ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2008, № 6, с. 517-530
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН Поступила в редакцию 21.03.2007 г.
Изучены содержания и распределение ртути на территории Южного Прибайкалья в различных компонентах окружающей среды (коренные породы, почвы, донные отложения, поверхностные воды). Повышенные концентрации ртути в средах сосредоточены преимущественно в широкой полосе по левобережью р. Ангара от оз. Байкал до г. Зима и по северо-западному побережью оз. Байкал. Геохимическая особенность региона - избыточное содержание ртути относительно кларка практически на всей территории Прибайкалья. Источниками повышенных содержаний ртути кроме коренных пород являются агрохимическое и техногенное загрязнения. Рассмотрены вопросы миграции ртути в системах: 1) почва склоновых отложений горизонта А - почва склоновых отложений горизонта В; 2) почва пойменных отложений горизонта А - почва склоновых отложений горизонта А.
^^^^^^^^^^^^^^ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ^^^^^^^^^^^^
ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 550.42(571.53)
РТУТЬ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ ЮЖНОГО ПРИБАЙКАЛЬЯ
© 2008 г. Н. А. Китаев, В. И. Гребенщикова, Э. Е. Лустенберг,
И. С. Ломоносов, П. В. Коваль
Ртуть относится к приоритетным токсикантам первого класса опасности [20, 29]. Кларк ртути в земной коре колеблется от 8.3 х 10-6 до 3 х 10-6 % [27, 28]. По данным H.A. Озеровой [27], содержание ртути в ультрабазитах составляет 1.9 х 10-6 %, в основных породах и гранитоидах 3 х 10-6 %. Содержания ртути в различных типах осадочных пород не имеют существенных различий: в песчаниках и алевролитах - 3.9 х 10-6 %, глинах - 3.5 х 10-6 %, карбонатных породах - 3.1 х 10-6 %. Однако для осадочных углистых образований (горючие сланцы и угли) часто характерны повышенные содержания ртути (до 50 х 10-6 %), что объясняется средо-образующей и барьерной функциями органического вещества углеродистых осадков [28]. По данным A.A. Юдовича и М.П. Кетрис [31] на основании 48.6 тыс. анализов, кларк ртути в каменных углях составляет 1 х 10-5 %, а в золе - 8.8 х 10-5 %, аналогичные содержания встречаются и в бурых углях. В аномалиях на территории угольных бассейнов содержание ртути достигает (10-15) х 10-4 %. В Южном Донбассе, например, кларк ртути в углях составляет (6-7) х 10-6 %, а в аномалиях - до 2.6 х 10-4 %.
В почвах различных стран содержание ртути колеблется в широких пределах (0.4 - 580) х 10-6 %, при средних значениях (2-40) х 10-6 %. В загрязненных ртутью районах содержание ее достигает 4 х 10-3 % [14]. Кларк ртути в почвах 1 х 10-6 % [2]. Предельно допустимое содержание (ПДК) ртути в почвах составляет 2.1 х 10-4 % [20].
В водных системах ртуть присутствует в различных физико-химических и химических формах, основные из них [18]: 1) взвешенная - орга-
нические (метилртуть) и неорганические соединения, сорбированные на твердой фазе или химически связанные с ней; 2) коллоидная - сорбированные на коллоидных частицах глинистого происхождения, гидроксиды железа, марганца и гуматы металлов; 3) растворенная - атомарная и ионная (одно- и двухвалентная) ртуть, неорганические (гидроксидные и др.) и органические комплексы (фульватные и др.) и другие ртутьорганические соединения.
В донных отложениях и почвах (на твердой фазе и в поровой воде) могут присутствовать все формы ртути, перечисленные выше.
Результаты последних исследований показали, что практически во всех природных водах присутствуют растворенная газообразная ртуть и ртуть преимущественно в атомарном состоянии Н§°, а ее эмиссия в атмосферу - важный элемент глобального биогеохимического цикла ртути [32].
В речных водах содержание ртути по данным разных авторов колеблется от 0.4 до 2.8 мкг/дм3, при среднем значении 0.9 ± 0.05 мкг/дм3 [27]. Позднее П. Шолковиц и др. [9] определили среднее содержание ртути в реках мира - 0.07 мкг/дм3, И. Боуэн - 0.1 мкг/дм3, Д. Адриано - 0.03 мкг/дм3, а по данным ВОЗ - 0.2 мкг/дм3. В работе Ф.Я. Ро-венского и др. [25] кларк ртути в пресных поверхностных водах принят равным 0.13 ± 0.15 мкг/дм3. Фоновое содержание ртути в пресных подземных водах по данным Н.А. Озеровой колеблется в пределах 0.п до 0.0п мкг/дм3, в среднем 0.5 мкг/дм3 [21]. Эти данные, с нашей точки зрения, наиболее объективно отражают современное состояние
изученности водных объектов по содержанию ртути.
Согласно гигиеническим требованиям к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения, действующих с 1 января 2002 г., ПДК суммарного содержания ртути в питьевой воде России принято 0.5 мкг/дм3, а для водоемов рыбохозяйственного значения ПДК ртути 0.01 мкг/дм3, при этом ее поступление за счет сбросов в такие водоемы, как р. Ангара, оз. Байкал и т.д., недопустимо.
Ртуть в окружающей среде изучалась на основе эколого-геохимической съемки Байкальского полигона в масштабе 1:1000000, проведенной по проекту "Геоэкология и геохимическое картирование России" [15]. Первые сведения о площадном распределении ртути на этой территории приведены в работе [33]. Нами рассмотрены данные по распределению и соотношению концентраций ртути в различных структурно-формаци-онных и ландшафтных зонах, а также особенности ее миграции в различных средах Южного Прибайкалья.
КРАТКАЯ ГЕОЛОГО-ЛАНДШАФТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНА
Территория Южного Прибайкалья находится на стыке двух крупных структурных элементов земной коры: Сибирской платформы и ее складчатого обрамления, резко различающихся по строению и составу пород [1, 3-6, 17]. Платформенная часть сложена преимущественно осадочными породами кембрийского и юрского возрастов. Складчатая область представлена метамор-физованными и магматическими породами от архейского до кайнозойского возраста (рис. 1). На изученной территории выделяются семь структурно-формационных зон (СФЗ), характеризующихся различной геохимической специализацией слагающих их пород и металлогенически-ми особенностями. Каждой СФЗ свойственны свои типы ландшафтов [11, 30], с которыми коррелируют и типы почв [24]. В пределах рассматриваемой территории преимущественно распространены кислые почвы тайги и тундры, формирующиеся в Южно-Сибирских и Байкало-Джугджурских горно-таежных ландшафтных зонах. В меньшей степени развиты Байкало-Джугд-журские и Восточно-Саянские горно-тундровые, Южно-Сибирские лесостепные и Западно-Забайкальские степные ландшафты. В регионе распространены в основном пресные поверхностные воды с минерализацией до 1 г/дм3. В описываемом регионе имеется ряд рудопроявлений золота, фиксируемых его аномалиями в различных компонентах природной среды [13].
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
На площади около 100 тыс. км2 по редкой сети (одна точка на 100 км2) опробованы коренные породы, почвы, донные отложения и речные воды [15]. Опорные площадки выбраны с учетом обязательного опробования по равномерной сети всех основных крупных притоков рек (второго и третьего порядка), СФЗ, ландшафтных зон и основных типов почв. Отнесение каждой площадки опробования к СФЗ проводилось в соответствии с картой геохимической специализации геологических формаций [17], к определенному типу ландшафтов и составу почв в соответствии с почвенной картой Иркутской области масштаба 1 : 1500000 [24] и картой ландшафтов юга Восточной Сибири масштаба 1:1500000 [11].
Пункт опробования представлял собой участок площадью 1 х 1 км2, где все разновидности сред опробовались в разных местах. На каждом опорном пункте разновидности коренных пород опробованы штуфным способом; почвенные разрезы двух типов - в пределах пойменных и склоновых (делювиальных) отложений, горизонты А и В (фракции - 1 мм); донные отложения из активного слоя аллювия (из-под воды - песчано-гравийно-галечный материал) и со ступеней русловых отмелей (илисто-глинистый материал, (фракция - 0.18 мм); поверхностные воды. После обработки все пробы проанализированы в Институте геохимии СО РАН атомно-абсорбцион-ным методом на приборе "Перкин-Эльмер-503" с импульсным графитовым атомизатором Нва-72 и в ГГП "Сосновгеология" рентгенорадиометри-ческим методом. Предел обнаружения составлял 0.2 х 10-6 %. Определение ртути в воде осуществлялось атомно-абсорбционным методом РАФ-1м и Coleman model 50d фирмы "Baharash". Обработка аналитической информации и построение карт распределения ртути осуществлялась методом многомерных полей (МП) [12] и программой Surfer.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В пределах Южного Прибайкалья средние содержания ртути составляют: в коренных породах 1.1 х 10-6 %, в почвах (1.69-2.89) х 10-6 %, в донных отложениях 2.14 х 10-6 %, в поверхностных водах 0.07 мкг/дм3 (табл. 1).
Коренные породы. Максимальная концентрация ртути, установленная в коренных породах, составляет 14 х 10-6 %, а региональный фон 0.4 х х 10-6 %. Распределение концентраций элемента по площади зависит от особенностей геологического строения и состава пород (рис. 2). Область повышенных содержаний ртути широкой полосой (до 100 км) протягивается от истока р. Ангары (от
Байкальский полигон Масштаб 1:2500000
II 1
^3
7
И"
Рис. 1. Схема структурно-тектонического и ландшафтно-геохимического районирования территории Южного Прибайкалья: 1 - структурно-формационные зоны [3-6]: I - Ангаро-Ленская (1а - Ленская подзона - карбонатно-глини-стые (Я^), карбонатно-галогенно-гипсоносные и алевролит-песчаниковые отложения (У-Р/^; 16 - Юрский угленосный бассейн - алевролиты, конгломераты, песчаники, угли); II - Присаянская (гнейсы, амфиболиты, кристаллослан-цы, вулканогенно-карбонатно-терригенная и гранитоидная формации (ЛЯ1 - РЯ1)); III - Прибайкальская (гнейсы, кристаллосланцы, кварциты и мигматит-граниты (РЯ1), рапакивиподобные граниты, граносиениты, лейкограниты (РЯ2); алевролиты, песчаники (Я1); карбонатные породы (Я^); флишоидная сланцево-алевролито-песчаниковая толща (Я3)); IV - Байкальская (мраморы, гнейсы, кристаллосланцы, амфиболиты (АЯ - РЯ), гранитоидные породы (О -Р)); IX* - Хамар-Дабанская (кристаллосланцы, гнейсы, карбонатные отложения, кварциты, габброиды. мигматиты, граниты (ЛЯ - РЯ1), песчаники, сланцы, доломиты, известняки, гнейсы, гранит-гранодиоритовый комплекс (Я), пери-дотит-габбровая, габ
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.