Ecological and geochemical assessment of the distribution of toxic elements in the soil cover in the impact zone of a mi.pdf Введение Образование техногенных биогеохимических провинций в Забайкалье связано с интенсивной добычей полезных ископаемых. Одним из таких районов является Хапчерангинский рудный район, где в период с 1933 по 1975 г. разрабатывали одноименное месторождение и функционировал горнообогатительный комбинат (ГОК), добывающий олово и концентрат полиметаллических руд [Михайлова и др., 2019]. Он расположен в Кыринском административном районе на юго-западе Забайкальского края, вблизи границы с Монголией. Результатом работы Хапчерангинского ГОКа было формирование значительных по объему хвостохра-нилищ, расположенных в непосредственной близости от жилой зоны с. Хапчеранга. После функционирования не была осуществлена рекультивация, и значительные количества пустой породы и техно-земов оказались бесхозными. Они оказывают негативное действие на экологическую обстановку в сельском поселении и окрестных территориях и неблагоприятно влияют на здоровье жителей. Значительные объемы отходов (6,2 млн т) формируют потенциально опасный район загрязнения, влияющий на состояние экосистем значительной территории России и Монголии [Михайлова и др., 2019]. Целью работы было исследование почв и техно-земов по содержанию химических элементов в районе деятельности Хапчерангинского ГОКа и выделение наиболее опасных экотоксикантов. Материалы и методы Материалами исследования были техноземы из хвостохранилища и дерново-аллювиальные почвы, расположенные по его периферии, а также почва населенного пункта с. Хапчеранга, являющаяся производной длительно обрабатываемого мучни-сто-карбонатного чернозема, формирующего почвенный покров подошв и склонов сопредельных сопок (рис. 1). Для сравнения пробы почв отобраны возле сел Кыра (дерново-аллювиальные почвы поймы р. Кыра и чернозем мучнисто-карбонатный с южного склона сопки, обращенной к реке) (30 км западнее ГОКа) и Нарасун (темно-каштановые почвы из урочища «Глазной ключ» в 60 км к северо-востоку (фон)). Использована эколого-генетическая классификация почв [Самофалова, 2012]. Отбор проб осуществлялся в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа». Определение 53 химических элементов проводили методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре Perkin Elmer NexI0N 300 D в аккредитованной лаборатории ЗАО «СЖС Восток Лимитед» (г. Чита). Статистическая обработка проводилась в программе PAST 3.0 [Hammer et al., 2001] методами описательной статистики. Распределение концентраций загрязняющих веществ статистически значимо отличалось от нормального, в связи с чем, кроме значения величины среднего и ошибки среднего (M ± о), определялись медиана (Me) и интерквар-тильн^1й размах (Q25-Q75). Использованы эколого-геохимические коэффициенты, для которых, согласно литературным данным, имеются четкие градации их показателей и уровня техногенного воздействия на почвенный покров. © Солодухина М.А., Бондаревич Е.А., Михайлова Л. А., Витковский Ю.А., Филенко Р. А., 2021 D0I: 10.17223/25421379/18/7 Индекс загрязнения или коэффициент техногенного загрязнения (Кс или PI) : (Кс) Р1 = '-Пробы, (1) ^-фон суммарного показателя загрязнения: Zc=lPI-(n-1), (2) где Кс > 1; n - число химических элементов. Значения индекса загрязнения подразделяются на четыре категории по ингенсивносги загрязнения: PI < 1 -низкое, 1 < PI < 3 - умеренное, 3 < PI < 6 - значительное, PI > 6 - сильное [Hakanson, 1980; Биогеохимический 2017]. Суммарный показатель загрязнения имеет следующую градацию критических значений: Zc < 16 - допустимая, 16 < Zc < 32 - умеренно опасная, 32 < Zc < 128 - опасная, 128 < Zc -чрезвычайно опасная категория загрязнения [Сает и др., 1990]. Индекс геоаккумуляции (Igeo) [Muller, 1969; Биогеохимический 2017]: Igeo =log2[Cm/1,5xB^], (3) где Bm - фоновая концентрация элемента в почве по А.П. Виноградову [Алексеенко, Алексеенко, 2013; Касимов, Власов, 2015]; Cm - измеренная концентрация химического элемента в почве; 1,5 - коэффициент коррекции, позволяет анализировать естественные отклонения в содержании элемента в природе и снижать ангроногенное влияние. Градация интенсивности загрязнения в зависимости от значений индекса геоаккумуляции имеет следующие значения: < 0 - практически незагрязненная, > 0-1 - от незагрязненной до умеренной, > 1-2 - умеренная, > 2-3 - от умеренной до сильной, > 3-4 сильная, > 4-5 - от сильной до очень сильной, > 5 - очень сильная [Биогеохимический 2017]. Фактор обогащения (enrichment factor - EF) [Zoller et al., 1974; Биогеохимический 2017] рассчитывался по формуле Рис. 1. Схема функциональных зон Хапчерангинского рудного района и точки отбора проб почв и техноземов Fig. 1. Diagram of functional zones of the Khapcheranginsky ore district and processing plant and sampling points for soils and technozems (С;/С^)обр. ГС /с ) , (4) (^1/^г)ср. содерж. в почве где Ci - содержание рассматриваемого элемента; Cr -содержание элемента сравнения. В качестве элемента сравнения был выбран Sr за низкое антропогенное воздействие на его содержание. Данные о среднем содержании элементов в почве были взяты по А.П. Виноградову [Алексеенко, Алексеенко, 2013; Касимов, Власов, 2015]. EF менее 1 указывает на обеднение образца определяемым элементом, EF более 1 -на обогащение образца элементом. Степень опасности загрязнения почв определялась в соответствии с ориентировочной оценочной шкалой опасности загрязнения почв МУ 2.1.7.730-99 «Почва. Очистка населенных мест, бытовые и про-мышленн^1е отходы, санитарная охрана почвы. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест», ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве», ГН 2.1.7.2511-09 «Ориентировочно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве». EF _ Результаты и их обсуждение Изучение химического состава почв и техноземов в окрестностях Хапчерангинского горно-обогатительного комбината позволило выявить, что ведущими неорганическими загрязнителями являются 17 элементов из 53 определяемых. Большинство исследованных проб характеризовались кларковым или около кларковым содержанием элементов либо были обеднены ими (табл. 1, 2). Среднее содержание элементов в почвах и технозёмах The average content of elements in soils and technozems Таблица 1 Table 1 Элемент Функциональная зона Кларк Элемент Функциональная зона Кларк Техногенная Селитебная Фоновая Медианн^1й фон [Иванов, 2007] Техногенная Селитебная Фоновая Медианн^1й фон [Иванов, 2007] Al 69 133,33 64 742,86 62 280,0 76 100,00 Mn 2 175,00 1 185,71 780,00 770,00 680,0 Ba 536,67 582,86 538,00 628,00 Mo 2,67 4,00 3,40 1,10 970,0 2,8 Be < 5,00 < 5,00 < 5,00 6,00 Nb 9,00 9,00 9,20 12,00 Bi 1,22 0,83 0,40 0,23 Nd 25,15 23,16 24,10 29,00 Са 23 000,00 15 285,71 21 400,0 25 660,00 Ni 28,83 26,14 21,40 50,00 31 940,0 26,0 Ce 58,27 54,49 58,86 63,00 Р 1 200,00 1 842,86 980,00 690,00 630,0 Co 12,45 9,66 9,38 15,00 Pr 6,10 5,63 5,97 8,70 9,0 Cr 208,33 308,57 334,00 92,00 Rb 104,53 96,06 110,76 98,0 60,0 Cs 10,72 9,23 10,04 4,90 Sb 6,7 8,3 1,7 0,5 Dy 4,23 3,78 3,52 4,80 Sc 10,00 10,00 10,00 15,60 Er 2,51 2,24 2,02 2,70 Sm 4,98 4,47 4,52 5,70 Eu 1,03 0,93 0,89 1,30 Sr 250,00 245,71 324,00 270,00 Fe 45 983,33 29 342,86 25 600,0 40 600,00 Ta 0,72 0,67 0,74 1,40 44 590,0 Ga 18,00 15,86 15,40 1,90 Tb 0,75 0,66 0,61 0,89 Gd 4,57 4,12 3,95 0,64 Th 8,92 9,04 11,00 9,10 Ge 1,50 1,43 1,60 1,30 Ti 3 550,00 3 171,43 2 900,00 3 900,00 5 450,0 Hf 5,00 4,86 5,40 4,50 Tl 0,85 0,50 0,54 0,75 Ho 0,84 0,74 0,67 1,30 Tm 0,37 0,32 0,29 0,42 К 22 500,00 20 857,14 21 400,0 23 240,00 U 2,89 3,27 5,25 2,50 25 920,0 Li 73,32 55,71 60,00 30,00 V 75,50 62,86 54,20 106,00 23,0 95,0 La 28,50 26,94 28,86 32,00 W 5,8 6,6 4,4 1,3 Lu 0,38 0,34 0,34 0,48 Y 22,93 21,37 19,00 26,00 Mg 9 350,00 6 971,43 7 040,00 14 950,00 Yb 2,42 2,19 1,92 2,50 7 800,0 2 e b a T а ц и л б а Т n N о

Скачать электронную версию публикации