Зырян кен орны мацындагы сулардьщ ауыр металдармен ластануы Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

экология почв

ЭОЖ 631.4№631.45

ЗЫРЯН КЕН ОРНЫ МАЦЫНДАГЫ СУЛАРДЬЩ АУЫР МЕТАЛДАРМЕН ЛАСТАНУЫ

Г.Б. Бейсеева

в.О.Оспанов атындагы И^азац топырацтану жэне агрохимия гылыми-зерттеу институты, Алматы, эл-Фараби дацгылы, 75 В, e-mail: [email protected]

Зырян кен орны мацынан алынган суларды талдау кезшде аньщталганы, к;алдык; сак;та-рыштыц мацынан алынган су ynrinepi ауыр металдармен купт ластанган. Осы су кездер1 Tipi агзалар ушш i^ayinTi болып табылады. Мыстьщ су миграциясыньщ орташа коэффициент! 0,014-0,58 курайды, мырыш 0,007-1,08, цоргасын - 0,004-0,79, хром - 0,034-0,44 цурайды. Коэффициент жогары болса, элемент жыныстан куптрек Йлт1азденед1, су миграциясы кдр-Кынды болады.

К1Р1СПЕ

Су экожуйесшщ экологияльщ жагда-йын судьщ химияльщ курамы, калкыма-лы заттары, гидробиологияльщ кер-сетк1штер1, сондай-ац су тубшдеп шегшдыердщ ластану сипаты бойынша багалауга болады. Су туб1ндег1 шегшдыер езен суынан генезиа эр турл1 химиялык; заттар кешенш жинацтауга цабыетп, сондьщтан оларды су экожуйесшщ ластануыньщ интегралдьщ индикаторы ретшде карастырады [1].

Кез келген су айдыныньщ ластану царкындылыгы мен езгешелМне кепт-еген факторлар себепкер болады. Су сага-сы аумагыныц геологияльщ жэне лан-дшафтык; ерекшелжтершщ, антропо-гендж эсер ету дэрежесшщ жэне таби-гатты пайдалану сипатыньщ мэш зор. Су экожуйесшщ (су, муз, су тубшдеп шегшдыер, гидробионттар] барльщком-поненттерш ластаушы уытты заттардьщ арасында ауыр металдар иондарына ерекше назар аударылады. Буран Tipi агзалар ушш ауыр металдар тштен теменп концентрацияда да уыттылыгы жогары болуы, олардьщ биологиялык; урд1стерге белсенд1 к;атысуы, биоаккуму-ляцияга к;аб1леттыт жэне цоректж т1збек бойынша 6epinyi себеп болады.

Кар^ынды антропогендж эрекетке ушыраган езендерде болып жатцан био-геохимиялык; ypflicTepfli зерттеу K;a3ipri кезде мацызды экологиялык; проблема-

лардыц 6ipi болып отыр. Эр адаммен кун сайын пайдаланылатын судьщ 1,5-2,5 литршде адам денсаулыгына зиянды эре-кет ететш eni6ip зиянды к;оспалар болма-уга THic. Солай бола турса да, табиги сулардьщ курамында адамньщ зат алма-су удерктерше цатысатын микроэле-менттердщ мелшер1 жетюлж™ турде болуга THic. Мысалы, ауыз судьщ К¥Ра~ мындагы фтордьщ мелшершщ азаюы Tic гареукесшщ бузылуына жэне стоматоло-гиялык; аурулардыц дамуына экеледь Йодтьщ жеткпеу! к;алк;анша безшщ ауру-ларын тудырады.

Табиги сулардьщ бактериялык; лас-тануы ерекше K;ayinTi жуцпаларды к;оса алганда, жуцпалы аурулардыц туындауы жэне таралу к;аушн тудырады.

Табиги суларда ауыр металдардыц, мунай ешмдершщ цалдьщтарыньщ жэне басца зиянды к;оспалардьщ болуы онкологиялык; жэне басца KjayinTi ауру-ларды тудырады. 9cipece тургындар буйрекке тас байлану ауруларымен жш ауырады [2].

ЗЕРТТЕУ НЫСАНЫ ЖЭНЕ ЭД1СТЕР1

Б1здщ зерттеу жумысымыз Шыгыс Казахстан облысы Зырян кен орныньщ аумагында ЖYpгiзiлдi.

Су улпсш алу урдганде су алдымен суз1лд1 жэне 3pi карай зертханальщ жаг-дайда жеке-жеке судьщ epireH жэне epiMereH компоненттерше талдау ЖYpгiзiлдi. Су улплерше талдау ядрольщ

физика институтыньщ зертханасында журпзыдь

НЭТИЖЕЛЕРД1ТАЛЦЫЛАУ

Казахстан Республикасыньщ Шыгыс Казахстан облысы Еуразия материгшщ орталык; бел1пнщ шегшде цоцыржай бел-деудщ оцтустж жартысында орналасцан. Ел1м1зде Шыгыс Казахстан мацызды тау-кен енд1ру жэне металлургия енеркэаб1 дамыган аймак; болып табылады. Калып-таскан элеуметтж-экономикальщ жаг-дайга байланысты бул облыс экология-лыцжагдайы нашар аймак; болып санала-ды.

Кещц Алтайдьщ кептеген сульфидть полиметалл кен орындары туст1 метал-лургияныц жэне онымен байланысты энергетика, машина жасау, цурылыс енеркэаб1 жэне басцалардыц дамуы уипн шиюзат базасы болып табылады. Туст1 металл кен орныньщ рудаларыныц Курамында мыс, мырыш, тем1р, марганец, барий, сияцты металдар бар, оньщ ¿шшде кадмий, сынап, селен, коргасын, мырыш елеул1 концентрацияда кезде-седь Ылгалды климат жагдайында сульфид^ кен орындарыныц тотыгу айма-гында сульфидтердщ тотыгуы журед1 жэне руда заттары жер асты суларымен цоршаган ортага шыгарылады. Суль-

фид^ минералдардьщ тотыгу урдга тем-ператураньщ кетерглу1мен, кеп мелше-рдеп куюрт цыищылынын, туз1лу1мен журедь Су ертндыер1 кыпщылданады. Курамында кеп мелшерде сульфат ионы бар жыныстар мен рудалардыц шайма-лануы есебшен жер асты суларыньщ минерализациялануы 1-3 г/л жэне одан жогары артады, судыц кермекпп 15-20 мг-экв/л есед!, рудатузупп металдардьщ жэне олардьщ сержтестершщ концен-трациясы фоннан 61рнеше ондаган жэне жуздеген есе артады. Уытты элемент-тердщ тотыгужэне шаймалану урд1стер! тут металл кен орындарын казбалаган кезде туындайтын техногендж фактор-лардыц эсершен елеуш турде жылдам-дайды. Осыган байланысты кен орындарын цазбалау ашык^ карьерлж, немесе жер асты, шахталык; эд1стермен журпз1лу1 ^оршаган ортага зор эсер етедь

Кен орындарын ашьщ эд1спен енд1рудщ цоршаган ортага зияны мол, себеб\, бул жагдайда рудалар мен ашыл-ган минералды жыныстар ондаган жэне жуздеген жылдарга топырацты жэне суды ластаудьщ куатты кез1 бола оты-рып, ете кеп мелшерде жер бетше жинак;талады. Ушндще жинацталатын

Су ynrüiepi мына нуктелерден алынды: ZK-1- «Средигорное» кентшен Березовка езеншен 500 м жогары ZK-2 - Уйшдшщ басталуы. №1 гидроотвалдан оцтустж шыгыс багытта 200 м

(Березовка езеншщ жасанды жасалган арнасы) ZK-3 - Уйшдшщ ортацгы белт. Ушндшщ арасында гидроотвал орналаск;ан

(арнаньщ жалгасы) ZK-4 - Тоцтанды су айдыны (жер астяы ыза суларыньщ бетга цабатына

шыгуынан пайда болган) ZK-5 - Солтустж шыгыс уйшдщен Шыгысца к;арай 100 м

ZK-5.1 Солтустж шыгыс уйшдщен Шыгысца царай 10 -15 м (Березовка езеншщ - тармагы)

ZK-6 - «Малеевка» кентшде кешрдщ астынан, цалдьщ сацтагыш пен ушндшщ

б1ткен жер1 арасынан Шыгыс уйшдщен 2 км к;ашык;тык;та алынды. ZK-7 - К^алдьщ сацтагыш (Кен байыту комбинатынан солтустж батысца карай,

цашыцтыг ы 6 км жуьщ} ZK-8 - «Лесная» кентшен api царай ымел1 кешрдщ цасынан Хамир езеншен, Хамир езеш Буцтырмага цуйылган жерден бастап 500 м алынды.

атмосферальщ ылгал металдарга к;аньщ-цан кушрт цышцылына айналады да, ез безмен дренаждьщ сулармен ушндшщ астындагы топыракда, жер асты ыза сула-рына, одан api жылгалар мен езендерге туседь

1-2 - кестелерде судьщ алынган бар-льщ улплершщ epireH (WD) жэне epiMe-ген (WS) компоненттершщ нейтрондьщ-активациялык; (NAA) талдауыньщ нэти-желер1 келт1р1лген. Ал 3-кестеде плазма-мен индуктивтЬбайланысцан масс-спектрометрия (ICE-MS) эдгамен алын-Кесте 1 - Судьщ epiriui компоненттершщ жeлepi (сузшген су)

ган судьщ epireH компоненттершщ эле-менттш курамын зерттеудщ нэтижелер! кeлтipiлгeн. Осы кестелерде жер бетшдеп тущы сулар ушш кейб1р эле-менттердщ орташа (кларк) жэне шекте-yni жол берыген (ШЖК-ПДК) концентра-циялары келт1р1лген. Келт1р1лген шекте-yni жол бершген концентрация (ПДК) 2004 жылгы 28 маусымдагы №506 К|Р денсаулыц сацтау министрл1гшщ буйры-гы бойынша бектлген. Элементтердщ орташа концентрациялары эр турл1 эде-би дерекнамалардан алынган (кесте 1). нейронноактивацияльщ талдауыньщ нэти-

Су улпсш алу нуктесшщ № м.г. Сг, мкг/л Со, мкг/л Zn, мкг/л Ва мкг/л Cd, мкг/л Fe, мкг/л Na, мкг/л

ZK-1-W-1 4,58 2,6 0,32 12 55 0,01 30 21

ZK-2-W-1 4,898 2,5 1,2 241 52 2,9 21 20

ZK-3-W-1 5,204 2,1 1Д 221 58 3,9 17 24

ZK-4-W-1 12,873 1,8 0,84 2421 68 29 13 15

ZK-5-W-1 4,708 6,2 0,90 180 60 2,9 28 20

ZK-5.1-W-1 4,873 6,9 0,95 187 58 3,0 20 22

ZK-6-W-1 7,394 365 2,4 755 57 63 22 31

ZK-7-W-1 5,471 431 2,7 848 27 83 30 27

ZK-8-W-1 2,376 2,2 0,30 61 34 0,90 14 9,1

Жер бетшдеп сулар ymiH кларк 1 0,10 2 20 0,01 40

Зерттеу нэтижелершщ KepceTyi бойынша аз еритшдерге (олардьщ концентрациялары WS щараганда WD«) -Сг, Fe, Со, Ni, жатады. Орташа еритшдерге (олардьщ концентрациялары WD» WS, езгешелт 6ipHeuie еседен аспайды) - К, Zn, Ва жатады. Kyiim еритшдерге (олардьщ концентрациялары WS Караганда WD») - Са, Se, Mo, Осындай градация кептеген жер бетшдеп су кездерше тэн. Сонымен 6ipre судьщ ею тоцтанды су айдыны (жер асты ыза суларыньщ бетю Кабатына шыгуынан пайда болган (ZK-4] жэне «Лесная» ауылынан api карай ¿лмел! кешрдщ цасынан Хамир езеншен, Хамир езеш Буцтырмага куйылган жердей бастап 500 м жерден алынган ( ZK-8) улплершде бул жжтеме сак;талмайты-нын атап ету керек: ap6ip элементтщ

ерипн компоненттершщ салыстырмалы мелшер1 баска улплерге Караганда жога-рырак;. Бул жер асты суларыньщ epireH турде элементтер к;оспаларын жер бет-ше алып шыгуынан туындауы мумюн. Судьщ барлык; улплершде Al, Cr, Mn, Fe, Со, Ni, Zn, Se, Sr, Cd, Pb сшщты элементтердщ жалпы мелшер1 олардьщ кларкы мэншен eлeyлi асып Tycefli (кесте 2).

Tipi агза ymiH epireH турде (ШЖК-ПДК>) елеул1 концентрацияда цатыса-тын элементтер ец кеп цауштыж туды-рады. Ондай элементтерге мыналар жатады: Cd - ZK-1 баска барльщ су улплершде, Zn - ZK-4 жэне ZK-7 улплершде кезде-седь Мырыш сут к;орект1лер ymiH ете цажетт1 элементтердщ 6ipi. внеркэсште де кец турде крлданылады. Давыдова-ныц [3] flepeKTepi бойынша к;оргасын бал-

Кесте 2 - Судьщ epiMereH компоненттершщ нейронды активацияльщ талдауыньщ нэтижелер1

Су улпсш алу нуктесшщ № м,г Сг, мкг/л Со, мкг/л Zn, мкг/л Са, мкг/л Fe, мкг/л Na, мкг/л к, мкг/л Ва, мкг/л

ZK-1-W-1 2,132 17 3,2 20 8,4 5,0 3,5 96

ZK-2-W-1 1,952 21 5,0 943 6,7 10 2,0 4,6 108

ZK-3-W-1 1,838 20 5,0 929 9,5 1,8 4,7 108

ZK-4-W-1 0,092 0,56 0,06 50 0,26 0,17 0,04 0,06 15

Су улпсш алу нуктесшщ № м,г Сг, мкг/л Со, мкг/л Zn, мкг/л Са, мкг/л Fe, мкг/л Na, мкг/л К, мкг/л Ва, мкг/л

ZK-5-W-1 2,368 26 5,7 949 8,1 11 2,7 5,3 157

ZK-5.1-W-1 1,971 22 5,2 926 6,7 9,8 2,0 5,0 109

ZK-6-W-1 1,936 21 5,2 820 10 1,8 4,8 112

ZK-7-W-1 0,305 1118 0,78 1849 4,8 0,13 0,47 554

ZK-8-W-1 0,066 0,41 0,04 1,9 0,09 0,03 0,05 1,5

Жер бетшдеп сулар ушш кларк 1 од 2 40 20

ШЖК СПДК] 500 100 1000 1 100

Ескерту: ZK -Зыряновск дегенд1бшд1ред1

цытатын зауыттардьщ аймагында орна-ласк;ан келдерде epireH мырыштьщ мелшер1 жогары болады, ал рудник-тердщ жананан агып жатк;ан езендерде оныц мелшер1 3000 мкг/л асады. Мырыштьщ улылыгы кебшесе баск;а ауыр металдардыц, acipece кадмийдщ цоспасыныц болуымен айк;ындалады. Оныц арты^ шогырлануы агзада мырыштьщ жет1спеуше экеледь Сондык;-тан цоршаган ортага антропогендж

Сурет 1- Индуктивт1 байланысцан плаз-

малы (ISP-MS) масс-спектометрия эдгамен судыц еритш компоненттерш талдау нэтижелер1 Алдьщсак;тагыш мацынан алынган су улпсшде РЬ-54,6 мкг/л (ШЖК - 30 мкг/л) жогары концентрациясы кезде-

мырыштыц Tycyi оныц табиги мелше-ршен асып тусед! [4]. Одан басца ICE-MS деректер! бойынша ZK-7 улпсшдеп суларда РЬ-54,6 мкг/л (ШЖК - 30 мкг/л) жогары концентрациясы кездеседь Судыц epireH компоненттершде ZK-6 жэне ZK-7 улплершде ШЖК мэнше жак;ын Сг, Zn, жэне Se концентрациялары табылды. ZK-4 су улпсшде Zn 2,4 мг/л (ШЖК -1,0 мг/л), Sr -1,5 мг/л (ШЖК - 7,0 мг/л) жэне Са- 240 мг/л.

3000 2500

I-lrNm4-Lr!lE>r~-.00

********

Сурет 2 - Су Ty6i шепщцлершщ улплерш рентгенофлюоресценттж талдау нэтижелер1

седь Судыц epireH компоненттершде ZK-6 (Шыгыс ушндщен 2 км цашьщтьщтан алынды) жэне ZK-7 (кдлдьщсацтагыш)

улплершде шектеул1 жол бершген концентрация мэнше жацын хром, мырыш, жэне селен концентрациялары табылды. Ток;танды су улпсшде мырыш 2,4 мг/л (ШЖК - 1,0 мг/л), стронций - 1,5 мг/л (ШЖК - 7,0 мг/л) жэне кальций - 240 мг/л. Зерттеу нэтижелершщ керсету1 бойынша су тубшщ шегшдшершщ 2К-07 (цалдыцсацтагыш) улгга мынадай эле-менттердщ: хром (885 мкг/г), мыс (1454 мкг/г), мырыш (1870 мкг/г), цоргасын (1987 мкг/г), мелшершщ жогарылыгы-мен кершедь Су тYбiндeгi шегшдю цал-дьщсактагыштыц заттарынан калыптас-кан. Плазмамен индуктивт1-байла-нысцан масс-спектроскопия эд1амен тал-даудыц керсету1 бойынша, алынган су улпсшде мынадай элементтердщ, мг/л: марганец - 625 (500), мырыш - 1120 (1000), кадмий - 107 (1), цоргасын - 55 (30) нормадан артьщ шогырлануы аныц-

талган. Тоцтанды судан жэне Шыгыс уйшдщен 2 км кашьщтьщтан алынган су Yлгiлepi (7.К-4,2К-6) цоршаган орта ушш, ец алдымен, осы мацда мекендейтш адамдар мен т1р агзалар ушш цаушилж тудырады. Ертк езеншщ непзп ластау-шы элементтер1 мыс, мырыш, цоргасын жэне хром болып табылады. Мыстыц су миграциясыныц орташа коэффициент! 0,8-10,3; мырыш 0,5-14,4; цоргасын 0,710,3.

Б1здщ деректер1м1з бойынша мыстыц су миграциясыныц орташа коэффициент! 0,014-0,58 цурайды, мырыш 0,007-1,08, цоргасын - 0,004-0,79, хром -0,034-0,44 цурайды. Коэффициент жога-ры болса, элемент жыныстан куптрек сьлпазденед!, су миграциясы царцынды болады. Алынган деректер бойынша мырыш басца элементтерге Караганда миграциялануы царцындырац журед1 (3 сурет).

Сурет 3 - Су тубшдеп шегшдглердеп ауыр металдардыц миграциясыныц

коэффициент

КОРЫТЫНДЫ Калдыц сацтагыштыц мацынан жэне цалдыц сацтагыш пен ушндшщ бп-кен жер! арасынан Шыгыс ушндщен 2 км цашьщтыцта алынган {7.К-6 жэне 2К-7) су улплер1 жэне тоцтанды су айдынынан алынган (2К-4) су улплер1 жэне ондагы су тубшдеп шегшдыер ауыр металдар-мен куит ластанган. Осы су кездер1 Т1р1

агзалар уипн к;аушт1 болып табылады. Сонымен цатар, улы элементтердщ 61р1 кадмий барлыц су улплершде де, су тубшдеп шегшдыерде де жогары мелшерде кездеседь Табиги суларга кадмий топырак; шайылганда, полиметалл жэне мыс рудаларын eндipy кезшде, осы элемента ез денесше жинацтауга цаб-1летт! су агзалары ыдыраган кезде

туседь Кадмийдщ цосындылары жер бетшдеп су кездерше к;оргасын-мырыш зауыттарыньщ, кен байыту фабрикала-рыныц, 6iprçaTap химия кэсшорындары-ньщ, шахтаньщ агын суларымен шыга-рылады. Сонымен ауыр металдардьщ

иондарыныц турлер1 су ортасында баск;а орталармен салыстырганда алуан турль Сондьщтан суды ауыр металдарынан тазарту ете кеп куш, каражат жумсауды жэне уацытты кажет етедь

ЭДЕБИЕТТЕР TI3IMI

1. Гусева Т.М., Мажайский Ю.А., Евтюхин В.Ф. и др. Исследование донных отложений как метод оценки антропогенной нагрузки на водные экосистемы // Вопросы региональной экологии: Тезисы докладов IV-й региональной научно-технической конференции 22-23 июня 2000 года. Тамбов: ТГУ им. Г.Р. Державина. 2000. С. 83-84.

2 Панин М.С. Эколого-биогеохимическая оценка естественных и техногенных ландшафтов Семипалатинского Прииртышья: автореф....докт. биол. наук. Новосибирск. 1999.34 с.

3 Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Тяжелые металлы как супертоксиканты XXI века. М.: РУДН.2002.140С.

4 Обухов А.И., Попова А.А. Сезонная динамика и пространственная вариабельность содержания ТМ в почвах и почвенно-грунтовых водах // Почвоведение. 1992. № 9.119 с.

РЕЗЮМЕ

Анализ проб воды, отобранных в Зыряновском месторождении показали сильное загрязнение тяжелыми металлами образцов, отобранных возле хвостохранилища. Эти источники воды являются опасными для живых организмов. Средний коэффициент водной миграции меди 0,014-0,58, цинка 0,007-1,08, свинца 0,004-0,79, хрома 0,034-0,44. Чем выше коэффициент водной миграции, тем элемент выщелачивается из породы и его водная миграция происходит интенсивнее.

SUMMARY

The analyses of water sample, taken near the tailing dumps of Zyryanovskiy mine fields gross pollution by heavy metals. These sources of water are dangerous to all living organisms. The average coefficient of water migration of copper is 0,014 - 0,58; as for zinc - 0,007-1,08; and for lead - 0,0040,79; and for chrome - 0,034-0,44. The element blooms out stronger as the coefficient is higher, and water migration is going more intensive.