца или висмута в растении к среднему содержанию в кор-необитаемом слое на данном участке.

Расчеты коэффициента биологического поглощения свинца и висмута растением (рис. 10) показали, что для корней он максимален на фоновом участке, а минимален на хвостохранилище. Это никак не согласуется с низкими содержаниями свинца на фоновом участке (19,4 мг/кг), где его содержания в почвах минимальны, и максимальными — в техноземах хвостохрани-лища (1056 мг/кг), где КБП имеет минимальные значения.

Рис. 10. Коэффициент биологического поглощения свинца и висмута органами полыни Гмелина на разных участках отбора проб: 1 - фоновый участок; 2- хвостохранилище

В отличие от свинца, висмут характеризуется существенно низким КБП корневой системой растения на фоновом участке по сравнению с таковым на хвостохранилище, где доля его подвижных форм, вероятно, существенно больше. При этом максимальное накопление висмута наблюдается в листьях полыни Гмелина, произрастающей на хвостохранилище. Это обусловлено, вероятно, тем, что в процессе обогащения

сульфидных руд методом флотации, в которых висмут находился в сульфидной форме в виде висмутина, он в значительной части извлечен, а в техноземе остался лишь в виде бисмутита, относительно легко разлагающегося в кислой среде, характерной для грунтовых вод хвостохранилища. Кроме того, относительно большие значения КБП висмута для листьев могут служить также основанием для предположения о том, что

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

он может играть какую-то роль в процессе фотосинтеза.

Выводы.

1. Впервые дан сравнительный анализ содержаний свинца и висмута в почвах и техноземах природно-техногенных ландшафтов и органах полыни Гмелина Artemisia gmelinii в Шерловолгорском рудном районе.

2. Установлены различия в содержаниях этих элементов в почвах и техноземах в зависимости от минералого-геохимиче-ского состава отрабатываемых рудных тел. Определено, что их содержания значительно превышают кларки и ПДК. Шерлово-горский горнорудный район отличается геохимической специализацией не только рассмотренными элементами, но и всем их комплексом, типичным для подобных руд-номагматических систем [12].

3. Содержания свинца и висмута в органах полыни Гмелина значительно ниже, чем в почвах и техноземах, и не зависят от валовых их содержаний в них. Они превышают кларк и ПДК на всех участках. В целом концентрации висмута в полыни Гме-лина на порядок ниже, чем свинца.

4. Накопления свинца и висмута в органах (корни, стебли, листья, цветки) полыни Гмелина существенно различаются. Средние их значения для висмута, со-

ответственно, находятся в пределах (мг/ кг) 3,15^0,16^0,53^0,12 при размахе от <0,01...3,15 мг/кг, а для свинца в этих же органах составляют соответственно (мг/кг): 33,24^11,44 ^30,30^10,56 при размахе <0,20...33,24. Следовательно, их максимальные концентрации обнаружены в корнях и листьях, существенно меньшие — в стеблях и минимальные — в цветках. Подобное распределение свинца, вольфрама, молибдена, висмута, цинка и кадмия выявлено и для других растений в Шерловогорском и других рудных районах [9 — 11]. При этом для всех растений во всех ландшафтах типичны минимальные содержания элементов-токсикантов в цветах, плодах и семенах [9 — 11]. Выявленная тенденция свидетельствует о том, что высокие содержания в корнях связаны с непосредственным контактом их с почвами и захватом ризосферой, существенно меньшие содержания в стеблях — с их транспортными функциями, возрастание их в листьях обусловлено происходящими в них фотосинтезом и главными жизненно важными процессами. Минимальные содержания токсичных свинца и висмута в цветках обусловлены, вероятно, защитными системами растения, обеспечивающими чистоту вида в потомках.

Авторы признательны канд. геогр. наук М.А. Солодухиной, P.A. Филенко (ИПРЭК СО РАН), канд. геол.-минерал. наук О.К. Смирновой (ГИН СО РАН), принимавшим участие в сборе проб и их подготовке к анализу.

Литература-

1. Авцын А.П. [и др.]. Микроэлементозы человека. Этиология, классификация, органопатология. М.: Медицина, 1991. 496 с.

2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат. Ленинградское отделение, 1987. 142 с.

3. Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю. Распределение ТМ по органам культурных растений // Агрохимия. 1987. № 5. С. 40-46.

-References

1. Avtsyn A.P. and others. Mikroelementozy cheloveka. Etiologiya, klassifikatsiya, organopa-tologiya [Microelementosis of person. Etiology, classification, organ pathology]. Moscow: Medicine, 1991. 496 p.

2. Alekseev Yu.V. Tyazhelye metally v pochvah i rasteniyah [Heavy metals in soils and plants]. Leningrad: Agropromizdat. Leningrad department, 1987. 142 p.

3. Garmash G.A., Garmash N.Yu. Agrohimiya (Agrochemistry), 1987, no. 5, pp. 40-46.

4. Геологические исследования и горно-промышленный комплекс Забайкалья / Г.А. Юргенсон, B.C. Чечеткин, В.М. Асосков [и др.]. Новосибирск: Наука, 1999. 574 с.

5. ГН 2.1.7.2041—06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. 3 с.

6. Горбань Д.Н., Юргенсон Г.А. Висмут в растениях Шерловогорского рудного района / / Минералогия и геохимия ландшафта горнорудных территорий. Современное минералообразование: тр. V Всерос. симпозиума с междунар. участием «Минералогия и геохимия ландшафта горнорудных территорий» и XII Всероссийских чтений памяти акад. А.Е. Ферсмана «Рациональное природопользование», «Современное минералообразование». Чита, 2014. С. 80-84.

7. Горшкова А.А. Биология степных пастбищных растений Забайкалья. М.: Наука, 1966. 276 с.

8. ГОСТ 17.4.4.02—83. Классификация химических веществ для контроля загрязнения. Отнесение химических веществ, попадающих из выбросов, сбросов, отходов, к классам опасности: Введен в действие постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17 декабря 1983 г. № 6107.

9. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: справочник. В 6 кн. Кн. 3. Редкие р-элементы. М.: Недра, 1996. 352 с.

10. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растения. Новосибирск: Наука, 1991. 151 с.

11. Ильин В.Б., Степанова М.Д. Тяжелые металлы защитные возможности почв и растений — урожай / / Химические элементы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, 1982. С. 73-92.

12. Ильин В.Б., Степанова М.Д. О фоновом содержании тяжелых металлов в растениях. М.: Наука, 1985. 128 с.

13. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 236 с.

14. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.

4. Geologicheskie issledovaniya i gorno-pro-myshlenny kompleks Zabaikaliya [Geological research and mining-industrial complex of Transbaikalie]; G.A. Yurgenson, V.S. Chechetkin, V.M. Asoskov and others. Novosibirsk: Nauka, 1999. 574 p.

5. GN 2.1.7.2041-06 Predelno dopustimye kontsentratsii (PDK) himicheskih veshhestv v pochve (GN 2.1.7.2041—06 Maximum permissible concentration (MPC) of chemical substances in the soil). Moscow: Federal center of hygiene and epidemiology of Rospotrebnadzor, 2006. 3 p.

6. Gorban D.N., Yurgenson G.A. Mineralogiya i geohimiya landshafta gornorudnyh territoriy. Sovre-mennoe mineraloobrazovanie (Mineralogy and Geochemistry of the landscape of the mining areas. Modern mineral formation): Proceedings of the V All-Russian Symposium with international participation «Mineral-ogy and geochemistry of the landscape of the mining territories» and XII All-Russian readings in memory of the academician A.E. Fersman «Environmental management», «Modern mineral formation». Chita, 2014. P. 80-84.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Gorshkova A.A. Biologiya stepnyh pastbishh-nyh rasteniy Zabaikaliya [Biology of steppe grassland plants of Transbaikalie]. Moscow: Nauka, 1966. 276 p.

8. GOST 17.4.4.02-83. Klassifikatsiya himicheskih veshhestv dlya kontrolya zagryazneniya. Otnesenie himicheskih veshhestv, popadayushhih iz vybrosov, sbrosov, othodov, k klassam opasnosti (GOST 17.4.4.02 - 83. Classification of chemicals for pollution control. The classification of chemicals, getting from emissions, waste, discharges, to the hazard classes): Promulgated by the decree of the USSR State Committee on standards 17 december 1983 no. 6107.

9. Ivanov V.V. Ekologicheskaya geohimiya el-ementov [Ecological geochemistry of elements]: Handbook. In 6 books. Book 3. Rare p-elements. Moscow: Nedra, 1996. 352 p.

10. Iliin V.B. Tyazhelye metally v sisteme poch-va-rasteniya [Heavy metals in the system of soil-plant]. Novosibirsk: Nauka, 1991. 151 p.

11. Iliin V.B., Stepanova M.D. Tyazhelye metal-ly zashhitnye vozmozhnosti pochv i rasteniy - urozhay [Heavy metals protective capabilities of soils and plants — harvest]: Chemical elements in the system soil — plant. Novosibirsk: Nauka, 1982. P. 73-92.

12. Iliin V.B., Stepanova M.D. O fonovom soderzhanii tyazhelyh metallov v rasteniyah [On the background of heavy metals content in plants]. Moscow: Nauka, 1985. 128 p.

13. Iliin V.B., Syso A.I. Mikroelementy i tyazhelye metally v pochvah i rasteniyah Novosibirskoy oblasti [Microelement and heavy metals in soils and plants of the Novosibirsk oblast]. Novosibirsk: Publishing house of SB RAS, 2001. 236 p.

14. Kabata-Pendias A., Pendias Kh. Mikroel-ementy v pochvah i rasteniyah [Microelement in soils and plants: translation from English]. Moscow: World, 1989.439 p.

15. Кальницкий Б.Д. Минеральные вещества в кормлении животных. Л.: Агропромиздат, 1985. 207 с.

16. Панин М.С. Эколого-биогеохимическая оценка техногенных ландшафтов Восточного Казахстана. Алматы: Изд-во «Эверо», 2000. 338 с.

17. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта М., 1999. 610 с.

18. Птицын А.Б., Гребенщикова В.И., Замана Л.В., Итигилова М.Ц., Матюгина Е.Б., Смирнова О.К., Юргенсон Г.А. Подвижность химических элементов в водныгх и наземных экосистемах / / Вестник ЗабГУ, 2014, № 08 (111), С. 23-32.

19. Орлов Д.С., Малинина М.С., Мотузова Г.В., Садовникова Л.К. [и др. ]. Химическое загрязнение почв и их охрана. М.: Агропромиздат, 1991. 305 с.

20. Рэуце К., Кы1рстя С. Борьба с загрязнением почвы. М.: Агропромиздат, 1986. 221 с.

21. Смирнова О.К., Сарапулова А.Е., Юрген-сон Г.А. О формах химических элементов в отходах обогащения руд золото-молибденового месторождения Давенда (Восточное Забайкалье) // Минералогия техногенеза-2009. Миасс: ИМин УрО РАН, 2009. С.160-169.

22. Справочник по геохимии / Г.В. Войткевич, A.B. Кокин, А.Е. Мирошников, В.Г. Прохоров. М.: Недра, 1990. 480 с.

23. Юргенсон Г.А. Геохимия ландшафта. Чита: Изд-во ЗабГГПУ, 2005. 151 с.

24. Юргенсон Г.А. Минеральное сырьё Забайкалья. Ч. I. Черные и цветные металлы. Чита: Поиск, 2006. 256 с.

25. Юргенсон Г.А., Гудкова О.В., Солодухи-на М.А., Горячкина А.Г., Филенко P.A., Тартын-ская Т.В. Биогеохимические особенности растений Шерловогорского горнорудного района / / Проблемы геологической и минерагенической корреляции в сопредельных территориях России, Китая и Монголии: тр. VI междунар. симпоз и Чтений памяти акад. С.С. Смирнова. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2005. С. 215-222.

26. Юргенсон Г.А., Солодухина М.А., Гудкова О.В. К основам биогеохимического мониторинга в геотехногенных ландшафтах горнорудных территорий // Вестник МАНЭБ, 2006, т. 11, № 5. СПб-Чита. С. 119-123.

15. Kalnitsky B.D. Mineralnye veshhestva v kormlenii zhivotnyh [Mineral substances in feeding animals]. Leningrad: Agropromizdat, 1985. 207 p.

16. Panin M.S. Ekologo-biogeohimicheskaya otsenka tehnogennyh landshaftov Vostochnogo Ka-zahstana [Ecological and biogeochemical assessment of technogenic landscapes of Eastern Kazakhstan]. Almaty: Publishing house «Avero», 2000. 338 p.

17. Perelman A.I., Kasimov N.S. Geohimiya landshafta [Geochemistry of landscape]. Moscow, 1999.610 p.

18. Ptitsyn A.B., Grebenshchikova V.I., Zamana L.V., Itigilova M.C., Matuguina E.B., Smirnova O.K., Yurgenson G.A. Vestn. Zab.Gos. Univ. (Transbaikal State University Journal), 2014, no. 08 (111), pp. 23-32.

19. Orlov D.S., Malinina M.S., Motuzova G.V., Sadovnikova L.K. and others. Himicheskoe zagryazne-nie pochv i ih ohrana [Chemical pollution of soils and their conservation]. Moscow: Agropromizdat, 1991. 305 p.

20. Reutse K., Kyrsta S. Boriba s zagryazneniem pochvy [Pollution control of soil]. — Moscow: Agropromizdat, 1986.221 p.

21. Smirnova O.K., Sarapolova A.E., Yurgen-son G.A. O formah himicheskih elementov v othodah obogashheniya rud zoloto-molibdenovogo mestoro-zhdeniya Davenda (Vostochnoe Zabaikalie) [On the forms of chemical elements in the waste ore processing gold-molybdenum field Davenda (Eastern Transbaika-lie)]: Mineralogy of technogenesis-2009. Miass: Institute of Mineralogy UB RAS, 2009. P. 160-169.

22. Spravochnik po geohimii [Handbook of Geochemistry]; G.V. Voitkevich, A.V. Kokin, A.E. Mirosh-nikov, V.G. Prokhorov. Moscow: Nedra, 1990. 480 p.

23. Yurgenson G.A. Geohimiya landshafta [Geochemistry of landscape]. Chita: Publishing house of ZabGGPU, 2005. 151 p.

24. Yurgenson G.A. Mineralnoe syriyo Zabaika-liya [Minerals of Transbaikalie]: Part I. Ferrous and non-ferrous metals. Chita: Search, 2006. 256 p.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

25. Yurgenson G.A., Gudkova O.V., Solodukhi-na M.A., Goryachkina A.G., Filenko R.A., Tartinskaya T.V. Problemy geologicheskoy i mineragenicheskoy korrelyatsii v sopredelnyh territoriyah Rossii, Kitaya i Mongolii (Problems of geology and mineral correlations in adjacent territories of Russia, China and Mongolia): Proceedings of the VI Intern. Symposium and Readings in memory of academician. S.S. Smirnov. Ulan-Ude: Publishing house of Buryat Scientific Center SB RAS, 2005. P. 215-222.

26. Yurgenson G.A., Solodukhina M.A., Gudkova O.V. Vestnik MANEB (Vestnik of MANEB), 2006, vol. 11, no. 5. St. Petersburg-Chita. P. 119-123.

27. Юргенсон Г.А., Солодухина М.А., Смирнов А.А., Смирнова O.K., Боковенко Л.С. К проблеме поглощения токсичных химических элементов растениями в природных и геотехногенных ландшафтах // Вестник МАНЭБ, 2009, т.14, № 3, С. 110-113.

28. Юргенсон Г.А., Солодухина М.А. Мышьяк в зоне гипергенеза Шерловогорского горнопромышленного района // Вестник ЧитГУ, 2011, № 10 (77), с. 117-123.

29. Юргенсон Г.А., Солодухина М.А., Смирнова O.K. Сурьма в почвообразующих горных породах и почвах Шерловогорского рудного района (Восточное Забайкалье) // Вестник ЗабГУ, 2013, № 3 (94), с. 30-38.

30. Soloduchina M.A., Yurgenson G.A. Biogeochemical Features of the Behavior of Arsenic in Sherlovogorsk Mining District of the Zabaikalsky Krai (Russia) // Mineralogical Magaz ine, Jul, V, 2013. P. 2234. Goldschmidt2013 Conference Abstracts www. minersoc.org. D0I:10.1180/minmag.2013.077.5.19

31. Yurgenson G.A., Kononov O.V. Sherlova Gora: a deposit for Gemstones and Rare Metals // Mineralogical Almanac. V. 19, issue 2. Ltd. Lakewood, C080227, USA, 2014. P. 12-93.

27. Yurgenson G.A., Solodukhina M.A., Smirnov A.A., Smirnova O.K., Bokovenko L.S. Vestnik MANEB (Vestnik of MANEB), 2009, vol.14, no. 3, pp. 110113.

28. Yurgenson G.A., Solodukhina M.A. Vestn. Chit. Gos. Univ. (Transbaikal State University Journal), 2011, no. 10 (77), pp. 117-123.

29. Yurgenson G.A., Solodukhina M.A., Smirnova O.K. Vestn. Zab. Gos. Univ. (Transbaikal State University Journal), 2013, no. 3 (94), pp. 30-38.

30. Soloduchina M.A., Yurgenson G.A. Mineralogical Magazine (Mineralogical Magazine), 2013, Jul, V, p. 2234. Goldschmidt2013 Conference Abstracts www.minersoc.org. D0I:10.1180/min-mag.2013.077.5.19.

31. Yurgenson G.A., Kononov O.V. Mineralogical Almanah (Mineralogical Almanac), v. 19, issue 2. Ltd. Lakewood, C080227, USA, 2014. P. 12-93.

Коротко об авторах _

Юргенсон Г.А., д-р геол.-минер. наук, профессор каф. «Химия» и «География», Забайкальский государственный университет; зав. лабораторией геохимии и рудогенеза, Институт природных ресурсов, экологии и криологии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Чита, РФ yurgga@m ail.ru

Научные интересы: биогеохимия микроэлементов

_Briefly about the authors

G. Yurgenson, doctor of geological and mineral sciences, professor, Chemistry and Geography department, head of geo-chemical and ore-genesis laboratory, Federal state budget institution of science, Institute of Nature Recourses, Ecology and Cryology, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Chita

Scientific interests: biogeochemistry of trace elements

Горбань Д.Н., аспирант, Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия gorbandarya@yandex.ru

Научные интересы: биогеохимия микроэлементов

D. Gorban, postgraduate, Transbaikal State University, Chita, Russia

Scientific interests: biogeochemistry of trace elements