CC BY
57
Таблица 2
Химические и физико-химические свойства горно-лесной черноземовидной выщелоченной почвы. Р. 15К/2007
Гори- зонт Глубина, см Гумус, % рНвод Емкость катионного обмена, мг-экв / 100 г почвы Обменные катионы, мг-экв / 100 г почвы Подвижные, мг/кг О ^ Са Тяжелые металлы, мг/кг
Са Mg N-N03 Р2О5 К2О РЬ Cd Си Zn
А 0-26 13,7 6,3 51,2 28,5 5,2 24,6 59,7 162,4 0 16,87 0,45 23,69 80,68
В 26-40 8,6 7,1 35,2 29,0 3,8 6,9 25,8 95,1 2,6 19,16 0,43 24,24 80,42
ВС 40-57 9,7 6,6 43,2 - - - - - 2,6 - - - -
СД 57-77 2,8 7,3 - - - - - - 1,8 - - - -
пенно падает и в горизонте СД составляет 1,8 % (табл. 2). По качественному составу гумуса горно-лесные черноземовидные почвы имеют сходство с черноземами долин и котловин Центрального Алтая. Гуминовые кислоты преобладают над фуль-вокислотами. Эти почвы в горизонте А слабокислые или нейтральные, рН 6,6-7,1. Емкость катионного обмена этих почв высокая, в горизонте А она достигает 50 мг-экв. на 100 г почвы, причем в составе обменных катионов преобладает кальций (табл. 2).
Библиографический список
Горно-лесные черноземовидные почвы под парковыми лиственничными лесами с хорошо развитой травянистой растительностью достаточно обеспечены подвижными формами элементов питания ^РК). Содержание тяжелых металлов (РЬ, Cd, Си, Zn) в верхних горизонтах находится на уровне фона (табл. 2).
В заключение следует отметить, что парковые лиственничные леса, как фактор почвообразования, способствует развитию дернового процесса и формированию нейтральных высокоплодородных почв с высоким содержанием гумуса, в составе которого преобладают гуминовые кислоты.
1. Куминова, А.В. Растительный покров Алтая / А.В. Куминова. - Новосибирск, 1960.
2. Петров, Б.Ф. Почвы Кузнецкого Ала-Тау / Б.Ф. Петров // Почвоведение. - 1946. - №11.
3. Градобоев, Н.Д. Почвы лиственничных лесов Усть-Канского лесхоза Горно-Алтайской авт. области / Н.Д. Градобоев // Тр. Омского
СХИ. - Т. 34. - Омск, 1959.
4. Ковалев, РВ. Почвы Горно-Алтайской автономной области / РВ. Ковалев, В.И. Волковницер, В.А. Хмелев. - Новосибирск, 1973.
Статья поступила в редакцию 6.03.09
УДК 502.53
А.В. Пузанов, д-р биол. наук, проф., зам. дир. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, Т.А. Рождественская, канд. биол. наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, И.В. Горбачев, м.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В КОМПОНЕНТАХ ТЕХНОГЕННЫХ ОЗЕР РАЙОНА АЛТАЙСКОГО ГОКА
Исследовано содержание тяжелых металлов и мышьяка в субстратах и водах техногенных озер, расположенных на территории, сопредельной с Алтайским горно-обогатительным комбинатом. Выявлены аномально высокие концентрации Cd, Си, Zn, As в отложениях хвостохранилищ обогатительной фабрики и воде техногенных озер.
Ключевые слова: техногенные озера, хвостохранилища, тяжелые металлы, мышьяк, загрязнение.
На Алтайском горно-обогатительном комбинате (АГОКе), расположенном в Северо-Западном Алтае, в течение 50 лет перерабатывали полиметаллические руды и получали концентраты цветных металлов методом флотации. В 90-х гг. прошлого века комбинат был закрыт. Однако хвостохранилища обогатительной фабрики продолжают оставаться довольно серьезными источниками загрязнения окружающей среды: в состав отходов процесса обогащения входят такие токсичные элементы, как свинец, кадмий, цинк и другие. Частые сильные ветра, характерные для исследуемой степной зоны, способствуют активному пылению, что сопровождается загрязнением прилегающих территорий. После остановки АГОКа была прекращена откачка воды из шахты, вследствие чего началось затопление горных выработок, просадка грунтов, выклинивание шахтных вод, а на поверхности отстойника и в его окрестностях образовались небольшие озера. В г. Горняке наблю-
дается подтопление городской территории, поскольку он расположен на почвогрунтах со слабой дренированностью и естественно высоким залеганием грунтовых вод.
Целью исследования являлось определение влияния отходов обогащения полиметаллических руд на содержание растворенных тяжелых металлов и мышьяка в водах озера на поверхности хвостохранилища, водоемов, расположенных в окрестностях отстойников, и шахтных водах.
В отложениях хвостохранилищ обогатительной фабрики комбината обнаружены аномально высокие концентрации свинца, цинка, меди и кадмия (табл. 1), что связано со специализацией переработанных руд: первые три металла являются рудообразующими компонентами полиметаллических месторождений исследуемой территории, а Cd - сопутствующий им элемент.
Исследованные воды характеризуются высоким содержанием макроионов, агрессивной средой и аномальным элементным химическим составом (табл. 2-3). В анионном составе вод доминирует сульфат-ион, из катионов в более загрязненных водах преобладает магний, в менее загрязненных - кальций (табл. 2). Отмечается превышение нормативов [3] по содержанию хлоридов и сульфатов.
Таблица 1
Элементный химический состав хвостохранилищ АГОКа, мг/кг
№ пробы As Cd Со Сг Си Мп № РЬ Zn
Старое хвостохранилище
1 114 2 4,5 30 976 313 12 1503 350
2 155 9,5 6 48 2593 370 12 2007 4821
3 170 5,3 12 42 2767 419 16 2007 3300
4 230 12 31 40 7346 584 27 1788 12173
5 175 9,1 8,5 33 2767 455 15 2840 6282
6 140 8,1 9,8 29 2593 370 15 2007 4042
7 170 8,8 14 33 1872 402 18 1503 3541
9 330 5,8 15 26 1872 326 15 1003 1500
10 150 1 4,1 24 1352 215 8,7 1193 669
11 440 9,1 32 40 3590 288 23 843 6011
Новое хвостохранилище
1н 99 4,4 5,2 21 2276 234 11 1788 1402
2н 15 2,7 38 186 544 662 73 149 697
3н 300 10 4,4 25 14085 234 11 10745 6861
4н 87 21 7,4 34 4971 690 18 3793 9342
5н 158 16 5,4 33 7840 313 14 3580 14521
6н 139 13 10 40 27005 690 22 10745 16575
7н 143 13 13 37 6043 1003 25 4258 7170
8н 115 6 6 28 6043 244 12 4258 4414
9н 80 2,9 3,5 21 3831 244 10 3188 2006
10н 210 6,2 12 22 5305 225 12 2253 4042
ПДК в почвах [ 1] 2-10* 3 50 100 100 50 100 300
* - по [2].
Таблица 2
Макрокомпонентный состав воды техногенных ландшафтов АГОКа
Место отбора Жёсткость, мг-экв/л Макроионы, мг/л
рн 2- со3 нсо3 С1 - эо4 - Са2+ Mg2+
Озеро 1 3,6 150,8 * 109,8 511,0 4697,3 384,0 1579,2
Озеро 2 7,3 70,6 * 689,0 1127,0 3123,4 1340,0 43,2
Старое хвостохранилище 2,1 211,4 * 244,0 2233,0 21152,4 724,0 2102,4
Ствол 6,6 17,2 * 439,0 105,0 840,5 232,0 67,2
ПДК [3] 350 500
не обнаружено.
Таблица 3
Тяжелые металлы и мышьяк в воде техногенных ландшафтов Северо-Западного Алтая, мкг/л
*
Эле- менты Г рунтовые воды затопленного ствола шахты Техногенные озера р. Важенка, СевероЗападный Алтай (фон) Озера Восточно- Европейской равнины, аридные условия [4]
Озеро на поверхности старого хвостохранилища Озеро 1 Озеро 2
нй <0,02 0,14 <0,02 <0,05 <0,02 * 0,5
еа 0,13 940,0 1570,0 0,17 <0,05 0,03 1
РЬ <1 79,0 14,0 9,6 <1 1,20 10
N1 <1 620,0 900,0 <1 <1 3,6 20
Со 5,9 1000,0 1330,0 3,0 <1 0,66 100
Си 2,8 52300,0 81200,0 4,9 5,3 5,2 1000
Сг 1,7 7,0 11,0 1,0 <1 1,2 50
2п 46,0 254000,0 438000,0 77,0 6,1 11,5 1000
Мп 2690,0 28100,0 43700,0 54,0 30,0 11,5 100
Fe 22000,0 304200,0 42700,0 93,0 188,0 154 300
As <1 <1 <1 <1 <1 4,35 10
Ва 70,0 94,0 83,0 124,0 * 34,6 700
* - нет данных.
В воде озера, сформировавшегося на поверхности старого хвостохранилища, не наблюдается превышения ПДК [3] только по содержанию ртути, бария, хрома и мышьяка. Содержание остальных элементов составляет от единиц до тысячи ПДК для вод объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. По коэффициенту распределения (логарифму отношения содержания металла в субстрате к концентрации в растворе [5]) тяжелые металлы в воде озера образуют следующий ряд: Cd < Мп < Со < Zn < N < Си < Сг < РЬ. Следовательно, из исследуемых элементов, содержащихся в отходах, наиболее легко переходит в воду кадмий, а свинцу свойственна низкая мобильность.
На большую вероятность загрязнения подземных и поверхностных вод прилегающей к АГОКу территории приоритетными элементами-токсикантами (кадмием и цинком) указывает и сравнение относительных долей элементов в субстратах и водах поверхности хвос-тохранилища. В жидкой фазе по сравнению с твердой относительная доля Cd, Мп, Zn, Со значительно увеличивается, а РЬ - резко падает (табл. 4), что связано, вероятно, с высокой растворимостью первых и инертностью свинца в сульфатной среде [6].
Таблица 4
Относительные доли металлов в субстрате и воде озера хвостохранилища, %
Са Со Сг Си Мп N1 РЬ Ъп
Субстрат 0,05 0,05 0,24 39,5 2,4 0,11 22,7 34,8
Вода 0,28 0,30 0,002 15,5 8,3 0,18 0,02 75,4
Это подтверждают обнаруженные аномально высокие концентрации кадмия в воде геохимически сопряженного с отстойником озера 1 (1570 ПДК [3]). Содержание свинца как наименее мобильного элемента в исследованной системе (ему соответствует наибольший коэффициент распределения) выше ПДК в озере 1 только в 1,4 раза (табл. 3).
В другом из исследованных озер окрестностей хвостохранилищ (озеро 2) концентрации всех исследованных элементов ниже ПДК (табл. 3). Возможно, это озеро образовалось в результате разгрузки не шахтных, а почвенно-грунтовых вод. Однако некоторые показатели превышают таковые для вод реки Важенки, взятых в качестве фоновых, и для водоемов других регионов (табл. 3).
Воды ствола шахты не соприкасаются с рудой, поэтому содержание тяжелых металлов в них невысокое, за исключением железа (количество превышает ПДК в 70 раз) и марганца (табл. 3). Возможно, железо поступает в воды ствола из элементов конструкции шахты.
Таким образом, поступление тяжелых металлов из отхо- Воды озер, геохимически сопряженных с хвостохранилища-
дов горно-обогатительного производства в компоненты ланд- ми АГОКа, могут содержать тяжелые металлы в количествах,
шафтов происходит не только аэрогенным путем, что мы рас- превышающих 1000 ПДК
сматривали ранее [7-8], но и за счет фильтратов отстойников.
Библиографический список
1. Kloke, A. Richtwerte'80. Orientirungsdaten fur tolerierbare einiger Elemente in Kulturboden / A. Kloke // Mittailungen des VDLUFA. 1980. -H. 1-3. - S. 9.
2. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.02094. М.: Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора России.
3. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования. Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03. - М., 2003.
4. Моисеенко, Т.И. Рассеянные элементы в поверхностных водах суши: Технофильность, биоаккумуляция и экотоксикология / Т.И. Моисеенко, Л.П. Кудрявцева, Н.А. Гашкина. - М.: Наука, 2006.
5. Partitioning of zinc between the water column and the oxic sediments in lakes / A. Tessier, R. Cardigan, B. Dubreul, F. Rapin // Geochim. Cosmochim. Acta. 1989. - №3. - P. 1511-1522.
6. Бортникова, С.Б. Техногенные озера: формирование, развитие и влияние на окружающую среду / С.Б. Бортникова, О.Л. Гаськова, А.А. Айриянц. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2003.
7. Рождественская, Т.А. Тяжелые металлы в почвах юго-западной части Алтайского края / Т.А. Рождественская, А.В. Пузанов, М.А. Мальгин // Доклады III Междунар. научно-практ. конф. «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде». Т. 1. - Семипалатинск, 2004.
8. Рождественская, Т.А. Загрязнение окружающей среды предприятиями горнодобывающей промышленности в Алтайском крае / Т.А. Рождественская, А.В. Пузанов, И.В. Горбачев // Мат. межрегион. науч.-практ. конф., Хабаровск, 10-12 окт. 2008 г. «Регионы нового освоения: экологические проблемы, пути решения». - Хабаровск: ДВО РАН, 2008. - Кн. 1.
Статья поступила в редакцию 12.03.09
УДК 504 + 614.7
Н.П. Белецкая, канд. географ. наук, проф. СКГУ, г. Петропавловск (Казахстан); А.В. Пузанов, докт. биол. наук, проф., зам. дир. по науке ИВЭП СО РАН, г. Барнаул; И.Н. Лиходумова, н.с. СКГУ, г. Петропавловск (Казахстан);
С.В. Бабошкина, канд. биол. наук, с.н.с., ИВЭП СО РАН, г. Барнаул;
И.В. Горбачев, м.н.с., ИВЭП СО РАН, г. Барнаул;
Д.Н. Балыкин, м.н.с., ИВЭП СО РАН, г. Барнаул.
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПИТЬЕВЫХ ВОД СЕВЕР0-КАЗАХСТАНСК0Й ОБЛАСТИ
Исследовано содержание основных макроионов (С032-, НСО-, С1-, SO42-, Са2+, Мд2+) и микроэлементов ^, Cd, РЬ, Zn, Си, Мо, Fe, Мп, Se) в воде р. Ишим и питьевых водах Северо-Казахстанской области. Выявлен повышенный уровень общей минерализации и содержания железа в питьевых водах по сравнению с речными, что обусловлено вторичным загрязнением вод в системе водоводов. Установлено, что вода децентрализованных источников водоснабжения по сравнению с водопроводной водой отличается менее благоприятным для здоровья химическим составом: более высоким содержанием хлоридов, нитратов, сульфатов, а также железа и мышьяка.
Ключевые слова: питьевая вода, общая минерализация, микроэлементы, водопровод, децентрализованные источники, вторичное загрязнение, здоровье.
Питьевая вода, наряду с атмосферным воздухом и продуктами питания, является одним из главных геохимических факторов окружающей среды, влияющих на здоровье населения [1-4]. Проблема обеспечения населения качественной питьевой водой является одной из самых актуальных для Казахстана. Расположение Северо-Казахстанской области (СКО) в полуаридной зоне, а также геолого-структурные особенности территории в целом определяют неблагоприятные условия формирования ресурсов поверхностных и подземных вод, в частности, их макрокомпонентного состава. Ситуация усугубляется химическим, микробиологическим, радиоактивным загрязнением вод. Потребление некачественной питьевой воды остается одной из главных причин высокого уровня заболеваемости населения области.
Объектами исследования являлись питьевые воды основных населенных пунктов СКО различных источников водо-
снабжения: централизованных (магистральные водопроводы Ишимский и Булаевский) и децентрализованных (поверхностные источники и подземные скважины). Экспедиционные исследования проводили в октябре 2008 года. Пробы воды отбирали в чистые полиэтиленовые бутылки 0,5 мл.
Определение ионного состава питьевых вод Северо-Ка-захстанской области (СКО) проводили по стандартным методикам [5]. Содержание микроэлементов As, Са, Бе, Мп, Мо, Zn, РЬ, Se, Сг определяли в химико-аналитическом центре ИВЭП СО РАН методом атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием электротермической атомизации. Всего было отобрано и проанализировано 57 проб питьевых вод.
Преимущественно для обеспечения населения СКО водой используются ресурсы поверхностных вод, прежде всего, воды р. Ишим. По данным Северо-Казахстанского центра гидрометеослужбы, за период 2004-2007 гг. в пробах воды р. Ишим
