ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЗАКРЫТОГО ОЛОВОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.120.6.024

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЗАКРЫТОГО ОЛОВОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Научная статья

Растанина Н.К.^1, *, Хромцова Е.В.²,Растанин П.Л.³

¹ORCID:0000-0002-0252-6220;

² ORCID: 0000-0002-3535-092X;

^{1, 2, 3} Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск, Россия;

* Корреспондирующий автор (n.rastanina[at]yandex.ru)

Аннотация

Увеличение отрицательного воздействия на окружающую среду требует особого изучения миграции тяжелых металлов и токсичных элементов в биосфере и влияния на здоровье населения прилегающих горняцких поселков в условиях закрытого оловодобывающего предприятия. В статье обсуждаются результаты исследований состояния окружающей среды и воздействия техногенной горнопромышленной системы на здоровье населения горняцких поселков Фабричный, Рудный, Кавалерово Приморского края ДФО. Рассчитанные коэффициенты корреляции превышают пороговые значения, что свидетельствует о тесной связи уровня заболеваемости болезнями органов дыхания разных возрастных групп от загрязнения окружающей среды соединениями тяжелых металлов и мышьяка.

Ключевые слова: закрытое горное предприятие, техногенное загрязнение, тяжелые металлы, здоровье населения.

IMPACT OF TECHNOGENIC POLLUTION ON PUBLIC HEALTH IN A CLOSED TIN PRODUCTION PLANT

Research article

Rastanina N. K.^1*, Hromcova E. V.², Rastanin P. L.³

¹ORCID:0000-0002-0252-6220;

² ORCID: 0000-0002-3535-092X;

^{1, 2, 3} Pacific National University, Khabarovsk, Russia;

* Corresponding author (n.rastanina[at]yandex.ru)

Abstract

The increased negative impact on the environment requires a special study of the heavy metals and toxic elements' movement in the biosphere and the impact on the public health in adjacent mining villages in a closed tin mine. The article discusses the results of studies of the environment state and the impact of anthropogenic mining system on the public health in the mining towns of Fabrichnyj, Rudny, Kavalerovo of the Primorsky Krai of the Far Eastern Federal District. The correlation coefficients calculated are above the thresholds values, indicating that the incidence of respiratory disease in different age groups is closely related to the environment pollution by heavy metal and arsenium.

Keywords: closed mining enterprise, technogenic pollution, heavy metals, public health.

Введение

Дальневосточный федеральный округ (ДФО) является одним из крупнейших регионов по запасам олова России. В Приморье найдено около 30 месторождений, самые значимые из них расположены в Кавалеровском и Дальнегорском районах. Хрустальненский горно-обогатительный комбинат (ГОК) находится в Кавалеровском районе. При освоении оловорудного месторождения было накоплено огромное количество отходов обогащения минерального сырья, суммарный объем которых составил около 48,9 млн т. При прекращении производственной деятельности горнодобывающего предприятия остаются накопившиеся в огромных количествах отходы переработки минерального сырья, нарушенные и загрязненные земли, которые являются источником загрязнения подземных вод, выбросов пыли и газа в атмосферу [1]. Три хвостохранилища бывшего Хрустальненского горно-обогатительного комбината находятся рядом с горняцкими поселками Фабричный, Рудный, Кавалерово, на расстоянии 1-3 км [2]. Отходы обогащения (так называемые «хвосты») особо опасны тем, что при определенной скорости ветра осушенная поверхность хвостохранилища начинает пылить, тем самым способствуя переносу частиц, содержащих тяжелые металлы, деградации природных систем и формированию предрасположенности к развитию заболеваний органов дыхания.

Известно, что по влиянию на организм человека наиболее опасными являются соединения свинца (Pb), кадмия (Cd), мышьяка (As), сурьмы (Sb), марганца (Mn), а также взвешенные частицы [3]. Соединения мышьяка (As) и никеля (Ni) в мелкодисперсной пыли могут являться одной из наиболее частых причин смерти и др. [4]. При этом известны данные о способности тяжелых металлов воздействовать на клетки органов и тканей, способствовать развитию хронических и онкологических заболеваний [5], [6], [7], [8].

В современных условиях проблемы воздействия горного техногенеза на человека изучены недостаточно. Поэтому сегодня остается актуальной оценка влияния техногенного загрязнения на население, проживающего рядом с как действующими, так и закрытыми горнодобывающими предприятиями. Поэтому целью исследования является оценка воздействия техногенной горнопромышленной системы на здоровье населения в условиях закрытого оловодобывающего предприятия. В соответствии с поставленной целью поставлены следующие задачи:

• проанализировать в исследуемом районе уровень заболеваемости населения болезнями органов дыхания;
• предложить меры по снижению отрицательного воздействия на окружающую среду и здоровье человека вусловиях закрытого горнодобывающего предприятия.

Методы и принципы исследований

Объектом исследования является горнопромышленная система, сформировавшаяся в результате деятельности Хрустальненского ГОКа. Для качественного количественного анализа состава проб образцов был использован метод атомно-абсорбционной спектрометрии [6]. На атомно-абсорбционном спектрофотометре в пробе образцов (отходов переработки минерального сырья, пыли, растительности, биологического материала) был определен качественный и количественный состав элементов Al, Cr, Pb, Fe, Co, Mn, Cu, Ni, Cd, Zn, Sn, Hg, Sb, As. Далее методами вариационной статистики проведен анализ с поиском корреляционных связей.

Основные результаты

Природно-климатические условия исследуемого района способствуют рассеиванию загрязняющих веществ с поверхности хвостохранилищ. Отходы переработки представляют собой мелко раздробленные высокодисперсные грунты и являются потенциальным источником техногенного загрязнения биосферы. Отобранные образцы переработки оловорудного сырья («хвосты») характеризуются высоким содержанием соединений Zn, Sn, Pb, Cu, Sb, Co, Hg, As и др. Данные элементы мигрируют и также содержаться в техногенных почвах, растительности, пыли.

По данным микроскопии пыль состоит из различных минеральных форм, таких как силикат свинца и железа, оксид цинка, халькоперит, галенит, сфалерит, и др. [2]. В процессе освоения оловорудных месторождений формируются миграционные потоки загрязняющих веществ по природным механизмам, происходит техногенное загрязнение компонентов биосферы, ухудшается состояние окружающей среды.

Население поселков горняков Фабричный, Рудный, Кавалерово, расположенных на расстоянии от 1 до 3 км от закрытого Хрустальненского горно-обогатительного комбината, проживает в условиях постоянного превышения нормативных показателей загрязняющих веществ в атмосферном воздухе [5].

Был исследован биологический материал (образцы волос) у детей разного возраста поселка Фабричный на предмет содержания химических элементов As, Hg, Pb, Cr, Al, Mn, Ni, Sn, Fe, Co, Cu, Zn. Исследования подтверждают особенности элементного статуса детей. Так, у девочек наблюдается значительные превышения по содержанию следующих элементов, которые расположены в порядке возрастания содержания следующим образом: Cr<As<Ni<Pb<Mn<Fe<Al. У мальчиков наблюдается превышение содержания Mn, Al и Fe. В порядке возрастания кратности они располагаются в ряд: Fe<Al<Mn.

Действие атмосферных загрязнителей способствует изменениям в иммунной системе организма, формированию предрасположенности к развитию заболеваний дыхательной системы. Так как уровень заболеваемости органов дыхания имеет самые высокие показатели, а также тот факт, что дыхательная система одной из первых взаимодействует с окружающей средой, особое внимание уделено именно этой нозологии. Изучена динамика заболеваний органов дыхания у детей до 14 лет. Результаты анализа данных демонстрируют долю заболеваемости данной категории болезней в разных возрастных группах в горняцких поселках Фабричный, Рудный, Кавалерово (см. рисунок 1).

Рис. 1 – Доля заболеваний органов дыхания населения по различным возрастным группам (взрослые, подростки 14-18лет, дети до 14 лет)

Установлена корреляционная зависимость изменений относительной частоты заболеваний дыхательных путей у детей от содержания в пыли соединений элементов сурьмы (Sb) и хрома (Сr) в указанных населенных пунктах (см. таблицу 1, рисунок 2). Результаты проведенного анализа данных заболеваемости населения горняцких поселков расположенных в границах влияния закрытого горного предприятия «Хрустальненский ГОК» обусловленных неблагоприятным воздействием свидетельствуют о достоверных различиях в уровнях заболеваемости населения.

Рис. 2 – Зависимость заболевания органов дыхания у детей до 14 лет от содержания соединений сурьмы и хрома в пыли п. Фабричного

Рассчитаны коэффициент корреляции, индекс детерминации, представлены линейные уравнения трендов изменения относительной частоты заболеваний органов дыхания (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Уравнения зависимости относительной частоты заболеваний болезнями органов дыхания от содержания сурьмы (Sb) и хромa (Cr) в пыли

Горняцкий поселок	Математическая модельзависимости	Индекс детерминации R2	Коэффициент корреляции r
Фабричный	W = 10-3 (0,01195u2+10,53u + 984,3)	0,875	0,766
Рудный	W=10-3(-0,0118u2+6,262u+610,3)	0,915	0,710
Кавалерово	W = 10-3(-29,05y2+473,2y+511,6)	0,929	0,666

Примечание: y –влияние соединений сурьмы; u –совместное влияние соединений двух элементов –сурьмы (Sb) и хрома (Cr)

Коэффициенты корреляции, близкие к единице, характеризуют близкую скорость увеличения заболеваемости в горняцких поселках Рудный и Фабричный r = 0,710 и r = 0,766 соответственно. Для Кавалерово коэффициент корреляции не превышает порогового значения r = 0,666. Полученные коэффициенты подтверждают корреляционную связь между качеством атмосферного воздуха и уровнем заболеваемости населения болезнями органов дыхания.

Заключение

Население горняцких поселков Фабричного, Рудного и Кавалерово находится в условиях постоянного превышения нормативных показателей загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Отходы переработки оловорудного сырья, складированные в хвостохранилища, являются главным источником загрязнения окружающей среды. По содержанию химических элементов в биоматериале (волосы) детей можно сказать, что растущий организм активно адсорбирует токсичные элементы в значительных количествах. Атмосферные загрязнители способствуют формированию предрасположенности к развитию заболеваний органов дыхания. Рассчитанные коэффициенты корреляции для поселков Рудный и Фабричный r = 0,710 и r = 0,766 соответственно подтверждают негативное воздействие на здоровье населения загрязняющих веществ.

Для снижения отрицательного воздействия отходов переработки оловорудного сырья на окружающую среду и здоровье населения горняцких поселков предложены следующие мероприятия:

• проведение рекультивации поверхности хвостохранилищ;
• организация экологического мониторинга в границах влияния исследуемого района;
• рекомендовать населению горняцких поселков принимать с целью профилактики экологически обусловленных заболеваний сорбенты природного происхождения, обладающих высокой сорбционной активностью по отношению катионам тяжелых металлов.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Крупская Л.Т. К вопросу оценки хвостохранилища как источника загрязнения объектов природной среды / Л.Т. Крупская, А.М. Дербенцева, К.В. Ионкин и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2009. – № 5. – Ч. 2. – С. 234–242
2. Крупская Л.Т. Проблемы снижения экологического ущерба экосистемам, нанесенного в прошлом веке добычей минерального сырья, и пути их решения в ДФО / Л.Т. Крупская, М.Б. Бубнова, Д.А. Голубев и др. // Экологическая химия. – 2016. – Т. 25 – Вып. № 2.– С. 91–99
3. Глинянова И.Ю. Мониторинг аэрозолей в атмосферном воздухе населенных пунктов / И.Ю. Глинянова // Инженерный вестник Дона. – 2022. – № 2. [Электронный ресурс]. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2022/74842 (дата обращения: 12.02.2022)
4. Россинская М.В. Элементы экологического мониторинга, их краткая характеристика и влияние на качество окружающей природной среды и здоровье населения региона / М.В. Россинская, Н.П. Россинский // Инженерный вестник Дона. – 2012. – № 1. [Электронный ресурс]. URL:ivdon.ru/magazine/archive/n1y2012/668 (дата обращения: 12.02.2022)
5. Растанина Н.К. Оценка риска для здоровья населения, связанного с техногенным загрязнением отходов бывшего горного предприятия «Хрустальненский ГОК» / Н.К. Растанина, Л.Т. Крупская, Д.А. Голубев и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2017. – № 12. – С.88 – 95
6. ПНД Ф 16.1.2.3.3.11-98.Количественый химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. – Москва – 1998
7. Krupskaya L.T. Geoecological estimation of the environment state and population health in zone of the tailing dump influence (On The Example Of Fabrichnyi Settement) / L.T. Krupskaya, N.K. Rastanina, V.P. Zvereva et al. // Internaitional Conference On Frontiers Of Manufacturing, Design Science and Information Engineering (ICEMD, 2015). – P. 1133–1137
8. Качор О.Л. Геоэкологическая оценка территорий зон влияния накопленных мышьяковистых отходов горно-перерабатывающей промышленности и методология ликвидации этого влияния: монография / О.Л. Качор. – Иркутск : ИРНИТУ, 2019. – 160 с.
9. Simul Buyan. Heavy Metals in Some Commercially Important Fishes in the Meghna River Adjacent to the Narsingdi District in Bangladesh: Health risk Assessment. / Md. Simul Buyan, Muhammad Abu Bakar, Md. Shafikul Islam et al. // American Journal of Life Sciences. – Vol. 4 – No. 2. – 2016.– P. 60–70. DOI: 10.11648 / J.Superleague.20160402.17
10. Muhammad Idrees. Analysis and human health risk of selected heavy metals in water, sediments, and freshwater fish (labeo rohita, cyprinus carpio, glyptothorax punjabensis) collected by the Three Rivers district Charsadda, Khyber-Pakhtunkhwa, Paki /Muhammad Idrees, Fazal Akbar Jan, Asmat Ara et al. / July 2017. – No. 2. – P.641–648.

Список литературы на английском языке / ReferencesinEnglish

1. Krupskaya L.T. K voprosu otsenki khvostokhranilishcha kak istochnika zagryazneniya obyektov prirodnoy sredy [On the issue of evaluating a tailing dump as a source of pollution of environmental objects] / L.T. Krupskaya, A.M. Derbentseva, K.V. Ionkin et al. // Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' [Mining Information and Analytical Bulletin] – 2009. – № 5. – Vol. 2. – P. 234–242 [in Russian]
2. Krupskaya L.T. Problemy snizheniya ekologicheskogo ushcherba ekosistemam, nanesennogo v proshlom veke dobychey mineral'nogo syr'ya, i puti ikh resheniya v DFO [Problems of reducing environmental damage to ecosystems caused in the last century by the extraction of mineral raw materials, and ways to solve them in the Far Eastern Federal District]/ L.T. Krupskaya, V.A. Zvereva, D.A. Golubev et al. // Ekologicheskaya khimiya [Environmental chemistry]. –2016. – № 5. – Vol. 2. – P. 91– 99 [in Russian]
3. Glinjanova I.J. Monitoring ajerozolej v atmosfernom vozduhe naselennyh punktov [Monitoring of aerosols in the atmospheric air of settlements] / I.J. Glinjanova // Inzhenernyj vestnik Dona [Engineering Bulletin of the Don]. – 2022. – № 2. [Electronic resource]ю URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2022/74842 (accessed: 12.02.2022) [in Russian]
4. Rossinskaja M.V. Jelementy jekologicheskogo monitoringa, ih kratkaja harakteristika i vlijanie na kachestvo okruzhajushhej prirodnoj sredy i zdorov'e naselenija regiona [Elements of environmental monitoring, their brief characteristics and impact on the quality of the environment and the health of the population of the region] / M.V. Rossinskaja, N.P. Rossinskij // Inzhenernyj vestnik Dona [Engineering Bulletin of the Don]. – 2012. – № 1. [Electronic resource]. URL:ivdon.ru/magazine/archive/n1y2012/668 (accessed: 12.02.2022) [in Russian]
5. Rastanina N.K. Otsenka riska zdorov'yu naseleniya, svyazannogo s promyshlennym zagryazneniyem otkhodami byvshego gornorudnogo predpriyatiya Khrustal'nenskiy GOK. [Assessment of public health risk associated with industrial pollution from waste from the former mining enterprise Khrustalnensky GOK.] / N.K. Rastanina, L.T. Krupskaya, D.A. Golubev et al. // Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' [Mining Information and Analytical Bulletin]. – 2017. – No 12. – 88 – 95[in Russian]
6. PND F 16.1:2.3:3.11-98. Kolichestvennyy khimicheskiy analiz pochv. Metodika vypolneniya izmereniy soderzhaniya metallov v tverdykh ob"yektakh metodom spektrometrii s induktivno-svyazannoy plazmoy [Quantitative chemical analysis of soils. Method of measurement of metal content in solid objects by inductively coupled plasma spectrometry]. – Moscow, 1998 [in Russian]
7. Golubev D.A. Otsenka toksichnykh otkhodov khvostokhranilishch Primorskogo kraya i vozmozhnost' ikh ispol'zovaniya v nekotorykh otraslyakh narodnogo khozyaystva [Assessment of toxic waste from tailings of the Primorsky Territory and the possibility of their use in some sectors of the economy] / D.A. Golubev, R.G. Melkonyan, N.K. Rastanina et al. // Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' [Mining Information and Analytical Bulletin]. – 2017. – № 10. – P. 36–42 [in Russian]
8. Kachor O.L. Geoekologicheskaya otsenka territoriy zon vliyaniya nakoplennykh mysh'yakovistykh otkhodov gorno-pererabatyvayushchey promyshlennosti i metodologiya likvidatsii etogo vliyaniya: monografiya [Geoecological assessment of territories of zones of influence of accumulated arsenic wastes of the mining and processing industry and the methodology for eliminating this influence] / Kachor O.L. // Irkutsk : IRNITU, 2019. – 160 p.[in Russian]
9. Simul Buyan. Heavy Metals in Some Commercially Important Fishes in the Meghna River Adjacent to the Narsingdi District in Bangladesh: Health risk Assessment. / Md. Simul Buyan, Muhammad Abu Bakar, Md. Shafikul Islam et al. // American Journal of Life Sciences. – Vol. 4 – No. 2. – 2016.– P. 60–70. DOI: 10.11648 / J.Superleague.20160402.17
10. Muhammad Idrees. Analysis and human health risk of selected heavy metals in water, sediments, and freshwater fish (labeo rohita, cyprinus carpio, glyptothorax punjabensis) collected by the Three Rivers district Charsadda, Khyber-Pakhtunkhwa, Paki /Muhammad Idrees, Fazal Akbar Jan, Asmat Ara et al. / July 2017. – No. 2. – P.641–648.