Воздействие на живые организмы некоторых геофизических и геохимических аномалий

Радиационные поля и аномалии приводят к облучению живых организмов и человека, что при больших дозах вызывает повреждение живых тканей, разрушение клеток, лучевую болезнь и быструю смерть, а при малых - повышает риск онкологических забо­леваний и приводит к серьезным генетическим отклонениям.

Степень радиационного воздействия измеряется эф­фективной эквивалентной и коллективной эффективной эквивалентной дозами облучения. Первая из них учитывает способность излучения данного вида (альфа-, бета- или гамма-излучение) повреждать ткани организмов и измеряется в зивертах (1 Зв равен 1 Дж энергии, погло­щенной 1 кг массы облучаемого тела); вторая равна сумме индивидуальных эффективных эквивалентных доз, полученной группой людей (измеряется в человеко-зивертах).

Естественными источниками радиации являются кос­мические лучи и радиоизотопы горных пород: калий-40, рубидий-87, уран-238, торий-232 и дочерние элементы реакций радиоактивного распада. За счет космических лучей с увеличением высоты над уровнем моря эф­фективная эквивалентная доза возрастает многократно. Например, на высоте полета трансконтинентальных авиалайнеров уровень облучения возрастает почти в 170 раз по сравнению с уровнем моря.

Заметную роль в общую радиацию вносят уголь и фосфориты. Содержащиеся в них радиоактивные соеди­нения при сжигании угля и при использовании ми­неральных фосфорных удобрений загрязняют золу, шлак и дым, проникают в почву и вместе с другими радиоактивными изотопами горных пород попадают в пищевые цепи.

Наибольший вред из всех естественных источников радиации оказывает радон, на который приходится около 75 % годовой коллективной эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением от естественных источ­ников. Радон накапливается внутри зданий при горении природного газа, выделяется из воды при пользовании душем, диффундирует из строительных материалов промышленных и жилых конструкций. В табл. 12 приведены значения средней удельной радиоактивности воздуха при пользовании душем, обусловленной радоном и продуктами его распада (биокюри/м³).

На увеличение концентраций радона влияет и гер­метизация помещений с целью утепления (табл.).

На долю искусственных техногенных источников радиации приходится около 20 % среднегодовой кол­лективной эффективной эквивалентной дозы. Техноген­ные источники чрезвычайно разнообразны. Диапазон их колеблется от ядерного оружия и радиоактивного топлива АЭС до средств медицинской диагностики и лечения, а также разнообразной аппаратуры, исполь­зуемой при поисках и разведке полезных ископаемых.

Допустимые дозы облучения, которые может принять орган человека, например, в лечебных целях, приведены в табл.

Наибольший вред наносят ядерные испытания, аварии на АЭС, хвостохранилища урановых обогатительных фабрик и хранилища отходов радиоактивных произ­водств (табл.).

Электромагнитные поля Земли имеют различную природу и в общем случае представляют собой результат векторного сложения нескольких компонент:

E = E_k + E_y+ Е_m + Е_a,

где: Е_k - составляющая, обусловленная источниками солнечной и космической природы; E_y - унитарная составляющая, обусловленная глобальными вариациями поля, циклически и синхронно проявляемыми по всей планете с 11-летним, годовым, 27-суточным или суточным периодами; Е_m - составляющая, зависящая от местных природных условий; Е_a - антропогенная составляющая.

В последние десятилетия существенно возросла роль антропогенного фактора в образовании электромаг­нитных полей, что связано с появлением многочисленных радио- и телевизионных станций, интенсивным дви­жением транспорта, работой промышленных предприя­тий, радиолокаторов и т.д.

Исследования влияния электромагнитных полей на живые организмы находятся пока в начальной стадии. Тем не менее доказано, что любой живой организм реагирует на электромагнитные поля даже в условиях нормального режима генераторов электромагнитных излучений. Люди, работающие с источниками электро­магнитных полей, жалуются на потерю аппетита, ослаб­ление памяти, головную боль, быструю утомляемость. Предположительно акселерация молодежи является след­ствием повышения электромагнитного поля планеты.

Результаты работ в байкальском регионе подтверж­дают, что организация биоты, ритмы жизни в сооб­ществах, особенности эволюции и адаптации организмов могут быть связаны с электромагнитными полями Земли (Мельник Н.Г. и др., 1998). Так, первые исследования показали, что магнитосферные источники изменчивости электромагнитных полей Земли оказывают влияние на ритмику вертикальных перемещений планктона. На территории Государственного Никитского ботанического сада в Крыму действует микробиосейсмополигон, на котором проводятся работы по выявлению биопредвест­ников землетрясений. Начиная с 1984 г. здесь проводятся наблюдения за скальными крымскими ящерицами и безногими желтопузиками, живущими в естественных природных условиях (Шарыгин С.А., Любимов В.В., 1998). Поведение этих популяций рептилий хорошо известно: за несколько часов перед землетрясением они покидают свои норы и убежища, выходят на поверхность даже ночью или зимой, просыпаясь от спячки. Эффект био­предвестника состоит в том, что рептилии перед земле­трясением занимают всегда только горизонтальное положение. Одновременно были зафиксированы случаи лож­ных сигналов от «биопредвестников», приходящиеся на период сильных магнитосферных возмущений и бурь. С 1992 г. в Никитском ботаническом саду ведется непрерывный круглосуточный электромагнитный мони­торинг окружающей среды. С помощью магнитометров был исследован не только уровень различных шумов и помех на биосейсмополигоне, но и получены характеристики электромагнитного поля. Оказалось, что рептилии реагируют и на аномальное изменение (возмущенность) геомагнитного поля. Магнитные бури с внезапным началом вызывают у животных реакцию, сходную с поведением перед землетрясением.

Вибрационные поля создаются как природными, так и техногенными факторами. К первым относятся упругие сейсмические колебания, действие прибоя, ветра и т.д. Наибольшую роль в появлении техногенной вибрации играют транспортные магистрали и транспортные средства: автомобили, поезда, самолеты, морские суда.

Наиболее неблагоприятное воздействие на человека оказывает вибрация с частотами 1 -30 Гц. Именно в этом диапазоне расположены основные частоты вибрации как антропогенных, так и природных источников.

Результатами длительного воздействия вибрации явля­ются нарушения сердечно-сосудистой системы, вестибу­лярного и опорно-двигательного аппаратов, нервные заболевания и др.

Помимо биологического воздействия вибрация влияет и на верхнюю часть геологического разреза, приводя к изменению структуры грунтов и пористости пород, активизации оползневых, солифлюкционных и других процессов.

Геохимические поля и аномалии обусловлены повы­шенными концентрациями тяжелых металлов и мик­роэлементов в верхней части геологического разреза. Концентрации измеряются содержаниями элемента на единицу массы (мкг/г, мг/г, г/т) или на единицу объема (мкг/л, мг/л, г/м³) вещества, а также в %. В 1972 г. ООН был принят список наиболее опасных для человека веществ, к которым отнесены сернистый газ, оксид и диоксид углерода, оксид азота, углеводороды, хлорорганические соединения, микотоксины, нитраты, нитриты, нитроамины, аммиак, ртуть, свинец, кадмий, а также взвешенные в воздухе пылевые частицы, концентри­рующие различные металлы. Общее количество веществ, отнесенных к токсичным, сейчас близко к 3000, большинство из них - органические соединения.

Экологическое значение химических элементов и связанных с ними геохимических аномалий много­плановое. Так, среди токсичных металлов по био­логической важности выделяются главные, жизненно необходимые Mg, Ca, Mn, Fe, Na, К, Со, Zn, Mo. Имеются данные о нормальных и экстремальных, недостаточных и избыточных содержаниях некоторых элементов в почвах и растениях, а также для сельскохозяйственных животных.

Химические элементы, мигрирующие в ландшафте, создают две крупные группы геохимических полей и аномалий: фоновые - «нормальные», характерные для данной территории, связанные в основном с особен­ностями геологического строения территории (составом горных пород) и некоторыми другими факторами, а также аномальные, которые могут быть обусловлены поступлением химических элементов как от природного, так и от техногенного источника с аномально высоким (нетипичным) для данного района содержанием тех или иных химических элементов. Например от рудного тела, залежи углеводородов, газохранилища, могильника промышленных отходов, стоков и др. Уникальные свойства растений улавливать и усиливать сигналы о природной или техногенной геохимической аномалии в геологической среде используются при поисках полезных ископаемых и при экологических исследованиях.

Природные геохимические аномалии. Растительный покров, на долю которого приходится более 70 процентов площади Земли, способен к индикации даже очень слабо минерализованных участков как на поверхности, так и на значительных глубинах. Различия в здоровье, форме и жизнеспособности животных и растений зависят от разных химических факторов среды, из которой они получают питательные вещества. Избыток или недостаток какого-либо элемента или группы элементов в субстрате конкретных территорий как правило влияет на ту или иную форму местного заболевания или на условия, которые легко отделяют этот район от соседствующих с ним. А.П. Виноградов называл такие районы «биогео­химическими провинциями». Литература о воздействии на живые организмы естественных локальных или площадных геохимических аномалий обширна. Первые результаты наблюдений за взаимосвязью химического состава подстилающего субстрата и произрастающей на нем растительности были зафиксированы в связи с поисками месторождений полезных ископаемых.

Большинство морфологических и мутационных изменений растений происходит в результате токсичного воздействия на них полезных ископаемых, залегающих вблизи поверхности или на значительных глубинах. Древним римлянам было известно, что растительный покров отражает до некоторой степени характер подпочвы или отражает породы, залегающие на глубине в относительно не нарушенном состоянии. По крайней мере 400 лет назад рудознатцы Европы и Китая, обратив внимание на взаимосвязь между растительностью и субстратом, начали вести описания растений-индикаторов руд и минералов, многие из которых справедливы сегодня так же, как и несколько веков назад. Используя геоботанические методы поисков месторождений, рудо­знатцы изучали характерные черты и распределение целых популяций растений и отдельных растений-индикаторов; принимали во внимание морфологические изменения растений, происходящие под влиянием минерализации и их заболевания: карликовость или гигантизм, различия в окраске, пятнистость или хлороз листьев, необычность форм плодов, изменение окраски цветков, нарушение ритма периода цветения, отклонения формы роста и др.

Многолетняя практика изучения результатов воздей­ствия на растения естественных геохимических анома­лий, связанных с минерализованными участками, пока­зала следующее. Из всех морфологических преобразо­ваний, которые претерпевает растительность под воз­действием субстрата, самая значительная часть прихо­дится на долю флоры серпентинита. Почва серпенти­нитов значительно отличается от обычных почв; она богата Сг, Со, Fe, Mg и Ni и испытывает дефицит в Са, Mo, N, Р, К. Тщательное изучение флоры серпентинита в Финляндии, Италии, на островах Новая Каледония, в Новой Зеландии, Польше, Португалии, Испании, бывш. СССР, Швеции, США, Зимбабве показало, что харак­терной особенностью этого типа флоры является карликовость и скудность ее растительных единиц.

Определенное сходство с флорой серпентинитов имеют и растительные сообщества, обитающие на почвах с высоким содержанием меди, свинца или цинка: растения здесь обычно чахлые и низкорослые; широ­колиственные виды растительности отсутствуют. Неко­торые виды растений производят экотипы, морфологически неотличимые от произрастающих на серпентинитовых почвах. В Юго-Западной Африке геологи по характеру растительности нашли медную минерализацию под верхними отложениями песка в районе Витфлея. В Ботсване, ориентируясь на аномальную полосу кустар­ников с преобладанием Ecbolium lugardae, ученые предугадали существование медьсодержащей минерализации под более чем 30-метровым слоем «пустых» пород.

Цинковая (гальмейная) флора известна более 100 лет -и еще для первых рудознатцев члены гальмейных сообществ, такие как Viola calaminaria, служили поисковым признаком соответствующих рудных месторож­дений.

Мхи и лишайники также обладают необыкновенной способностью абсорбировать рассеянные элементы из почвы, на которой они произрастают, и часто проявляют гораздо большую толерантность относительно неблаго­приятных локальных условий, чем сосудистые виды растений. Склонность некоторых видов мхов к меди известна с первой половины XIX в. При исследовании мхов Pohlia nutans, произрастающих над болотными медными рудами в Канаде, ученые обнаружили до 2,4 % меди (сухая масса) в этом растении. Количество меди было приблизительно пропорционально степени хлороза листьев.

Одни элементы (мышьяк и хлорат) могут замещать в растениях основные питательные вещества - участки, обычно принадлежащие фосфату и нитрату; другие (алюминий, берилий и титан) - легко выделяют в осадок фосфат, что делает его недоступным для растений. Такие элементы, как лантан, оказывают сильное каталитическое разложение основных питательных веществ. Медь, золото, свинец и ртуть могут уменьшать проницаемость мембраны клетки и препятствовать проникновению в нее калия, натрия и молекул органических веществ. Некоторые элементы (например литий) замещают в клетке другие элементы (натрий).

Аномалии форм, за исключением гигантизма и карликовости, часто являются признаками наличия бора или радиоактивных элементов в нижних слоях почвы.

Характерная желтоватость указывает на недостаток железа в растении, вызванный воздействием других элементов и, возможно, на низкое содержание железа в субстрате. Изменение характера окраски цветков явля­ется результатом радиоактивности или избытка опреде­ленных элементов в почве и т.п. Карликовость серпентинитовых видов флоры неизменно указывает на наличие ультраосновных пород в субстрате. Гигантизм встречается гораздо реже и часто ассоциируется с присутствием битума или бора. Однако нельзя путать гигантизм со стимулирующими влиянием избытка питательных веществ или радиоактивности. Раннее и вторичное цветение указывает на стимулирующие вещества, такие как избыток бора, азота, фосфора или калия, на наличие битума или радиоактивности. Позднее цветение также является симптомом токсичности.

Таким образом, растения могут выступать ин­дикаторами геохимических особенностей окружающей среды.

Первые наблюдения за воздействием токсичных ме­таллов природных геохимических аномалий на наземных млекопитающих также связаны с поисками место­рождений полезных ископаемых - еще Геродот указывал, что уроженцы Индии занимаются поисками и изучением термитников, чтобы определить места минерализации золота.

На здоровье животных фермерских хозяйств большое влияние оказывает состав трав, поглощаемых ими и, естественно, геохимические характеристики субстрата, на котором произрастает эта трава. Картину часто искажает введение дополнительных кормов, которые не всегда бывают местными.

Остаточная токсичность древних свинцовых рудников, датируемых еще Римским периодом, стала причиной отравления и падения нескольких голов рогатого скота. Исследования сельскохозяйственных земель, прилегаю­щих к рудникам, обнаружили до 200 мкг/г свинца (сухая масса) в траве местных пастбищ.

В Северном Уэльсе аллювиальные почвы некоторых районов лугов и пастбищ являлись в течении многих лет причиной свинцового отравления животных и токсичного уровня цинка в хлебных злаках. Опасные районы совпадали в границах с участками и зонами естественной минерализации меди - цинка - свинца.

Наблюдения за площадями систематического отрав­ления животных позволили открыть месторождения урана на плато Колорадо. Многие годы в западных штатах считалось, что определенные растения (особенно относившиеся к виду Astragalus) были чрезвычайно токсичны для скота. Это явление было настолько распространено, что на очень больших площадях выпас скота вообще не осуществлялся. В течение долгого времени причина токсичности была неизвестна, пока, наконец, в растениях не был обнаружен селен. Растения Astragalus аккумулировали значительное количество селена из почвы, содержащей уран в различных соединениях.

Специалисты использовали распределение растений на площади для выявления глубинной урановой минерализации. Таким образом открытие месторождения урана стало конечным звеном в цепи факторов: больные животные - растения-индикаторы селена - зараженность субстрата соединениями селена и урана - урановая минерализация на глубине.

Связь между здоровьем человека и естественными геохимическими аномалиями более сложна, так как люди очень подвижны и их питание или питьевая вода берутся из разных источников. Однако некоторые закономер­ности между повышенными концентрациями элементов и распространением заболеваний человека можно просле­дить как на больших площадях, так и в пределах отдельных районов.

В одном из местечек Новой Шотландии (около Гали­факса) люди использовали питьевую воду, которая вре­менами вызывала у них тошноту и даже была причиной летального исхода. Исследования показали высокий уровень содержания мышьяка в воде; было установлено, что повышенные концентрации мышьяка являются результатом естественного разрушения близлежащих золотых рудников, где он присутствует в геохимической ассоциации с золотом.

Общеизвестной ртутоносной геохимической провин­цией, входящей в состав Тихоокеанского рудного пояса, является Корякское нагорье (север Камчатской области), где широко развиты коренные оруденения ртути, мышьяка и сурьмы - химических элементов, пред­ставляющих особую опасность для биосферы. В конце 80-х гг. были завершены работы по изучению содержания ртути, мышьяка и сурьмы в донных осадках бассейнов водосбора крупнейших рек юго-западной части Корякского нагорья - Таловки, Куюла, Вывенки и впервые получена информация о концентрации токсичных элементов в тонкой фракции аллювиаль­ных отложений на площади 28,8 тыс. км² (объем бан­ка данных составляет около 40 тыс. анализов по образцам, отобранным с плотностью 1-2 пробы на 1 км²) (И.И. Сонин, А.Д. Ананченко, ФГУ НПП «Аэрогеология» 1987-1992 гг.).

Статистический анализ геохимических данных по­казал, что на значительной части территории сред­ние содержания мышьяка, сурьмы и особенно ртути многократно превышают кларки этих элементов для литосферы. На этом фоне были выявлены отдельные бассейны водосбора с содержаниями ртути до 1 г/т, мышьяка до 299 г/т, сурьмы до 10 г/т. Источником ртути являются горные породы, особенно разрывные нарушения в зонах сейсмоактивных глубинных разломов.

При естественной диффузии и фильтрации из горных пород и разрывных нарушений ртуть большей частью сорбируется перекрывающими рыхлыми элювиально-делювиальными отложениями и находится в течение дли­тельного геологического времени в определенном рав­новесии с окружающей средой.

По мнению специалистов, активизировать переход ртути из твердого, связанного состояния, не опасного для человека и животных, в твердое подвижное, а также в растворенное и газообразное, уже представляющее опасность, могут самые различные процессы.

Так, бесконтрольное увеличение поголовья оленей ведет к истощению естественных пастбищ из-за интенсивного перемещения больших количеств оленей в поисках корма. Это, в свою очередь, приводит к увеличению скорости эрозии почвенно-растительного слоя и более интенсивному выветриванию элювиально-делювиальных образований на водоразделах и склонах гор. Крупнейшим экологическим результатом неолитической революции (переход от собирательства и охоты к земледелию и животноводству) стало возникновение пустыни Сахары. Исследования французских археологов (А. Лот, 1984) показали, что еще 10 тыс. лет назад на территории Сахары была саванна, жили бегемоты, жирафы, африканские слоны, страусы. Человек перевыпасом стад крупного рогатого скота и овец превратил саванну в пустыню. Пересохли реки и озера - исчезли бегемоты, исчезла саванна - исчезли жирафы, страусы, большинство видов антилоп. В настоящее время для Прикаспийского региона существует аналогичная опасность. Здесь остро стоят проблемы предотвращения эрозии, деградации почв, закрепления песков - в Прикаспии продолжает расти единственная в Европе пустыня. Для решения проблем Прикаспия в 1990 г. вышло Постановление Совмина РСФСР «О неотложных мерах по повышению продуктивности кормовых угодий и восстановлению экологического равновесия на Черных землях и кизлярских пастбищах». В результате к 1993 г. было закреплено 124 тыс. га песков и деградировавших угодий, были проведены работы по борьбе с опустыниванием на площади 300 тыс. га.

Таким образом происходит ускоренное высво­бождение из горных пород минеральных составляющих, содержащих токсичные химические элементы, которые впоследствии переходят в почвы и растительность, а также накапливаются в илистых донных осадках рек.

Далее круг замыкается: атмосферный и водный, внутрипочвенный перенос ртути, последующая ее аккумуляция ягелем (основной корм оленей) или илами (корм речных микроорганизмов, которыми питается хариус) приводят к накоплению ртути в копытных и в речной рыбе. В результате этого накопления снижается иммунитет, олени заболевают специфической заразной болезнью - копыткой (больных животных оленеводы вынуждены отстреливать), а речной хариус - лимнелезом. Пищевая цепь на этом не обрывается. Далее идет медленное отравление человека ртутью, которая попадает в его организм при употреблении в пищу местных рыбопродуктов и мяса оленей. Так, местные гео­химические особенности территории проявляются в едином взаимообусловленном природном комплексе - биогеоценозе.

Подавляющая часть искусственных геохимических аномалий связана с городами, в которых сконцент­рирована основная масса промышленных предприятий и производств. Существенно влияют на естественные геохимические характеристики территорий кислые рудничные воды и промышленные стоки горнодобы­вающих и горно-обогатительных комбинатов, токсичные вещества, выбрасываемые в атмосферу объектами газовой промышленности, сточные воды нефтепро­мыслов, продукты разрушения полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) и несанкционированных свалок вблизи городов и мегаполисов и т.д.

Накопление горнопромышленных отходов вблизи отечественных ГОКов (зачастую, градообразующих пред­приятий) приводит к необратимому нарушению экологического равновесия прилегающих территорий. Много лет назад возникла и к настоящему времени не предотвращена угроза полного затопления ценных пахотных земель вблизи Райского ГОКа (Южный Урал) сильноконцентрированными токсичными рудничными водами, обогащенными тяжелыми металлами.

Техногенное геохимическое загрязнение сопровож­дает не только разработку, но и разведку месторождений, где основными источниками загрязнения окружающей среды являются отвалы канав и штолен, рудничные и дренажные воды. Отвалы поверхностных горных вы­работок в золоторудных районах Камчатки обычно занимают площади от 1 до 3-5 км² (Ю.Н. Николаев и др., 1998), на которых почвенный и растительный покров уничтожены или существенно нарушены. Средние со­держания химических элементов в отвалах на место­рождениях с повышенной сульфидностью золотосодер­жащих руд превышают ПДК: по Pb и As в 10-20 раз, по Sb, Zn, Mn в 2-3 раза. На месторождениях мало-сульфидного типа основными элементами-загрязни­телями в отвалах канав являются As (до 20 ПДК), Hg, Рb и Ag (до 2 ПДК). Отвалы разведочных штолен - наиболее мощные локальные источники загрязнения окружающей среды. Загрязнение от штольневых отвалов распро­страняется на прилегающие к ним участки пойм речных долин (S = 1-3 тыс. м²).

Современная техногенная геохимическая аномалия, связанная с промышленной зоной Тырныаузского ком­бината (Северный Кавказ), сформировалась вследствие механической, водной и воздушной миграции вещества при эксплуатации месторождения и работе комбината, который в целом представляет собой комплекс предприятий, связанных с добычей и обогащением вольфрам-молибденовых руд (карьеры открытой добычи, обогатительная фабрика с хвостохранилищами). Техно­генные потоки имеют полиэлементный состав: висмут, молибден, вольфрам, в незначительных количествах - олово, сурьма, мышьяк (Т.А. Барабошкина, А.А. Махорин, 1998). Гидрохимический техногенный ореол в водах р. Баксан фиксируется на локальных участках ниже Былымского хвостохранилища и в местах сброса рудничных вод. В донных осадках в местах поступления в гидросферу рудничных вод формируются геохимические аномалии вольфрама, олова, молибдена и висмута. В пределах геохимических аномалий наблюдается резкий избыток Мо в травах (30-300) мг/кг. Среди типичных профессиональных заболеваний в районе Тырныаузского комбината, вызванных техногенной аномалией и пыле­вым разносом, отмечается пневмокониоз, хронический пылевой бронхит, пылевой ларингофарингит.

Техногенное геохимическое загрязнение по своим параметрам может существенно превосходить природное. Уральский регион вызывает пристальный интерес не только как зона экологического бедствия, но и как территория с многочисленными техногенными место­рождениями, содержащими широкий спектр металлов, особенно благородных (золото, серебро) и редких. Важным источником цветных металлов и объектом для переработки на цветные, благородные и редкие металлы являются в первую очередь отходы медеплавильных комбинатов Урала, частично отходы ферросплавного производства, возможно, даже золы уральских ГРЭС. Грунты предприятия, перерабатывающего черновую медь, содержат Cu, Zn, Pb, As, Cr, Sn, при концентрации меди более 1% и довольно высоких концентрациях золота и серебра. При этом содержания ряда элементов (свинец, мышьяк) в отходах производства (шлаках) и грунтах несколько выше, чем в перерабатываемом рудном концентрате.

По оценкам экспертов, к началу XXI в. в общем потреблении меди, свинца, олова, алюминия и других цветных металлов доля вторичного сырья в развитых странах составит 30-50 %. Существующие запасы про­мышленных стоков и отходов горно-обогатительных комбинатов уже сегодня более предпочтительны для извлечения полезных компонентов, чем природные месторождения. Так, при производстве цветных металлов в США используется до 90 различных видов горных отходов. Степень же использования отечественных горнопромышленных отходов не превышает 10 % годо­вого объема их накопления. В России плохо обстоят дела не только с извлечением ценных металлов, но и с утилизацией высокотоксичных техногенных отходов, которые подвергаются выветриванию и размыву.

В целом размеры техногенных геохимических ано­малий урбанизированных территорий достигают сотен и тысяч км². Конфигурация техногенных ореолов рассея­ния зависит от розы ветров, рельефа, типа застройки, мест прохождения автотранспортных магистралей и т.д.

Вблизи крупных городов происходит накопление ТБО, которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвреживании могут загрязнять окружающую среду и создавать техногенные геохимические аномалии. По морфологическому признаку ТБО подразделяются на компоненты: бумагу (картон), пищевые отходы, дерево, металл (черный и цветной), текстиль, кость, стекло, кожу, резину, камни, полимерные материалы и пр. (неклассифицируемые части). Сезонные изменения состава ТБО характеризуются увеличением содержания пищевых отходов с 20-25 % весной до 40-55 % осенью, что связано с большим потреблением овощей и фруктов в рационе питания. Способы обезвреживания и утилизации раз­личны: складирование на полигонах, сжигание, компости­рование, механизированная сортировка и др. В России 96,7 % массы ТБО лишь складируется на полигонах, зачастую специально не оборудованных. Все ком­поненты отходов в той или иной степени с различной скоростью со временем разрушаются. Продукты разрушения переходят с талыми и атмосферными водами в местные грунты, создавая специфические техногенные геохимические аномалии.

Геохимические агроаномалии соизмеримы с общей площадью сельскохозяйственных угодий. Их возникно­вению способствуют химизация почв, воздействие на угодья промышленных и бытовых отходов, механический износ используемых сельскохозяйственных орудий, выхлопные газы сельскохозяйственных машин и меха­низмов эксплуатационные и технологические разливы топливно-смазочных материалов и их хранение в необорудованных складах. Около 30 % вносимых на поля пестицидов и минеральных удобрений поступают в водные объекты. Сброс загрязненных пестицидами вод с рисовых систем в Ростовской области, Краснодарском и Приморском краях приводит к загрязнению низовьев рек Кубани и Дона, озера Ханка. Источником агроаномалий остаются и крупные животноводческих комплексы, особенно свиноводческие, где для удаления навоза предусмотрен гидросмыв, а также птицефабрики. Большинство из них построены еще в 70-е годы, техно­логическое оборудование устарело и вышло из строя, а реконструкция и техническое перевооружение осуществ­ляются крайне медленно. На значительных территориях вокруг таких комплексов происходит фильтрация жидкой фракции навоза в почву и грунтовые воды, образуются протяженные гидрогеохимические аномалии.

Наиболее негативные воздействия на человека оказывают аномалии ртути, свинца, кадмия, фтора, таллия, бериллия, хрома, мышьяка.

Исследователи многих стран обращают внимание на так называемую "страшную троицу": ртуть, свинец, кадмий. Концентрации ртути влияют на иммунитет, расстройство половых функций, приводят к мутагенным последствиям. Избыток свинца вызывает интоксикацию, поражение центральной нервной системы, печени, почек, половых органов, разрушает красные кровяные клетки. Аномалии кадмия приводят к атеросклерозу, гипертонии, раку предстательной железы, распаду костных тканей.

Фтор относится к элементам, для которых характерен относительно резкий переход от физиологически необходимых концентраций до вредных. Для фтора характерен один из самых высоких показателей глобальной деструктивной активности - почти, как у Cd; выше он только у ртути. Много фтора попадает в окружающую среду с фосфатными удобрениями, пестицидами, с осадками отстойников и различными отходами горно-геологических предприятий. При опре­делении экологического состояния территорий приме­няется такой биогеохимический показатель, как содержание F в укосах растений и растительных кормах (мг/сут): экологическое бедствие - при недостатке < 1 или при избытке > 200; чрезвычайная ситуация - 2-10 или 50-200; относительно удовлетворительная - 10-20.

В ближайшем будущем прогнозируется резкое возрастание концентраций таллия и бериллия. Появление незначительных содержаний таллия в тканях и органах человека вызывает боли в сердце, суставах, выпадение волос; высоких - нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта, галлюцинации, конвульсии и смерть от паралича легких.

Содержание бериллия над территорий Ладожского озера (чистый район) составило 0,6 мкг/м³, аномальные концентрации бериллия в Ленинградской зоне типичны для районов ТЭС (радиус 15 км) и достигали 8,0 мкг/м³. Поведение Be в техногенезе детально изучено для бериллиевых производств, которые весьма опасны в связи с чрезвычайно негативным воздействием этого элемента и его соединений на различные органы человека. Бериллий усиливает перерождение клеток, приводит к раку легких и остеосаркоме. Особенно опасны аварийные ситуации. Так, при возгорании бериллиевой пыли и взрывах на Ульбинском метал­лургическом заводе в 1994 г. пылегазовые выбросы, в 60-890 раз превышающие норму, распространились над большой территорией, на которой проживает около 120 тыс. жителей.

Горно-геологические добывающие бериллиевые пред­приятия, а также редкометалльные ГОК и место­рождения, где получают Be попутно, экологическими исследованиями не охвачены, что является ближайшей задачей экогеохимии.

Дата добавления: 2015-04-24