современные геохимические факторы воздействия на

Д. С. Рыбаков
СОВРЕМЕННЫЕ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В РЕСПУБЛИКЕ КАРЕЛИЯ
И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ
Воздействие геохимических факторов на приповерхностные части литосферы создает предпосылки
для формирования экологических рисков в пределах отдельных районов и территорий, что, несомненно, должно научно оцениваться и прогнозироваться. Настоящая
статья посвящена геохимическим аспектам экологических рисков, наиболее характерным для Республики Карелия. Подробнее данная тематика изучалась ранее
(Рыбаков, 2006, 2008). Ниже дается краткий обзор, вносятся некоторые корректировки, приводятся дополнительные фактические данные. Вначале сделаем несколько вводных замечаний об экологических рисках.
Некоторые общие замечания
об экологических рисках
В настоящей работе принято, что формирование экологических рисков подразделяется на два
основных этапа: 1) формирование рисков воздейст-
1-1
вия неблагоприятных факторов на окружающую
среду; 2) формирование рисков воздействия измененной окружающей среды на биоту, включая риски здоровью человека (рис.).
В первой группе рисков исследователя, как правило, интересуют воздействия, ведущие к изменению
(разрушению) окружающей среды и, как следствие,
потере экологического потенциала для живых организмов.
Переход на следующий уровень совокупности
рисков осуществляется при изучении воздействия
измененной окружающей среды на живые организмы
и их сообщества. Это отличие второй группы рисков
от первой прямо вытекает из определения экологического риска как вероятности развития у биоты, включая человека, каких-либо отклонений, влекущих за
собой ущерб состоянию (здоровью, численности,
воспроизведению и т. п.) организма, популяции, вида, сообщества (биоценоза).
«Базовые» риски:
градостроительные, социальноэкономические, прочие
Риски воздействия
природных факторов
на окружающую среду
2-1
1-2
Риски воздействия
антропогенных факторов
на окружающую среду
Риски воздействия на
биоту, включая риски
здоровью человека
2-2
Принципиальная модель взаимосвязи разнообразных рисков (по: Рыбаков, 2008, с изменениями и дополнениями):
узлы 1-1, 2-1, 1-2, 2-2 отражают моменты возникновения источника опасности
Как правило, при самостоятельных геологических
исследованиях удается проводить изучение соответствующих объектов только в пределах первой группы рисков. Переход к группе рисков воздействия на
биоту, в том числе человека, в полной мере осуществляется при взаимодействии геологов с другими специалистами, главным образом, биологами и медика-
ми. В частности, необходимость получения данных
медицинской статистики обусловлена отнесением к
группе экологических рисков также рисков здоровью
человека.
Экологическое значение данных о загрязнении
окружающей среды определяется выявлением конкретных источников загрязнения (природных или
137
техногенных), районов и локальных участков загрязнения, а также возможностью загрязненной окружающей среды формировать риски для биоты.
Понятие «эколого-геохимический риск» (как часть
общего понятия «эколого-геологический риск») предлагается для интегрированного подхода к изучению
рисков воздействия неблагоприятных геохимических
факторов (природных и техногенных) на окружающую среду и рисков последствий этого воздействия
для биоты (Рыбаков, 2006).
Эколого-геохимические риски связаны с химическим загрязнением окружающей среды. Источниками техногенного загрязнения являются, в частности,
объекты горных разработок (горные выработки, отвалы, хвостохранилища и др.) и урбанизированных
территорий (промышленные предприятия, сети автомобильных и железных дорог, стройплощадки, места
складирования твердых бытовых и промышленных
отходов и др.).
Техногенно загрязненная среда может оказать
воздействие на еще незатронутую человеком часть
литосферы и повлечь за собой ее загрязнение. Например, искусственно попавшие в почву элементызагрязнители в дальнейшем вымываются из нее и
поступают в донные осадки водных объектов. Наоборот, среда, созданная для хозяйственных нужд
(пашня, пастбище и т. п.), может оказаться вблизи
природной геохимической аномалии, способной
негативно воздействовать на окультуренную территорию.
Количество работ в области эколого-геохимического изучения и эколого-геохимической оценки последствий горнодобывающей деятельности и функционирования урбанизированных территорий чрезвычайно велико. Разработаны соответствующие методические рекомендации (Методические рекомендации…, 1982, 1986), а также предложения по совершенствованию методологии и технологии экологогеохимического изучения промышленно-урбанизированных территорий (Пронин, 1996). Отмечено, что
эколого-геохимические исследования, в силу динамичности смежных с литосферой сред (атмосферы,
гидросферы), носят междисциплинарный характер.
Это подтверждает необходимость широкого интегрированного исследования разнообразных рисков, в
том числе экологических.
Таким образом, возникновение экологических
рисков можно определить, с одной стороны, наличием окружающей среды, измененной путем ее загрязнения или потенциально опасной в естественных условиях, с другой – существованием объекта (биоты),
на который оказывают воздействие экологически неблагоприятные факторы.
Геохимические факторы, влияющие
на формирование экологических рисков
Выявление и анализ факторов воздействия на
окружающую среду суть составные части предва138
рительного этапа работ (формулировки проблемы)
по оценке экологических рисков намечаемой или
осуществляемой хозяйственной или иной деятельности.
В соответствии с концепцией оценки экологических рисков (Guidelines…, 1998), фактором, действующим на окружающую среду, называется любой
тип изменения, привносимый в окружающую среду
и имеющий антропогенное происхождение. Вместе с
тем для формирования экологических рисков в регионе важными могут быть геохимические факторы
природного происхождения, в результате воздействия которых формируются соответствующие геохимические аномалии. В качестве источников экологических рисков они угнетающе действуют на живые
организмы, включая человека. Воздействие природного происхождения может проявляться при расселении, организации хозяйственной и иной деятельности, временном пребывании в геопатогенной зоне.
Эколого-геохимические факторы оказываются
наиболее важными для учета при принятии экологически обоснованных управленческих решений, если
между этими факторами и изменяющимися под их
воздействием параметрами окружающей среды и состояния живых организмов будет установлена достаточно отчетливая связь.
В классификации геологических факторов,
влияющих на формирование экологических рисков в
исследуемом регионе (Рыбаков, 2006, 2008), использованы существующие представления и информация:
а) о миграции и накоплении токсичных элементов в
геохимических ландшафтах; б) об эколого-геохимической специфике урбанизированных территорий; в)
о природных и техногенных геохимических аномалиях; г) о распределении минеральных ресурсов; д) о
современных геологических процессах и геодинамических аномалиях; е) о радиоактивном загрязнении
территории.
По сути, речь идет о возможных причинах возникновения экологических рисков, связанных с изменением геологической среды (литосферы). Первые
три из перечисленных позиций определяют экологогеохимический риск территории для биоты, включая
человека, оставшиеся три часто могут быть связаны
с предыдущими и между собой.
В Республике Карелия установлено наличие следующих эколого-геохимических факторов риска
природного происхождения, формирующих состояние измененной по сравнению с другими (привычными для биоты, прежде всего, для человека) участками
и состояниями окружающей среды:
– выделение подземных газов по геопатогенным
зонам активных разломов и трещиноватости земной коры. Формируют атмогеохимические ореолы,
примером которых является содержание Pb и Al, составившее в зоне активного разлома в Карелии за
24 часа с площади потока около 10 см2 порядка 12 и
250 мкг соответственно (Виноградов, Виноградова,
1997; Трофимов и др., 2000);
– химическое загрязнение вблизи зон концентрации рудного вещества, в том числе в районах, незатронутых разработкой рудных месторождений полезных ископаемых. Каждое рудное месторождение
характеризуется собственной ассоциацией элементов, зависящей от типа месторождения. Источниками
загрязнения окружающей среды могут быть рудные
залежи и первичные ореолы рассеяния рудных и сопутствующих элементов (Методические рекомендации…, 1986). Формируют лито-, гидро-, атмо- и биогеохимические аномалии, примерами которых являются геохимические аномалии Se, As, Cd и других
потенциально опасных элементов в Заонежье (Чаженгина, Сальникова, 1985; Оценка…, 2001; Рыбаков, 2004; Экологические проблемы…, 2005 и др.).
Следует отметить, что экологический риск, включая
риск здоровью человека, может увеличиваться при
росте содержания в природных средах биологически
доступных форм нахождения указанных элементов;
– влияние недостатка важных биогенных элементов, а также возможного дисбаланса элементов (Рыбаков, 2002). Формирует лито-, гидро- и биогеохимические аномалии. Так, в юго-западных районах Карелии, как и в некоторых других регионах,
установлена связь дефицита Se со снижением устойчивости организма к развитию заболеваний, ростом
сердечно-сосудистой патологии, онкологических заболеваний, снижением иммунной реактивности организма и повышением детской смертности (О коррекции…, 2000).
Учитывая современные данные об ухудшении
экологической обстановки на многих территориях,
особенно в наиболее обжитых и освоенных местах,
можно говорить о возрастающем приоритете техногенных факторов воздействия на окружающую среду. На территории Карелии к ним относятся или могут относиться:
– загрязнение химическими элементами и их ассоциациями на урбанизированных территориях. Формирует техногенные лито-, гидро-, атмо-, сноу- и
биогеохимические аномалии. Примером могут служить зоны повышенных концентраций тяжелых металлов в почвах и речных донных осадках г. Петрозаводска (Рыбаков и др., 2011; Рыбаков, Слуковский,
2012 и др.);
– загрязнение химическими элементами и их ассоциациями в районах промышленных центров. Формирует специфические техногенные геохимические
аномалии. Например, в районе Костомукши основные факторы риска создаются железорудным производством, включая горно-обогатительный комбинат,
в районе Надвоиц – алюминиевым заводом, в районах городов Кондопоги, Сегежи и Питкяранты –
целлюлозно-бумажным производством, в Петрозаводске – литейным производством и промышленными
площадками предприятий, в том числе прекративших
работу;
– химическое загрязнение в районах разрабатываемых месторождений полезных ископаемых. Фор-
мируют лито-, гидро-, атмо-, сноу- и биогеохимические аномалии:
в случае разработки рудных месторождений химическое загрязнение возрастает (рост зависит от объемов производства, применяемых технологий, наличия
перерабатывающего комплекса и т. д.), и, следовательно, возникают новые или усиливаются существовавшие до начала добычи руды риски воздействия на
окружающую среду (Оценка…, 2001; Прогнозная
оценка…, 2001; Экологические проблемы…, 2005);
разработка нерудных полезных ископаемых также способна оказать влияние на окружающую среду,
которая в результате будет формировать экологические риски для живых организмов: например, загрязнение Pb Северного Приладожья (Федорец и др.,
1998; Прогнозная оценка…, 2001) частично возможно из-за разработки гранитно-щебеночных карьеров.
Для сравнения: средняя концентрация Pb в верхнем
(до 10 см) слое почв в районе действующих карьеров
равна 40–46 г/т сухого вещества, заброшенных – 21–
28 г/т (Прогнозная оценка..., 2001). Экологические
проблемы могут создавать полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), содержащиеся в газово-жидких включениях дробящейся породы (Богомолов и др., 1996), а также пыль от взрывных и погрузочно-разгрузочных работ;
 выделение летучих форм металлов, наряду с
газами и эманациями, вследствие нарушения естественного почвенно-грунтового экрана (сплошности
литосферы) при проведении строительных, вскрышных и иных видов работ в зонах активных разломов.
При проведении вскрышных работ в районе одного
из нерудных месторождений в Северном Приладожье концентрация Pb в годичных кольцах сосны
обыкновенной (Pinus sylvestris L.) возросла со среднего значения 1,9 мг/кг сухой массы за период
1952–1996 гг. (разброс по пятилетиям 0,8–6,3 мг/кг)
до 250 мг/кг за период 1997–2001 гг.;
 воздействие сельскохозяйственного производства. Формирует различные геохимические аномалии, современное состояние которых практически не
изучено, хотя известно, что проблемой является, в
частности, попадание в водные объекты P и N (в основном от диффузных источников);
 воздействие транспорта вдоль автомобильных и железных дорог, в том числе в пределах населенных пунктов. Главным образом формирует лито-,
сноу- и биогеохимические аномалии, при просачивании загрязненных вод через почву и грунты – гидрогеохимические;
 выпадение химических элементов, поступающих с дальними, в том числе трансграничными переносами (Государственный доклад…, 1998; Виноградова и др., 2012). В мире наиболее впечатляющими
работами по дальнему переносу тяжелых металлов
являются определения их концентраций в слоях ледяных кернов. Так, J. R. McConnell и R. Edwards
(2008) связали рост загрязнения льдов Гренландии
Cd, Pb и Tl в период с 1860-х по 1970-е гг. с увеличи139
вавшимся использованием угля в промышленности
Северной Америки и Европы. Замена угля другими
видами энергетических ресурсов привела к стабильному падению концентраций этих токсикантов.
Таким образом, на территории Республики Карелия риски воздействия на окружающую среду могут
возникать в результате проявления многочисленных
факторов, имеющих геолого-геохимическое и геолого-техническое происхождение. При взаимном наложении природных и техногенных процессов воздействие на экосистемы, в том числе на живые организмы, может значительно усиливаться.
ЛИТЕРАТУРА
Богомолов О. Н., Бушев А. Г., Кудрин В. С. и др. Токсичные органические вещества в рудах твердых полезных
ископаемых и их влияние на экологическую обстановку
// Геоэкология. 1996. № 3. С. 113–123.
Виноградов В. В., Виноградова В. Н. Геохимические
источники дискомфортности геопатогенных зон // Международный семинар по прикладной геохимии стран
СНГ. М., 1997. С. 140–141.
Виноградова А. А., Замбер Н. С., Кутенков С. А., Шевченко В. П. Источники тяжелых металлов, накапливающихся в кустистых эпифитных лишайниках Карелии // Электронный журнал «Современные проблемы
науки и образования». 2012. № 5: www.scienceeducation.ru/105-6962.
Государственный доклад о состоянии окружающей
природной среды Республики Карелия в 1997 году. Петрозаводск: Гос. ком. охраны окруж. среды по РК, 1998.
220 с.
Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами. М., 1982. 112 с.
Методические рекомендации по геохимическим исследованиям рудных месторождений при проведении геологоразведочных работ для оценки воздействия на окружающую среду горнодобывающих предприятий. М.,
1986. 100 с.
О коррекции качества питьевой воды по содержанию
биогенных элементов. Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от
11.07.2000 г. № 5.
Оценка радиоэкологического состояния Онежского рудного района. Объяснит. записка к карте м-ба
1 : 200 000 листов Р-36-XVII (57, 58) и Р-36-XVIII (59,
60). Отчет Рег. Геоэкол. центра ф-ла ГП «Невскгеология». СПб., 2001.
Прогнозная оценка экологической устойчивости территории в условиях развития горнорудного комплекса
Республики Карелия // Эколого-экономическая оценка ресурсов Республики Карелия. Отчет Института геологии
КарНЦ РАН. Кн. 2. Петрозаводск, 2001. 203 с.
Пронин А. П. Предложения по совершенствованию
методологии и технологии эколого-геохимического изучения промышленно-урбанизированных территорий России // Геоэкологические исследования и охрана недр. Науч.-техн. информ. сб. АОЗТ «Геоинформмарк». Вып. 3.
М., 1996. С. 3–9.
Рыбаков Д. С. Ландшафтно-геохимическое картографирование территории Республики Карелия // Сергеев-
ские чтения. Вып. 4. Материалы годичной сессии Науч.
совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (Москва, 21–22 марта 2002). М.,
2002. С. 573–577.
Рыбаков Д. С. Соотношение мышьяка и макроэлементов в почвах Заонежья // Биокосные взаимодействия:
жизнь и камень. Материалы II междунар. симпоз. СПб.,
2004. С. 251–254.
Рыбаков Д. С. Геологическая классификация факторов
экологического риска в регионе Карелия // Геология и
полезные ископаемые Карелии. Вып. 9. Петрозаводск,
2006. C. 167–170.
Рыбаков Д. С. Критерии оценки экологических рисков
на примере Республики Карелия. Отчет о НИР по теме
№ 148. Петрозаводск, 2008. 73 с.
Рыбаков Д. С., Крутских Н. В., Лазарева О. В. и др.
Оценка состояния природно-техногенных геосистем в
пределах города Петрозаводска и прилегающих территорий // Геология Карелии от архея до наших дней:
Материалы докл. Всерос. конф., посвящ. 50-летию ИГ
КарНЦ РАН. Петрозаводск, 24–26 мая 2011 г. Петрозаводск, 2011. C. 213–218.
Рыбаков Д. С., Слуковский З. И. Геохимические
особенности загрязненных донных осадков зарегулированной городской реки // Учен. зап. Петрозаводского
гос. ун-та. Серия: Естественные и технические науки.
2012. № 4. С. 67–73.
Трофимов В. Т., Зилинг Д. Г., Барабошкина Т. А. и др.
Экологические функции литосферы. М., 2000. 432 с.
Федорец Н. Г., Дьяконов В. В., Литинский П. Ю., Шильцова Г. В. Загрязнение лесной территории Карелии тяжелыми металлами и серой. Петрозаводск, 1998. 50 с.
Чаженгина Е. А., Сальникова Р. Д. Селен в углеродсодержащих породах Карелии // Микроэлементы в биосфере Карелии и сопредельных районах: Межвузовский
сборник. Петрозаводск, 1985. С. 8–31.
Экологические проблемы освоения месторождения
Средняя Падма / Авторы: Е. П. Иешко (отв. ред.),
Н. А. Белкина, Г. С. Бородулина и др. Петрозаводск,
2005. 110 с.
Guidelines for ecological risk assessment. Federal
Register 63(93):26846-26924. 1998. Washington, DC: Risk
Assessment Forum, U.S. Environmental Protection Agency.
EPA/630/R-95/002F: http://www.epa.gov/osainter/raf/publications
/pdfs/ECOTXTBX.PDF.
McConnell J. R., Edwards R. Coal burning leaves toxic
heavy metal legacy in the Arctic // Proc. Natl. Acad. Sci.
2008. Vol. 105, N 34. P. 12140–12144.