Геоэкологическая оценка состояния поверхностных вод Авзянского золоторудного района Республики Башкортостан

Abstract

Актуальность. Мониторинг уровней химических веществ в поверхностных водах горнорудных районов и экологическая оценка их состояния являются важнейшими мерами по обеспечению качества питьевой воды и снижению рисков для здоровья населения. Вместе с тем на сегодняшний день сведения о концентрациях тяжелых металлов и металлоидов в поверхностных водах Авзянского золоторудного района отсутствуют. Цель: определение содержаний микроэлементов, в том числе тяжелых металлов и металлоидов, выявление причин, которые приводят к их увеличению в поверхностных водах Авзянского золоторудного района, и оценка экологического риска здоровью населения. Объекты: поверхностные воды в среднем течении рек Большой Авзян и Большой Инзер и их притоков, дренирующих как известные месторождения коренного и россыпного золота Авзянского золоторудного района, так и предполагаемые золоторудные участки. Методы: атомно-эмиссионный метод с индуктивно-связанной плазмой. Результаты. Поверхностные воды Авзянского золоторудного района характеризуются неблагоприятным экологическим состоянием. Основным загрязняющим элементом является сурьма, превышающая предельно допустимую концентрацию в 1,2…7,6 раз во всех отобранных пробах. Уровень загрязненности вод этим элементом в большинстве проб является высоким и экстремально высоким. По результатам исследований построена карта степени загрязненности поверхностных вод сурьмой. Во многих случаях отмечается в среднем 1,6…5,0-кратное превышение предельно допустимой концентрации по железу, марганцу, вольфраму, меди, алюминию, ванадию, в единичных пробах - по мышьяку и молибдену. Локально установлены участки экстремально высокой загрязненности по алюминию, молибдену, высокого уровня загрязненности - по вольфраму. По значениям коэффициентов комплексности загрязненности (8,7…30,4 %) и показателям коэффициентов комплексности высокого и экстремально высокого уровней загрязнения (до 4,3 %) поверхностные воды Авзянского золоторудного района являются умеренно токсичными и относятся к I-II категории загрязненности. На основе значений суммарных коэффициентов опасности определен неканцерогенный риск для здоровья населения, который заключается в возможных неблагоприятных последствиях и связан в основном с высокими концентрациями сурьмы в воде. Увеличение концентраций загрязняющих элементов в поверхностных водах обусловлено природными (геогенными) факторами - геохимическими и минералогическими особенностями горных пород, участвующих в геологическом строении месторождений и рудопроявлений Авзянского золоторудного района. Концентрации мышьяка закономерно повышаются в притоках реки Большой Авзян, образуя вблизи золоторудных месторождений локальные потоки рассеяния. Миграционная способность сурьмы по сравнению с мышьяком проявлена в большей степени. Преобладающими растворенными формами мышьяка являются оксианионы HAsO4 2- и H2AsO4-, сурьмы - Sb(OH)6-. Увеличение концентраций этих металлоидов в реке Большой Авзян и ее притоках связано с растворением силикатных минералов и гидроксидов железа, а также с растворением пиритсодержащих карбонатных пород суранской свиты. Ведущиеся в настоящее время разработки месторождений коренного и россыпного золота не оказывают большого влияния на увеличение содержаний этих элементов в поверхностных водах.

The relevance. Monitoring the levels of chemicals in the surface waters of mining areas and environmental assessment of their condition are the most important measures to ensure the quality of drinking water and reduce risks to public health. At the same time, to date, there is no information on the concentrations of heavy metals and metalloids in the surface waters of the Avzyan gold region. The main aim is to determine the content of trace elements, including heavy metals and metalloids, to identify the reasons for their increase in the surface waters of Avzyan gold region, and to assess the environmental risk to public health. Objects: surface waters in the middle reaches of the Bolshoy Avzyan and Bolshoy Inzer rivers and their tributaries, draining both known deposits of indigenous and placer gold in the Avzyan gold region, and the proposed gold mining sites. Methods: inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry. Results. The surface waters of the Avzyan gold region are characterized by an unfavorable ecological condition. The main contaminant element is antimony, exceeding the maximum allowable concentration by 1,2...7,6 times in all selected samples. The level of water contamination with this element in most samples is high and extremely high. Based on the results of the research, a map of the degree of contamination of surface waters with antimony was built. In many cases, there is an average of 1,6...5,0-fold excess of the maximum allowable concentration for iron, manganese, tungsten, copper, aluminum, vanadium, in single samples - for arsenic and molybdenum. Areas of extremely high contamination for aluminum, molybdenum, and a high level of contamination for tungsten were locally established. According to the values of the coefficients of complexity of pollution (8,7…30,4 %) and the values of the coefficients of complexity of high and extremely high levels of pollution (up to 4,3 %), the surface waters of Avzyan gold region are moderately toxic and belong to the I-II category of pollution. Based on the values of the total hazard coefficients, a non-carcinogenic risk to public health was determined, which consists in possible adverse consequences and is mainly associated with high concentrations of antimony in water. The increase in the concentrations of polluting elements in surface waters is due to natural (geogenic) factors - geochemical and mineralogical features of rocks involved in the geological structure of deposits and ore occurrences of the Avzyan gold region. Arsenic concentrations naturally increase in the tributaries of the Bolshoy Avzyan river, forming local scattering streams near gold deposits. The migration ability of antimony in comparison with arsenic is manifested to a greater extent. The predominant dissolved forms of arsenic are the oxyanions HAsO4 2- and H2AsO4-, antimony - Sb(OH)6-. An increase in the concentrations of these metalloids in the Bolshoy Avzyan river and its tributaries is associated with the dissolution of silicate minerals and iron hydroxides, as well as with the dissolution of pyrite-containing carbonate rocks of the Suran formation. The ongoing development of deposits of indigenous and placer gold currently does not have a great impact on the increase in the content of these elements in surface waters.