Эколого-геохимическая оценка состояния почвенного покрова территории Сорского горного-обогатительного комбината (Республика Хакасия)

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью изучения воздействия горнодобывающих предприятий на компоненты природной среды. Особенно актуально проведение эколого-геохимической оценки территории Сорского горно-обогатительного комбината (Республика Хакасия), одного из главных предприятий России по добыче и переработке медно-молибденовых руд. Цель: оценка техногенной геохимической трансформации почв в зоне влияния медно-молибденового месторождения для разработки рекомендаций по проведению производственного геоэкологического мониторинга. Методы: масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС). Результаты. Установлены уровни накопления тяжёлых металлов 1, 2 и 3 класса опасности в поверхностном горизонте почв и по глубине почвенного разреза (0–5, 5–20, 20–40 см) вблизи промышленной площадки (карьер и сопутствующие объекты), отвалов вскрышных пород, хвостохранилища, а также на удалении от них за пределами земельного отвода и санитарно-защитной зоны и на территории г. Сорска. Техногенная геохимическая специализация поверхностного слоя почв проявляется в повышенных уровнях накопления Mo (2–126 фонов), Cu (1,5–5 фонов), Mn (7–11 фонов), Cd, Pb, Ni, As, Zn (1,5–5 фонов). Содержание As превышает ПДКп от 2 до 10 раз. Поверхностный слой почв вблизи промплощадки имеет Mo-Mn-Cu-Cd-W-Pb геохимическую специализацию, в северо-восточном направлении от промплощадки и отвалов вскрышных пород – Mo-Mn-Ni- W, хвостохранилища – Mn-Mo-Ni, территория г. Сорска – Mo-Mn-W-Pb-Cd. Накопление Mo происходит в основном в поверхностном горизонте почв (0-5 см) и обусловлено преимущественно природными (геологическое строение) и техногенными (аэрогенное загрязнение во время буровзрывных работ, ветровая эрозия отвалов) факторами. В большинстве пунктов отбора почв выявлена закономерность увеличения содержания Ni, As, Cd, Sr, Cr, Cu и Zn по глубине почвенных разрезов от 0-5 до 20-40 см, что отражает специфику геологического строения территории. Выявлен высокий уровень загрязнения почв тяжёлыми металлами относительно фоновых значений в районе промышленной площадки, вблизи отвалов, а также на территории г. Сорска. Низкий уровень загрязнения определён в районе расположения хвостохранилища. В качестве рекомендаций для производственного геоэкологического мониторинга предложен перечень контролируемых тяжелых металлов. Выводы. Приоритетными элементами-индикаторами состояния почвенного покрова являются Mo, Cu, W, Cd, Pb, Ni, As, Zn. Учитывая факт, что исследования приводятся на территории медно-молибденового месторождения, содержание в почвенном покрове Mo и Cu неизбежно. При техногенной трансформации поверхностных горизонтов почв увеличиваются концентрации тяжелых металлов. Наибольшую техногенную нагрузку испытывают почвы в зоне влияния разработки карьера, отвалов. Увеличение содержание химических элементов с глубинной почвенных разрезов связано с особенностью геологического строения территории. Высокие уровни накопление элементов в верхнем горизонте почв связано с аэротехногенным загрязнением территории за счет переноса загрязняющих компонентов от основных антропогенных источников.

The relevanсe of the research is caused by the need to study the environmental impact of mining. Ecological and geochemical soil cover assessment of Sorsk mining and processing plant (one of the largest copper-molybdenum mining complexes in Russia) is a high-priority environmental task. The aims of the research are to assess the geochemical soil transformation affected by copper and molybdenum mining development and give recommendations for industrial geoecological monitoring. Methods: inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Results. The 1st , 2 nd and 3rd hazard classes heavy metals are revealed to be accumulated in the top soils and the soil profile cut in 0-5, 5-20, 20-40 cm depth near the industrial site (open pits and nearby facilities), overburden rock dumps, tailing dumps as well as outside of the land allotment including the sanitary protection zone and the territory of Sorsk. The anthropogenic and geochemical top soil specialization is marked by high Mo content (2-126 background concentrations), Cu content (1,5-5 background concentrations), Mn (7-11 background concentrations), Cd, Pb, Ni, As, Zn (1,5-5 background concentrations). The As concentrations exceed MAC in soil by 2-10 times. Therefore, Mo-Mn-Cu-Cd-W-Pb geochemical specialization is specific for the top soils near the industrial site, as well as Mo-Mn-Ni-W and Mn-Mo-Ni and Mo-Mn-W-Pb-Cd geochemical specializations are typical for the north-east direction from the industrial site and overburden rock dumps and tailing dumps and the territory of Sorsk, respectively. Mo is accumulated in the top soils in 0-5 cm depth due to natural geological structure and anthropogenic (aerogenic pollution caused by drilling-and-blasting or rock wind erosion) factors. For the most soil sampling sites there is a tendency in Ni, As, Cd, Sr, Cr, Cu and Zn increasing concentrations (in the soil profile 0-5 to 20-40 cm depth) and this specifies the geological territory structure. There is a high soil pollution level comparatively background concentrations within the industrial site, near the overburden rock dumps as well as in the territory of Sorsk. Whereas, a low soil pollution level is revealed near the tailing dumps. The list of elements monitored is recommended for industrial geoecological monitoring. Conclusions. Mo, Cu, W, Cd, Pb, Ni, As, Zn are soil marker elements. Taking into account the fact that the study area originates from the ore body, therefore, the Mo and Cu concentrations are obviously identified in soil. The heavy metals concentrations increase due to anthropogenic soil transformation. Anthropogenically the most affected soils are of open pits and overburden rock dumps. The element concentrations increase due to the soil profile depth and its geological structure. The high element concentrations in the top soils are caused by aerogenic pollution owing to the pollutant transfer from the main anthropogenic sources.