ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ РТУТИ В ПОЧВАХ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ПРИАНГАРЬЯ

Гордеева О.Н.   Белоголова Г.А.   Рязанцева О.С.  

Докладчик: Гордеева О.Н.

Ртуть является одним из наиболее опасных элементов-загрязнителей биосферы с самым высоким показателем токсичности среди тяжелых металлов, что обусловлено ее способностью блокировать белковые молекулы, нарушать их биосинтез, вызывать мутагенные изменения в ДНК, подавлять рост и ускорять старение растений. Для Hg не установлено положительного влияния на живые организмы. Особенно опасны ртутьорганические соединения, т.к. они намного токсичнее и активнее захватываются живыми организмами. Монометилртуть официально признана тератогенным ядом, способным проникать сквозь плацентарный барьер и приводить к порокам развития у потомства [Ефимова и др., 2004].
Загрязнение окружающей среды ртутью и связанные с этим случаи острого отравления людей происходили преимущественно при использовании Hg-содержащих препаратов или оросительных вод в сельском хозяйстве, Hg в промышленности. Существенный вклад в загрязнение этим элементом вносят золоторудные и ртутные рудники, а также предприятия ТЭЦ. Природные источники Hg приурочены к разломам земной коры и объектам вулканической деятельности. Летучесть Hg и ее соединений способствует перераспределению их между всеми компонентами биосферы и образованию различных форм нахождения этого металла. Кроме того, важная роль в миграции Hg в окружающей среде, особенно в почвах и водоемах, принадлежит микроорганизмам, которые переводят ее из неорганической формы в органическую, в том числе в метилртуть [Иванов, 1997; Кабата-Пендиас и др., 1989; Кузубова и др. 2000]. В связи с высокой миграционной способностью Hg в окружающей среде и токсичностью ее соединений, необходимы комплексные биогеохимические исследования, особенно при наличии ртутных техногенных аномалий.
Для Приангарья проблема ртутного загрязнения стоит достаточно остро. Здесь расположены предприятия, применявшие в производственном процессе ртутный электролиз – ООО «Усольехимпром» (г. Усолье-Сибирское), ОАО «Саянскхимпласт» (г. Зима) – и ставшие основными техногенными источниками Hg в регионе. По данным [Государственный доклад…, 2001] за годы работы цеха ртутного электролиза (ЦРЭ) на предприятии «Усольехимпром» общий расход Hg составил 1460,6 т, из них механические потери – 510-530 т, выбросы в атмосферу – 78 т, в воду – 21,5 т, запасы в шламонакопителях – 668 т; концентрации Hg в рыхлых отложениях территории ЦРЭ по подсчетам составляют 345-500 т. Кроме того, высокие концентрации Hg установлены в почвах промплощадки бывшего Ангарского металлургическо-го завода по производству мышьяка (АМЗ, г. Свирск) [Гордеева и др., 2010].
Ранее проводились исследования влияния «Усольехимпрома» на поступление Hg в акваторию Братского водохранилища и его обитателей, а также в донные отложения, выявившие загрязнение Hg всех исследованных объектов [Коваль и др., 1999; Коваль и др., 2008; Perrot et al., 2010]. Установлено накопление этого элемента в продуктах питания Усольского района [Белоголова и др., 2004]. Результаты этих и некоторых других исследований стали обоснованием для закрытия ЦРЭ на предприятии «Усольехимпром» в 1998 г. В 2006 г. была прекращена деятельность аналогичного цеха и на предприятии «Саянскхимпласт». Тем не менее, количества Hg, накопленные в почвах, водах и донных отложениях р. Ангары, а также техногенное месторождение Hg на территории «Усольехимпрома», еще долгое время будут оставаться опасными источниками этого металла для окружающей среды Приангарья. В сложившейся ситуации закономерности поведения ртути в почвах региона остаются мало изученными.
Целью данной работы является рассмотрение особенностей миграции Hg в почвах в условиях Приангарья. Объектами исследования стали почвы, отобранные на территории «Усольехимпрома» в 1,5-3 км от ЦРЭ, в 10 км от г. Усолье-Сибирское и сельскохозяйственные почвы, удаленные от г. Усолья-Сибирского на 30 км (пос. Новомальтинск). Для сопоставления приводятся данные по валовым содержаниям Hg в почвах гг. Свирска, Иркутска, Черемхово. В почвах территории «Усольехимпрома», а также удаленных от него на 10 и 30 км, в отдельном эксперименте были изучены формы нахождения Hg по методике [Bloom et al., 2003]. Последовательно получено 5 фракций, отражающих формы нахождения Hg в почвах. В качестве примера рассмотрены также некоторые особенности поступления Hg из почв в растения (дикорастущие и культурные), отобранные сопряженно. Содержания Hg в почвах, вытяжках из них и растениях определялись методом атомной абсорбции на спектрометре «РА-915+». Нижний предел обнаружения данного метода для валовых содержаний Hg в почвах и растениях составляет 0,005 мг/кг, для вытяжек из почв – 0,0005 мг/кг. Систематическая ошибка анализа – 20%.

Концентрации Hg в почвах территории «Усольехимпрома» не превышают ПДК, но на порядок выше регионального фона. Установлено повышенное содержание Hg в верхнем 10-и сантиметровом слое лесных почв в 10 км от г. Усолье-Сибирское (до 0,36 мг/кг), что может быть связано с атмосферным перено-сом Hg как от «Усольехимпрома», так и с газопылевыми выбросами от ТЭЦ-11, расположенной вблизи «Усольехимпрома». Локальная ртутная аномалия зафиксирована вблизи мышьяковистых отвалов АМЗ в г. Свирск, где содержания Hg в почвах выше ПДК. Проведено сопоставление с другими городами Приангарья по материалам [Кузнецов и др., 2011; Халбаев и др., 2011]. В целом, во всех рассмотренных городах Приангарья средние содержания Hg в почвах выше регионального фона. Изучение содержаний Hg по горизонтам почв на глубину показало накопление ее в верхнем гумусовом горизонте, что характерно для этого элемента [Иванов, 1997; Кабата-Пендиас и др., 1989]. 

Валовые содержания Hg показывают общее распределение элемента в почвах. Для выяснения миграционных особенностей и оценки биодоступности Hg, особенно в условиях ртутного загрязнения, необходимо изучение ее форм нахождения в почвенном покрове региона.

Исследования показали, что содержания Hg в водо- и кислоторастворимой фракциях незначительно, а в сульфидной – ниже предела обнаружения, за исключением пробы «Усольехимпром-2». Тем не менее, прослеживается тенденция снижения содержания Hg в водорастворимой фракции по мере удаления от основного техногенного источника. Большая часть Hg в почвах находится в органической и прочносвязанной фракциях.

Как отмечают некоторые исследователи [Иванов, 1997; Кабата-Пендиас и др., 1989], важнейшую роль в биогеохимии Hg играют органические соединения, особенно растворимые, и метилртуть, которые активнее накапливаются растениями. Изучение особенностей поступления Hg из почв в растения в условиях Приангарья показало зависимость между содержанием Hg в органической фракции почв и в растениях (сухой вес). Подобной зависимости между валовым содержанием Hg в почвах и растениях не наблюдается.
Отмечено более высокое содержание Hg в органической фракции менее загрязненных лесных почв, удаленных от г. Усолье-Сибирское на 10 км. Возможно, это связано с более высоким содержанием органического вещества в данных почвах, а также с жизнедеятельностью микроорганизмов, переводящих минеральные формы Hg в органические.

Таким образом, повышенные концентрации Hg в почвах Приангарья, подвер-женных техногенному влиянию, представляют опасность в связи с возможностью перехода Hg из почв в растения, а также в другие компоненты биосферы. При этом наиболее важная роль принадлежит органическим формам Hg, которые активнее на-капливаются живыми организмами, что может приводить к накоплению этого металла в пищевой цепи человека.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №09-05-00710-а.

Литература:
Белоголова Г.А., Коваль П.В., Удодов Ю.Н., и др. Тяжелые металлы в пищевой цепи человека Приангарской промышленной зоны // Качество и безопасность продуктов питания. – Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2004, с. 8 – 14.
Гордеева О.Н., Белоголова Г.А., Гребенщикова В.И. Распределение и миграция тяжелых металлов и мышьяка в системе «почва-растение» в условиях г. Свирска (Южное Прибайкалье) // Проблемы региональной экологии. 2010, №3, с. 108-113.
Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды в Иркутской области в 2000 году. – Иркутск: 2001. – 383 с.
Ефимова Н.В., Маторова Н.И., Коваль П.В., Андрулайтис Л.Д., Удодов Ю.Н. Опасность ртутного загрязнения и принципы здорового безопасного питания на территориях с повышенной ртутной нагрузкой (Приангарье). – Иркутск–Ангарск: РИО ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН, 2004.– 48с.
Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Ч. 5. – Москва: Экология, 1997. – 576 с.
Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. – М.:Мир,1989.– 440 с.
Коваль П.В., Калмычков Г.В., Остроумов В.А. и др. Ртуть в рыбе Братского водохранилища // В кн.: «Проблемы Земной цивилизации». Матер. конфер. «Теоретические и практические проблемы безопасности Сибири и Дальнего Востока». – Иркутск: ИрГТУ. – Вып.1. Ч.1,1999, с. 105-109.
Коваль П.В., Пастухов М.В., Бутаков Е.В., Азовский М.Г., Удодов Ю.Н. Ртуть в экосистеме Братского водохранилища и экологические последствия ртутного загрязнения // Бюллетень МОИП. Отд. биол. 2008. Т. 113. Вып. 4, с. 80-87.
Кузнецов П.В., Гребенщикова В.И. Картирование химического загрязнения почв г. Черемхово и его окрестностей / Матер. конфер. «Природа и общество: взгляд из прошлого в будущее». – Ир-кутск: ИГ СО РАН, 2011, с.143-145.
Кузубова Л.И., Шуваева О.В., Аношин Г.Н. Метилртуть в окружающей среде (распространение, образование в природе, методы определения). Аналит. Обзор / ГПНТБ СО РАН. Ин-т неорг. химии. Аналит. центр Объедин. ин-та геологии, географии и минералогии СО РАН. – Новосибирск, 2000. – 82 с. – (сер. Экология. Вып. 59).
Халбаев В.Л., Гребенщикова В.И. Распределение  ртути в почвах и почвогрунтах г.Иркутска и его окружения / Матер.конфер.«Геология Западного Забайкалья». – Улан-Удэ: БГУ, 2011, с.115-117.
Bloom N.S., Preus E., Katon J., Hiltner M. Selective extractions to biogeochemically relevant frac-tionation of inorganic mercury in sediment and soils // Anal. Chim. Acta. 2003. V.479. N 2. P. 233-248.
Perrot V., Epov V.N., Pastukhov M.V., Grebenshchikova V.I., Zouiten C., Sonke J.E., Husted S., Donard O.F.X., and Amouroux D. Tracing Sources and Bioaccumulation of Mercury in Fish of Lake Baikal− Angara River Using Hg Isotopic Composition // Environ. Sci. Technol, 2010, V. 44, № 21, P. 8030–8037.

Файл с полным текстом:  Гордеева О.Н.