Сотрудники Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН провели подробное исследование почв в Республике Хакасия. Основное внимание уделялось определению содержания потенциально токсичных элементов и выявлению их возможного воздействия на здоровье человека. Специалисты исследовали участок, где в прошлом велась добыча золота. В результате исследования были выявлены высокие концентрации ряда токсичных элементов в почвах, в частности, мышьяка и ртути. Учёные подчеркнули необходимость принятия мер для защиты окружающей среды и здоровья населения в подобных районах.

Горнодобывающая промышленность является одним из ключевых секторов экономики многих регионов России, однако её деятельность сопряжена с серьёзным экологическим воздействием на окружающую среду. Извлечение полезных ископаемых сопровождается нарушением ландшафта, уничтожением растительности, применением химических реагентов, складированием остаточных продуктов переработки (горнопромышленных отходов), с последующим их распылением и растворением под действием атмосферных факторов. Распространение отходов и их трансформация приводит к загрязнению воздуха, почв и водоёмов близлежащих территорий. Формируются крупные зоны с высоким уровнем накопленного экологического ущерба. Проблема загрязнения окружающей среды в подобных районах остается актуальной во всём мире.

В России в тридцатые-пятидесятые годы XX века широко развивалась горнодобывающая промышленность. На территориях, где активно велись разработки, формировались населённые пункты. Местные жители проживали и по большей части проживают по сей день на территориях, находящихся в непосредственной близости с источниками техногенного загрязнения. Оценка экологических состояний всегда вызывает интерес на таких объектах. К сожалению, исследования по оценке рисков для здоровья людей, проживающих на подобных территориях, немногочисленны, что определяет необходимость таких работ.

Нарушенный разведочными канавами ландшафт севернее посёлка Приисковый

Исследования проводились в районе посёлков Приисковый и Орджоникидзевский, расположенных в Кузнецком Алатау (Республика Хакасия). Здесь о добыче золота разными методами известно с середины XIX века. Активный период добычи пришёлся на XX век, послужив поводом образования Приискового. Горнопромышленные отходы складировали неподалеку от посёлка, в результате сформировалось хвостохранилище (место складирования отходов). На территории изучаемого объекта учёные исследовали распределение в почвах потенциально токсичных элементов: железа (Fe), никеля (Ni), меди (Cu), цинка (Zn), мышьяка (As), хрома (Cr), свинца (Pb), молибдена (Mo) и ртути (Hg). Также исследователи провели оценку риска для здоровья человека.

«Почему была выбрана эта территория? Можно выделить несколько аспектов. Во-первых, почвы представляют собой важный компонент окружающей среды, качество которых влияет на безопасность источников пищи людей. Во-вторых, почвы — это великолепный аккумулятор разнообразных веществ, включая такие поллютанты как тяжёлые металлы [поллютант — химическое вещество или соединение, которое находится в окружающей среде в количествах, превышающих фоновые значения. Может быть как естественного, так и антропогенного происхождения. Может наносить вред здоровью человека, животных или растительности, вызывать изменения в природной среде, — прим. ред.]. Негативное воздействие (токсичность, канцерогенность) микроэлементов на живые организмы может происходить при превышении определённой концентрации элемента. В-третьих, исследуемая территория располагается в пределах Алтае-Саянской складчатой области, где известно наличие различных типов месторождений и выделяются зоны, относящиеся к ртутным провинциям. Сам участок исследования формирует золоторудный узел. Таким образом, выбранный участок представляет собой комбинацию двух факторов влияния на экосистему — зоны рудной минерализации и техногенной составляющей, хвостохранилища. Мы впервые для подобных объектов провели оценку риска для здоровья человека от почв, затронутых горнодобывающей деятельностью», — комментирует исследование старший научный сотрудник Института кандидат геолого-минералогических наук Ирина Николаевна Мягкая.

Старшие научные сотрудники ИГМ СО РАН Ирина Мягкая и Мария Густайтис

Для экологической оценки почв в России применяют нормативы, известные как предельно и оценочно допустимые концентрации. Однако не для всех элементов, обладающих потенциальной токсичностью, существуют эти нормативы. Кроме того, не учитывается их совместное воздействие и токсичность. В связи с этим исследователи подбирали способы оценки влияния потенциально токсичных элементов на окружающую среду и человека.

В зарубежных работах активно используются различные экогеохимические индексы для определения риска компонент окружающей среды (почв, донных отложений, воды и других). Их можно разделить на три группы. Первая — индивидуальные, т.е. рассчитываемые на основе содержания отдельного элемента в компоненте экосистемы. Вторая — комплексные индексы, которые рассчитываются как многоэлементные, т.е. отражают суммарный вклад нескольких поллютантов. Обе группы классифицируются по нескольким степеням загрязнения и в каждой существуют индексы, учитывающие токсичность исследуемых элементов. Третья группа индексов направлена только на оценку непосредственного влияния на человека при вдыхании, проглатывании и взаимодействии с кожей. Последняя группа индексов позволяет устанавливать возможные риски канцерогенного плана (риск раковых заболеваний) и неканцерогенного (риск аллергии, иммунодефицита, аутоиммунных заболеваний и прочих) с учётом возраста, гендера и типа контакта с элементами. Несмотря на большие плюсы использования индексов, существует ограничение набора элементов, для которых возможны расчёты индексов.

Сотрудники ИГМ СО РАН Багай-оол Сарыг-оол и Ирина Мягкая

Сотрудники ИГМ СО РАН из каждой группы с целью комплексного подхода для точной оценки и минимизации ограничений выбрали несколько видов индексов, связанных с набором элементов. Исследовались локальный фоновый участок (почвы в местах, где разработка месторождения не велась), техногенный участок (хвостохранилище) и территория вблизи него и в пределах зоны рудной минерализации.

«Мы выявили, что почвы фонового участка характеризуются наименьшими содержаниями по сравнению с остальными областями опробования. Очень сильно выделяются почвы на территории хвостохранилища высокими содержаниями цинка, молибдена, и особенно, мышьяка и ртути. Мышьяк и ртуть оказывают наибольшее негативное воздействие на почвы повсеместно, что отражается значениями индекса потенциального экологического риска, которые варьируют от умеренного до значительного экологического риска. Степень загрязнения под действием других элементов не превышает умеренного уровня. Загрязнение мышьяком и ртутью по всей территории подтверждено индексом геоаккумуляции I_geo от умеренного до сильного загрязнения. Значения индекс загрязнения PI и коэффициент загрязнения CF отражают более широкий ряд элементов, содержания которых влияют негативно на почвы, с преобладанием мышьяка и ртути. Хром оказывает негативное воздействие на почвы повсеместно, основываясь на PI и низком значении ПДК элемента. Установлено неканцерогенное воздействие почв на детей за счёт железа (на всех участках) и мышьяка (на участках, затронутых хвостохранилищем и зоной рудной минерализации), несмотря на загрязнение почв другими элементами. Основная составляющая неканцерогенного влияния этих элементов связана с пероральным попаданием поллютантов. Мышьяк повышает канцерогенный риск для взрослых и детей при контакте с почвами в районе посёлка Приисковый и территории хвостохранилища», — заключает Ирина Николаевна.

Научный сотрудник ИГМ СО РАН Багай-оол Сарыг-оол и инженер Олег Сурков на участке хвостохранилища Саралинского рудника

В настоящее время район исследования также круглогодично посещают туристы. Под негативное влияние загрязнённых почв могут попадать как местные жители, так и гости — любители фрирайда, катания на лыжах, пешего туризма.

Полученные данные подчеркивают необходимость принятия мер. Учёные рекомендуют: информировать местные администрации и население о выявленных рисках, включить участок в список территорий, требующих особого внимания. Также необходимо провести рекультивацию и ограничить доступ к загрязнённым участкам, организовать мониторинг экологического состояния жилых районов и туристических объектов и провести дополнительные исследования форм нахождения элементов в почвах для определения их мобильности и биодоступности.

Исследование показало актуальность проблемы загрязнения почв в горнодобывающих районах России и необходимость комплексного подхода к её решению. Результаты работы могут быть использованы для улучшения экологического менеджмента в таких регионах и снижения рисков для здоровья местного населения.

Работы проведены в соответствии с госзаданием ИГМ СО РАН и при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Environmental Science and Pollution Research.

Источник: Минобрнауки РФ, пресс-служба ИГМ СО  РАН.