авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Микроэлементный состав и экологическая оценка состояния компонентов природной среды района золотодобычи

Сорокина Ольга Александровна «Микроэлементный состав и экологическая оценка состояния компонентов природной среды района золотодобычи» 03.00.16 биологические наук

и Д 212.056.02 Дальневосточный государственный университет 690600, г. Владивосток, Океанский проспект, 37.

Научный музей ДВГУ Тел. (4232) 26-85-43 E-mail: marineecology@mail.ru Предполагаемая дата защиты диссертации – 23 мая 2007 г.

-1 -2

На правах рукописи

Сорокина Ольга Александровна МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ КОМПОНЕНТОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ РАЙОНА ЗОЛОТОДОБЫЧИ Специальность 03.00.16 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Владивосток - 2007 -3

Работа выполнена в лаборатории геоэкологии Института геологии и природопользования ДВО РАН

Научный консультант: чл.-корр. РАН, Воронов Борис Александрович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Костенков Николай Максимович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Ковековдова Лидия Тихоновна

Ведущая организация: Тихоокеанский институт географии ДВО РАН (лаборатории геохимии)

Защита состоится « 23» мая 2007 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.02 при Дальневосточном государственном университете МОН РФ по адресу 690600, г. Владивосток, Океанский пр-т, 37, Научный музей ДВГУ.

Факс: (4232)268542.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Дальневосточного государственного университета МОН РФ

Автореферат разослан апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Ю.А. Галышева -4

Общая характеристика работы

Проблема эволюции окружающей среды и прогноз ее развития в усло виях природных и антропогенных изменений постоянно находится в сфере пристального внимания ученых. Одним из основных направлений фунда ментальных исследований является разработка основ рационального при родопользования. Решение данной проблемы включает несколько аспек тов, одно из которых заключается в оценке загрязнения окружающей сре ды, предполагающее контроль и планирование мероприятий по снижению антропогенной нагрузки.

Актуальность темы. В условиях интенсивно развивающейся промыш ленности, сельскохозяйственного производства, добычи полезных иско паемых, возрастания транспортной нагрузки стремительно увеличивается поток техногенных веществ, поступающих в атмосферу, воду, почву, рас тительность, который захватывает все новые территории. Миграция этих веществ и элементов приводит к аккумуляции их в тканях живых организ мов, нарушению процессов метаболизма. Таким образом, в зонах интен сивного техногенного воздействия изменениям подвергаются все состав ляющие природно-территориальных комплексов. Поэтому весьма актуаль ной является корректная оценка загрязнения окружающей среды. Выясне ние техногенной и естественной составляющей долей в загрязнении терри торий невозможно без знания региональных фоновых концентраций эле ментов, в том числе и тяжелых металлов.

В данной работе рассматриваются экологические проблемы, возни кающие в процессе эксплуатации месторождений золота, вносящих свой вклад в формирование экологической обстановки в Приамурье. В Амур ской области известно более 7,5 тыс. месторождений золота, сосредото ченных в 13 золотороссыпных районах и она в настоящее время занимает третье место по добыче золота в России. При освоении россыпных место рождений золота на значительных территориях уничтожается почвенно растительный покров, разрушаются лесные массивы, в отвалах накапли ваются большие объемы вскрышных пород, впоследствии воздействую щих на составляющие биоценозов. При этом происходит нарушение окис лительно-восстановительного потенциала: за счет окисления сульфидов появляются минеральные новообразования легко растворимых в воде сульфатов, арсенатов, которые, мигрируя с поверхностными и подземны ми водами, являются источником рассеивания элементов, в том числе и токсичных, выщелачиваемых из подстилающих геологических пород.

Районом исследований явилась долина реки Джалинды - старейший район золотодобычи. Экологические проблемы, возникшие в процессе эксплуатации Джалиндинского месторождения, являются типичными для золотодобывающих предприятий области, что позволяет рассматривать -5 исследуемый объект как модель для изучения процессов происходящих в биогеоценозах, испытывающих длительный техногенный прессинг пред приятий золотодобычи.

Целью работы является оценка влияния деятельности золотодобы вающих предприятий на экологическое состояние почв и растительности на основе их микроэлементного состава.

Задачи работы:

1) Определить валовое содержание и концентрацию подвижных форм элементов с использованием современных аналитических методов: РФА, ICP-MS, ICP-AES.

2) Выяснить уровни содержания токсичных элементов в почвах и рас тениях в зоне влияния предприятий, добывающих рудное и россыпное зо лото.

3) Исследовать химический состав почв и растений вне зоны горных работ для получения данных по фоновым концентрациям элементов.

4) Изучить корреляционную зависимость между содержанием токсич ных элементов в растениях и концентрациями их подвижных форм в поч вах.

5) Проанализировать пространственное распределение микроэлементов в почвах и растениях исследуемого района.

6) Осуществить эколого-геохимическую оценку состояния почв и рас тительности природных ландшафтов бортов долины и антропогенно нарушенных ландшафтов в долине реки.

Научная новизна. Впервые получена развернутая геохимическая ха рактеристика почв и растительности долины р. Джалинда, позволившая оценить техногенное воздействие предприятий золотодобычи. Выявлены ассоциации элементов загрязнителей и общие закономерности их про странственного распределения в почвах и растениях техногенного ланд шафта, на основании чего определены источники поступления тяжелых металлов и мышьяка в среду. Оценено эколого-геохимическое состояние почв и почвогрунтов территории. Установлено фоновое содержание мик роэлементов в почвах и растениях природных ландшафтов, позволившее оценить произошедшие изменения в долине реки.

Практическая значимость. В работе выполнена количественная оценка и проведен анализ загрязнения района освоения россыпного и руд ного месторождений золота, что важно для санитарно-гигиенической оценки территории. Основные результаты работы применены при разра ботке рекомендаций по восстановлению основных компонентов биогеоце нозов, нарушенных в результате деятельности предприятий золотодобычи.

Результаты исследования могут быть отправной точкой для дальнейшего мониторинга территории и динамики экологической ситуации при экс -6 плуатации месторождений золота.

Защищаемые положения:

1. В комплекс загрязняющих веществ почв долины р. Джалинда входит ассоциация элементов: As, Mo, Cu, Zn, Ni, Co, Cr, Mn, V, Ba. Суммарный показатель загрязнения закономерно снижается вниз по течению реки.

2. Микроэлементный состав почв долины р. Джалинды сформирован под влиянием двух источников: естественного разрушения коренных горных пород и техногенного поступления вследствие эксплуатации золоторудного месторождения, расположенного в верховьях реки.

3. Уровни содержания элементов в растительности реки отражают пространственное распределение и особенности загрязнения почв и почвогрунтов долины реки. Загрязнителями растительности являются As, Cu, Pb, Mo, Cr, Mn, Co, Ni, Zn.

Апробация. Основные положения диссертации были представлены на 2-й школе-семинаре молодых ученых России «Проблемы устойчивого раз вития региона» (Улан-Удэ, 2001), Третьей региональной научно практической конференции «Функционирование геосистем» (Владивосток, 2002), Второй международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, молоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (Москва, 2003), Всероссийском симпозиуме с международным участием «Золото Сибири и Дальнего Востока» (Улан-Удэ, 2004), региональной научно практической конференции «Проблемы экологии и рационального исполь зования природных ресурсов в Дальневосточном регионе» (Благовещенск, 2004), Второй межрегиональной научно-практическая конференция «Золо то Забайкалья» (Чита, 2005), международной научно-практической конфе ренции «Антропогенная динамика природной среды» (Пермь, 2006), Вто рой международной конференции «Проблемы экологии, безопасности жизнедеятельности и рационального природопользования Дальнего Вос тока и стран АТР» (Владивосток, 2006) и на экологическом семинаре ДВГУ (Владивосток, 2006). По теме диссертации опубликованы 11 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 4 глав собственных исследований, выводов, списка литерату ры из 217 наименований, в том числе 68 иностранных, 2 приложений. Ра бота изложена на 177 страницах, включая 18 иллюстраций, 31 таблицу.

Автор выражает искреннюю признательность руководителю – чл.-корр.

РАН Б.А. Воронову. Наиболее ощутимую помощь и поддержку при про ведении исследований оказали д.б.н. Л.Т. Крупская, к.б.н. Н.Г. Куимова, к.б.н. Л.М. Павлова, к.х.м. В.И. Радомская, д.г.-м.н А.А. Сорокин, к.т.н.

М.А. Серов. Автор благодарен также сотрудникам ДВГИ ДВО РАН к.г. м.н. В.И. Киселеву и сотрудникам ИГиП ДВО РАН А.А. Зиневичу, Е.В.

Ушаковой.

-7 Глава 1. Состояние проблемы, подходы к оценке степени загрязнения природной среды Дальний Восток является одним из старейших горнорудных регионов России. На этой территории происходит интенсивное освоение месторож дений золота, особенно россыпного, приводит к резкому увеличению площадей открытых разработок, которые размещаются в основном в до линных ландшафтах, выполняющих важные средорегулирующие функции.

Анализ экологической обстановки при разработке россыпных место рождений отражен в работах З.Г. Мизерхановой и С.Д. Шлотгауэр (Ми зерханова, Шлотгауэр, 1991;

Мизерханова, 2003), проведено районирова ние территории Дальнего Востока для разработки региональной стратегии экологической безопасности при разработке месторождений благородных металлов (Саксин, Крупская, 1977;

Саксин, Крупская и др., 1998). Кроме того, часть работ посвящена оценке воздействия горного производства на почвы и их последующей рекультивации (Замощ, 1978;

Мизерханова, Де белая, 1995;

Крупская, Мамаев и др, 2001). Усиление техногенного воздей ствия на окружающую среду требует детальных исследований поведения загрязняющих веществ в компонентах биосферы. Большую сложность представляет изучение поведения соединений микроэлементов в том числе тяжелых металлов техногенного происхождения в почвах. Элементный анализ почв и биологических материалов является важной частью контро ля за состоянием окружающей среды. Для характеристики экологического состояния почв изучение лишь общего (валового) содержания элементов в почвах недостаточно. Подобные исследования могут отражать лишь на правление некоторых процессов, например, миграции (вынос или накоп ление вещества). Наличие разных форм нахождения микроэлементов, от личающихся как по подвижности, так и биологической доступности, пред полагает их более детальное изучение.

Глава 2. Район работ, материалы и методы исследования Объектом исследования является долина реки Джалинды (правый приток р. Уркан, бассейн р. Зея) (рис. 1), претерпевшая более чем вековую историю отработки россыпного месторождения открытым способом. В связи с этим она представляет собой исключительно техногенно созданный ландшафт со сложным комплексом открытых и покрытых растительностью и отвалов высотой до 5 м, искусственных водоемов, проток и является идеальным объектом для исследований антропогенного влияния на природные системы. В пределах долины реки, начиная с конца XIX в., отрабатывается одноименное месторождение россыпного золота которое входит в состав Соловьёвского золотороссыпного района, и является одним из богатейших в Приамурье. В верховьях самой реки -8 -9 расположено Джалиндинское золоторудное месторождение и целый ряд рудопроявлений, которые, вероятно, являются основными коренными источниками россыпей района.

Почвы и почвогрунты (далее почвы), отобранные в долине реки, имеют различное стадийное состояние почвенного профиля. Мощность гумусо аккумулятивного горизонта крайне незначительна. Образцы почв отбирались на трех профилях на бортах долины реки, отстоящим друг от друга на первые километры, перпендикулярно долине, и на одном профиле, расположенном перпендикулярно долине р. Боковая Джалинда (рис.1), с глубины 0-10 и 10-20 см. Вес отобранной пробы составлял 0.5 кг.

Важно отметить, что все четыре профиля расположены в сходной геологической ситуации, а именно в поле развития близких ассоциаций коренных пород. Общее количество точек в пределах каждого профиля составляло 5-6, крайние точки всех профилей расположены на бортах долины, а остальные в пределах ее днища.

Для микробиологического анализа образцы почв отбирали в тех же точках с соблюдением правил асептики.

Анализ элементного состава образцов почв выполнен с использованием сочетанием методов ICP-AES, ICP-MS в лаборатории аналитической хи мии ДВГИ ДВО РАН (г.Владивосток), а так же рентгено-флуоресцентного метода в ИГиП ДВО РАН (г.Благовещенск). Такой комплекс методов в настоящее время признан оптимальным при экологических исследованиях, что находит подтверждение при многократном опробовании сложных объ ектов окружающей среды. Для изучения форм нахождения элементов, от личающихся как по подвижности, так и биологической доступности, из влекались подвижные формы элементов, экстрагированные ацетатно аммонийным буфером с pH= 4.8. Микробиологический анализ образцов почв, включающий определение численности основных эколого трофических групп микроорганизмов, проводили методами почвенной микробиологии.

Глава 3. Источники и степень загрязнения почв долины реки Джалинды 3.1. Оценка степени загрязнения долины реки. Существующие ме тоды оценки уровня загрязнения почв характеризуют состояние окружаю щей среды по отдельным аналитическим и интегральным составляющим, используя в качестве критериев такие характеристики, как предельно до пустимые концентрации (ПДК) веществ или предельно допустимые эколо гические нагрузки. В данной работе расчет суммарного показателя загря нения выполнен с использованием формулы: Z СПЗ = K – (n - 1), где K – коэффициент концентрации, равный с/ск (с – концентрация элемента в - 10 пробе, ск – фоновое содержание элемента в земной коре, почве, горных породах), n – число элементов принимаемых в расчет, который выполнен в четырех вариантах, различающихся типом нормировочного фактора (ск) (рис. 2).

В первом варианте использован средневзвешенный состав мировых почв по А.П.Виноградову (Виноградов, 1957), в другом варианте – состав верхней континентальной коры по С.Тейлору и С.Макленнану (Taylor, McLennan 1995;

McLennan, 2001), в третьем – состав верхней континен тальной коры по К.Г.Ведеполю (Wedepohl, 1995), в четвертом – фоновые концентрации элементов (табл. 1).

Полученная величина показателя суммарного загрязнения долины реки варьирует в широких пределах. Графики распределения этого показателя, для разных вариантов расчета конформны друг другу (рис. 2) и позволяют сделать вывод, что вне зависимости от способа расчета, загрязнение днища долины существенно выше, по сравнению с бортами долины. Оперируя градацией этого показателя можно заключить, что в районе прохождения первого профиля днище долины характеризуется высокой степенью за грязнения, а борта – высокой и средней степенью.

Для второго и третьего профилей величина этого показателя соответст вует низкой, реже – средней степени загрязнения.

Весьма существенным является отчетливо выраженная тенденция бы строго снижения суммарного показателя загрязнения сверху вниз по доли не реки, которая характерна как для бортов, так и для днища долины. В связи с этим можно предполагать, что основной очаг загрязнения находит ся в верховьях реки, и им, вероятно, является Джалиндинское месторож дение.

В ходе проведенных исследований установлены некоторые закономер ности вариаций химического состава почв в зоне освоения Джалиндинско го россыпного и рудного месторождений золота, которые сводятся к сле дующим:

1. Суммарный показатель загрязнения почв долины р.Джалинда уменьшается вниз по долине с удалением от рудного месторождения, на основании чего можно уверенно рассматривать обогатительную фабрику месторождения в качестве основного источника загрязнения почв тяжелы ми металлами и мышьяком.

2. Загрязнение почв производится такими элементами, как As, Mo, Cu, Pb, Zn, свойственными сульфидным рудам коренного месторождения зо лота.

3. Суммарное загрязнение долины реки выше, чем суммарное загрязне ние ее бортов, что свидетельствует о преобладающем вкладе в загрязнение почв таких факторов, как твердый сток и рудничные воды.

- 11 - 12 Таблица 1. Содержание элементов I, II, III классов опасности (МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест: методические указания 1999) в почвах долины р. Джалинда, мкг/г Профиль 1 Профиль 2 Профиль 3 Профиль Правый Днище Левый Правый Днище Левый Правый Днище Левый Правый Днище Левый борт долины борт борт долины борт борт долины борт борт долины борт долины долины долины долины долины долины долины долины Слой 0-10 см As 105 346 29 8 52 18 4 84 16 Ba 432 853 286 672 715 193 675 642 305 832 665 Co 21 16 20 15 18 15 17 15 19 29 30 Cr 230 457 55 236 238 56 298 188 155 189 238 Cu 288 596 195 44 58 69 58 68 82 27 60 Mn 1031 948 744 1163 1217 2263 1961 1083 3519 457 3927 Ni 85 83 91 65 70 79 69 66 62 85 114 Pb 43 46 34 31 40 26 27 42 27 20 17 Sr 231 368 112 286 193 217 301 291 253 106 110 V 154 67 213 56 61 83 44 60 107 166 173 Zn 80 77 66 70 100 132 74 86 63 168 116 Слой 10-20 см As 117 485 29 8 34 11 7 17 Ba 474 716 286 843 737 501 1301 598 311 792 677 Co 29 15 20 13 15 16 14 15 16 30 25 Cr 210 256 55 70 191 87 185 242 119 184 213 Cu 385 798 195 28 47 34 45 46 102 42 40 Mn 1046 914 744 667 982 674 992 1178 915 3953 3452 Ni 82 72 91 61 66 40 70 71 44 93 90 Pb 49 57 34 44 41 41 27 36 27 20 17 Sr 218 414 112 304 229 108 287 258 260 95 127 V 154 56 213 90 70 97 51 69 109 175 154 Zn 71 92 66 59 87 118 68 74 64 159 111 - 13 3.2. Источники загрязнения, особенности загрязнения почв долины реки. Распределение отдельных химических элементов в почвах долины реки Джалинды (рис. 3), свидетельствует о том, что исследованные образ цы почв характеризуются устойчивым обогащением такими элементами, как As, Cu, Mo, Cr, Ni, Pb, в некоторых образцах этот ряд пополняется еще Zn, Ba, Mn и Co. Распределение химических элементов в исследованных почвах в зависимости от места отбора достаточно неравномерно. В част ности, образцы почв, отобранные по первому профилю, характеризуются максимальным обогащением As, Cu, Mo, Cr, Pb концентрации которых в образцах второго, третьего и четвертого профилей заметно снижаются.

Распределение Mn, Ni, Co, Cr, Ba, Zn в почвах менее дифференцировано, однако, как отмечалось выше, их содержание превышает уровень среднего состава верхней коры. Наконец, концентрации в почвах района таких эле ментов, как P, Sr, V, Nb, Zr, Y, Rb не обнаруживают сколько-нибудь зна чимых вариаций, находятся на одном уровне со сравниваемым эталоном.

Геохимические особенности коренных пород, пользующихся наиболь шим распространением в пределах долины р. Джалинда, в месте отбора образцов почв, представлены на рис. 4, А.

Анализ распределения микроэлементов в коренных породах свидетель ствует о том, что они отчетливо обогащены Co, Cr, Cu, Ni, V, Zn, и истощены в отношении таких элементов как As, Mo, Pb, Sr. Таким образом, высокие концентрации микроэлементов, выявленные в почвах р. Джалинды, доста точно логично объясняются особенностями геохимического состава ко ренных пород, представленных в пределах исследованного участка.

Анализ распределения микроэлементов в гранитоидах и околорудных породах, представленных в пределах Джалиндинского месторождения в верховьях реки, свидетельствует, что они отчетливо обогащены Cu, Mo, Pb, As, Ni, в меньшей степени - P, Sr, V, Zn (рис. 4, Б). Таким образом, эти гранитоиды и пространственно связанные с ними рудные тела могут быть именно тем источником, который обеспечивает повышенные содержания в почвах целого ряда микроэлементов, в частности, Mo, Cu, As.

Приведенные материалы позволяют сформулировать выводы:

1. Химический состав почв долины р. Джалинда обусловлен несколь кими факторами. Первый источник отражает минералого-геохимические особенности коренных пород - повышенные концентрации в почвах Mn, Ni, Cr, в меньшей степени – Co. Аномалии Cu, Pb, Mo, As связаны с про цессами разрушения раннемеловых гранитоидов, содержащих кварц сульфидное оруденение, как в виде естественных геологических объектов, так и отвалов горнорудного производства, возникших при эксплуатации золоторудного месторождения, находящегося в верховьях р. Джалинда – второй источник - 14 - 15 2. Первый источник оказывает равномерное влияние на состав почв до лины в целом, второй - обусловливает локальное, но весьма интенсивное загрязнение почв участка, наиболее приближенного к месторождению и горно-обогатительному комбинату и его роль вниз по долине резко снижа ется.

3. Различие в формировании групп элементов-загрязнителей в разных профилях, которое указывает на преимущественное загрязнение почв пер вого профиля вторым источником, влияние которого уменьшается от пер вого профиля к третьему и практически отсутствует в четвертом.

4. Именно коренные породы Джалиндинского золоторудного месторо ждения представляют собой объект наибольшей опасности для экологиче ского состояния почв.

3.3. Фоновое содержание химических элементов в почвах изучае мой территории. Выяснение техногенной и естественной составляющей доли в загрязнении территорий невозможно без знаний региональных фо - 16 новых концентраций элементов, в том числе и тяжелых металлов. Одним из наименее изученных ре гионов в этом отношении является Приамурье. Иссле дования химического соста ва почв данной территории выполнялись ранее лишь на основе полуколичественных методов и носили несистем ный характер.

Образцы, отобранные в пределах бортов долины р.

Далинда и ее левого прито ка - Боковой Джалинды вне зоны горных работ, харак теризуются наименьшим загрязнением, в связи с чем, они, а так же образцы, ото бранные вне зоны отработок (рис. 1), в первом прибли жении могут быть исполь зованы для расчета среднего состава незагрязненных почв рассматриваемого рай она. График распределения химических элементов в этих образцах почв (рис. 5) свидетельствует о том, что почвы достаточно близки по своим геохимическим осо бенностям составу конти нентальной коры. При срав нении почв района и сред него химического состав почв (Виноградов, 1957) выявлено несколько осо бенностей. В почвах долины р.Джалинда значительно повышены концентрации Mn, Sc, Cr, Cu, Cd, Cs. Не много выше указанного эта - 17 лона концентрации Al, Fe, Mg, Ca, P, V, Co, Ni, Zn, Pb, с другой стороны прослеживается незначительный дефицит Be, Y, Sn, Hf, Ta. Концентрации остальных элементов сопоставимы с уровнями содержания их в мировых почвах (Виноградов, 1957). Существующее отличие объясняется, повиди мому, местными геологическими условиями. В частности, коренные поро ды, распространенные в пределах всех четырех профилей, содержат по вышенные концентрации Zn, Co, Cu, Ni, Mn, V.

Кроме того, ряд авторов (Ковалевский, Андрианова, 1976;

Глазовская, 1987) ука-зывает на существенное обогащение микроэлементами (Cu, Co) почв речных пойм, а увеличение в поверхностном слое почв Ca, Ti, P, Mn, Mg может быть связано с их биогенной аккумуляцией. С другой стороны, не исключено, что относительное концентрирование некоторых из указан ных элементов связано с оподзоливанием почв, что описано на примере почв южной тайги Русской равнины (Богатырев, Ладонин, 2003).

Полученные данные позволяют также оценить распределение редкозе мельных элементов. Их суммарные содержания в почвах очень низки и составляют 17-89 г/т, а сам спектр слабо дифференцирован, что подчеркивается величиной отношения (La/Yb)n = 0.8 - 3.2.

В целом, полученные материалы свидетельствуют о следующем:

1. Химический состав почвы рассматриваемого района вне зоны горных работ характеризуется наименьшим загрязнением и может служит в качестве фоновых концентраций. Для него характерны незначительный избыток Mn, Sc, Cr, Cu, Cd, Cs и дефицит Be, Y, Sn, Hf, Ta, легких лантаноидов.

2. Образцы почв долины р.Джалинда, отобранные вне зоны влияния золотодобычи в целом соответствуют химическому составу мировых почв.

Глава 4. Пространственное распределение микроэлементов и особенности загрязнения растений долины реки Для выявления общих закономерностей накопления элементов в биоте используют предложенный А.И. Перельманом (Перельман, 1972) показа тель биофильности, который отражает степень биогеохимической связи живого организма, но не со всей биосферой, а лишь с ее литогенной ча стью. В нашем исследовании для установления связей между содержания ми микроэлементов в почве и в растениях были построены мультиэле ментные диаграммы (рис. 6).

Анализ этих графиков свидетельствует о значительной концентрации в растениях таких элементов, как, Mn, Cu, Mo, Cd (пики концентраций ле жат выше 1). Часть этих элементов (K, Ca, Zn,) входят в группу элементов сильного биологического накопления (Перельман, 1975). Появление в этой же группе Mn, Cu, Mo и Cd объясняется повышенным содержанием под вижных форм этих элементов в почвах изучаемого района (рис. 6).

- 18 В целом, графики содержаний элементов в растениях и подвижных форм в почве конформны. В поле значений от 1.0 до 0.1 лежат пики Mg, As, Rb, Sr, Ni, Ba, Ga. Большая часть перечисленных элементов входит в группу элементов среднего биологического захвата (Перельман, 1975).

Магний, относящийся к элементам сильного биологического накопле ния, находится в некотором дефиците в растениях, что можно объяснить незначительным количеством его подвижных форм в почве. В поле ниже 0.1 находится группа элементов (Al, Fe, V, Cr, Li, Be, U), которая практи чески полностью совпадает с группой элементов слабого и очень слабого биологического захвата (Перельман, 1975).

Вариации содержаний тяжелых металлов в растениях обусловлен дей ствием различных факторов, главными из которых являются условия про израстания растений, способность генотипа различных растений накапли вать тот или иной элемент (Ильин, Сысо, 2001;

Ковалевский, 1991;

Кабата - 19 Пендиас, Пендиас, 1989). Поскольку при отборе растительных проб были взяты различные виды высших растений, имеющие различные генотипы по отношению к накоплению микроэлементов, то данный фактор из усло вий способствующих повышенному содержанию некоторых элементов можно исключить и обратить особое внимание на химический состав почв и ассоциацию почвенных элементов-загрязнителей. Необходимо отметить, что сопоставление графиков элементного состава растений и подвижных форм элементов в почве, позволяет выделить несколько тенденций в кон центрировании и деконцентрировании элементов (рис. 6). Хотя содержа ние большей части элементов в растительности не достигает избыточного, содержание Cr, Co, Ni, Mn, As, Mo, Pb может быть связано с преобладани ем их подвижных форм в почве. Подтверждением этому служит прямая корреляционная зависимость между содержанием этих элементов в расти тельности и их подвижных форм в почве: существенные зависимости (R 0.7) - для Ni, As, Ga, Rb, Li, Ca, V, Sr, Ba, Fe, Co, Cu;

значительные зависи мости (0.5R0.7) - для Mn, Zn, Cr. Для валового содержания элемента в почве и в растениях существенные корреляционные связи выявлены для Ca, Sr, Mn.

Для оценки состояния травянистого покрова долины реки Джалинда рассчитан суммарный показатель загрязнения растительности.

Таблица 2. Суммарный показатель загрязнения растительности долины реки Джалинда (СПЗ).

Профиль Днище долины Борта долины I 11.33-26.95 9.23-13. II 8.68-16.73 9.12-11. III 3.79-7.16 6.64-7. Как следует из таблицы, растения, произрастающие по днищу долины реки, характеризуются более высокой степенью загрязнения по сравнению с бортами долины. Отметим также тенденцию уменьшения суммарного показателя загрязнения вниз по долине реки от первого профиля к треть ему. Подобная закономерность прослеживается и для бортов долины реки.

Для выявления особенностей и уровня загрязнения растений изучаемо го района элементами 1,2,3 классов опасности данные сведены в табл. 3.

Рассматривая динамику изменения концентраций элементов от первого профиля, можно выделить две группы элементов. В первой группе четко прослеживается тенденция уменьшения концентраций элементов от перво го профиля к третьему. В эту группу входят такие элементы как As, Cu, Pb, Mo. Отметим также, что особенно значительное уменьшение содержаний этих элементов прослеживается от первого профиля ко второму, кроме того, коэффициенты концентраций их очень высоки.

- 20 Таблица 3. Пределы колебаний концентраций и фоновые содержания ток сичных элементов в растительности днища долины р. Джалинда.

Фоновое со- I профиль II профиль III профиль Элемент держание Cr 2.98 6.24-4.06 0.7-27.6 1.68-2. Mn 415 119-234 349-837 216- Ni 5.0 3.0-12.3 3.36-9.7 6.09-9. Co 0.57 0.5-1.16 0.33-0.49 0.32-0. Cu 12.01 24.33-30.33 13.0-16.7 21.1-31. Zn 61.6 90.7-126.7 127.8-452 55.8-111. Mo 0.5 6.84-10.3 0.83-1.46 0.31-1. As 0.21 3.23-3.99 0.002-0.42 0.002-0. Pb 0.95 1.02-1.24 0.73-1.13 0.61-1. Для другой группы, в которую входят Cr, Mn, Co, Ni, Zn, содержание элементов во всех профилях распределены равномерно, резких изменений концентраций не наблюдается, и коэффициенты концентрирования не пре вышают 2. Следовательно, загрязнение растительности долины реки Джа линды в целом повторяет постранственную структуру и особенности за грязнения почв и почвогрунтов. К основным элементам загрязнителям растительности относятся As, Cu, Pb, Mo, источником которых являются руда, околорудные породы и отвалы обогатительной фабрики Джалиндин ского месторождения золота. Для этой группы элементов характерна наи более высокая степень концентрации в растительности. Кроме того, незна чительный вклад в общее загрязнение вносят Cr, Mn, Co, Ni, Zn, входящие в состав коренных пород распространенных в пределах изучаемой терри тории.

Влияние различных поллютантов на биоту почв в настоящее время изучают, довольно широко используя методы микробной индикации, ос нованные на сравнительной характеристике эколого-трофических групп микроорганизмов (Медведева, Германова, 1999;

Никитина, Голодяев, 2003;

Журавель, и др., 2004;

Зачиняева, и др., 2006). Анализ показателей, характеризующих эколого-трофические группы микробного сообщества почв территории выявил следующие особенности: пул микроорганизмов, участвующих в минерализации органо-минеральных комплексов в наибо лее загрязненных точках (профиль 1) составляет величины на порядок ни же, чем на участках, характеризующихся допустимой степенью загрязне нии и фоновыми зональными почвами.

Деятельность почвенной микробиоты тесно связана с естественной способностью природной среды к самоочищению и самовосстановлению, о чем свидетельствует также коэффициент минерализации. Наиболее вы - 21 сокий показатель коэффициента (Кмин = 1-106) отмечен для почв 1 профи ля, что косвенно свидетельствует о высокой степени загрязнения. Для 2 и профилей этот показатель представлен также высокими значениями (2-17) по сравнению с фоновыми почвами (0.1-1.7), что свидетельствует о про цессах самоочищения в местах загрязнения тяжелыми металлами.

Слабая обеспеченность почв органическими компонентами обуславли вает развитие олигонитрофильных форм микроорганизмов. В загрязнен ных грунтах коэффициент олиготрофности варьирует в широких пределах значений и достигает значительных величин (23-81).

Выводы Определено валовое содержание и концентрация подвижных форм элементов для эколого-геохимической оценки состояния почв, почвогрун тов и растительности района золотодобычи. Установлен уровень содержа ния токсичных элементов в почвах и растениях в зоне влияния предпри ятий, добывающих рудное и россыпное золото. Загрязнение почв произво дится такими элементами, как As, Mo, Cu, Cr, Mn, Ni, Co, Pb, Zn.

Микроэлементный состав почв долины р. Джалинда сформирован под влиянием двух источников, один из которых отражает минералого геохимические особенности коренных пород, другой - процессами разру шения пород кварц-сульфидного оруденения. Первый источник оказывает равномерное влияние на состав почв долины в целом, второй - обусловли вает локальное, но весьма интенсивное загрязнение почв участка, наиболее приближенного к месторождению и горно-обогатительному комбинату, и его влияние вниз по долине резко снижается.

Исследование химического состава почв вне зоны горных работ пока зало, что образцы почв долины р. Джалинда, нормированные по верхней континентальной коре в целом, соответствуют химическому составу миро вых почв. Особенности состава характеризуются незначительным избыт ком Mn, Sc, Cr, Cu, Cd, Cs и дефицитом Be, Y, Sn, Hf, Ta, легких лантанои дов.

Загрязнение растительности долины р. Джалинда отражает пространст венное распределение и особенности загрязнения почв и почвогрунтов исследуемого района. Элементами-загрязнителями растительности явля ются As, Cu, Pb, Mo, Cr, Mn, Co, Ni, Zn, источником которых являются руда, околорудные породы и отвалы обогатительной фабрики Джалиндин ского месторождения золота. Для этой группы элементов характерна наи более высокая степень концентрации в растительности в сравнении с фо новыми. Кроме того, незначительный вклад в общее загрязнение вносят Cr, Mn, Co, Ni, Zn, входящие в состав коренных пород.

Установлена корреляционная зависимость между содержанием хими ческих элементов в биомассе растений и их подвижных форм в почве, сви - 22 детельствующая, что источником поступления токсичных элементов в рас тения являются загрязненные почвы.

Изучение состояния природной среды района золотодобычи позволяет не только разработать меры по устранению негативных экологических по следствий, но и при необходимости прогнозировать развитие экологиче ской обстановки.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Коллективная монография 1. Крупская Л.Т, Саксин Б.Г., Ивлев А.М., Бубнова М.Б., Ван-Ван-Е А.П., Дербенцева А.М., Бабурин А.А., Поздняков А.М., КлюевВ.А., Никитина З.И., Крупский А.В.,. Кот Ф.С, Имранова Е.Л., Касперская Т.Ф., Сорокина О.А., Антропова О.Б. Оценка трансформации экосистем под воздействием горного производства на юге Дальнего Востока. Хабаровск: Хабар. гос.

тех. ун-т., 2001. 193 с.

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах 2. Сорокина О.А., Киселев В.И. Загрязнение почв в зоне освоения Джа линдинского россыпного и рудного месторождений золота в Приамурье // Экология и промышленность России. 2005. №7. С. 24-28.

3. Сорокина. О.А., Киселев В.И. Анализ химического состава почв доли ны реки Джалинда // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеоло гия, геокриология. 2006. №5. С. 425-432.

Работы, опубликованные в материалах региональных, общероссийских, международных научных конференций и симпозиумов 4. Сорокина О.А. Экологические проблемы эксплуатации рудных место рождений золота / Проблемы устойчивого развития региона. Тез. 2-й шко лы-семинара мол. учен. России. 17-21 сентября 2001 г. Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2001. С. 194-197.

5. Сорокина О.А. Экологические проблемы при освоении россыпных ме сторождений золота юга Дальнего Востока / Сб. Третьей регион. научно практич. конфер. «Функционирование геосистем». Владивосток, 21- марта 2002 г. Вл-к: Изд. Дальневосточного ун-та, 2002. С. 97-98.

6. Сорокина О.А. Техногенные россыпи – важнейший источник золота в районах Верхнего Приамурья / Матер. Второй междунар. конфер. «Ресур совоспроизводящие, молоотходные и природоохранные технологии освое ния недр». Москва, 15-18 сентября. 2003 г. М.: Российский Ун-т дружбы народов. С. 51-52.

7. Сорокина О.А., Киселев В.И.. Экологическое состояние почв в зоне - 23 освоения Джалиндинского золотороссыпного месторождения (Приамурье) / Сборник тезисов Всероссийского симпозиума с международным участи ем «Золото Сибири и Дальнего Востока». Улан-Удэ, 21-25 сентября 2004.

Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2004. С. 408-409.

8. Сорокина О.А., Киселев В.И. Геохимические исследования почв доли ны реки Джалинды в зоне интенсивной золотодобычи / Проблемы эколо гии и рационального использования природных ресурсов в Дальневосточ ном регионе. Материалы региональной научно-практической конферен ции, 21-23 декабря 2004 г.: в 2-х т.- Благовещенск: БГПУ, 2004. Т.1. С.129 132.

9. Сорокина О.А. Состояние микробиоценозов почв в районе золотодо бычи (долина реки Джалинда, Приамурье) / Труды Дальневосточного от деления Докучаевского общества почвоведов РАН. Микробиологические особенности биогеохимии, генезиса, плодородия, мониторинга и санации почв Дальнего Востока России. Владивосток: ДВО ДОП РАН. 2005. Т. 3. С 33-34.

10. Сорокина О.А. Загрязнение почв и растений долины р. Джалинда (Верхнее Приамурье) // Материалы конференции «Антропогенная динами ка природной среды», Пермь. 2006 г. Т.1. С. 192-193.

11. Сорокина О.А. Химический состав растений одного из районов Верх него Приамурья // Материалы II Международной конференции «Проблемы экологии, безопасности жизнедеятельности и рационального природополь зования Дальнего Востока и стран АТР». Владивосток: ДВГТУ, 2006. С.

158-161.

- 24

 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.