Safety in Technosphere Safety in Technosphere Безопасность в техносфере 1998-071X 5902 10.12737/11329 Экологическая безопасность Ecological safety Экологическая безопасность Heavy Metals in Soils Affected by Coal Enterprises and Their Impact on Human Health Тяжелые металлы в почвах в районах воздействия угольных предприятий и их влияние на здоровье населения Язиков Е. Г. Yazikov E. G.

доктор геолого-минералогических наук;

doctor of geological and mineralogical sciences;

 Осипова Н. А. Osipova N. A. osipova@tpu.ru

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Тарасова Наталия Павловна Tarasova Natalya Pavlovna

доктор химических наук;

doctor of chemical sciences;

 Осипов Константин Юрьевич Osipov Konstantin Юрьевич kos1018@yandex.ru Национальный исследовательский Томский политехнический университет National Research Tomsk Polytechnic University Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева D.Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia 25 04 2015 25 04 2015 4 2 16 26 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/5902/view

Изучено содержание тяжелых металлов в городских почвах Южного Кузбасса в районах влияния угледобывающей промышленности и городских котельных. Выявлены риски токсического воздействия элементов, обнаруженных в почвах по результатам геохимических исследований (200 проб). Рассчитан коэффициент опасности при передаче элементов-токсикантов пероральным и ингаляционным путем. Проведен анализ неопределенности в оценке среднесуточных доз. Полученные параметры риска попадают в разряд допустимого или приемлемого. Основной вклад в суммарный коэффициент опасности вносят марганец, кобальт, медь, мышьяк. Эти элементы отражают специфику почв в зоне воздействия угледобывающей промышленности, городских котельных, — повсеместно, и деятельность ремонтно-механического и литейного предприятий — локально. Не обнаружено ярко выраженной дифференциации районов города по значению коэффициента опасности.

Concentrations of heavy metals in Southern Kuzbass urban soils affected by coal mining industry and sity boilers were studied. The risks of toxic effects of elements found in soils as a result of geochemical sampling (200 samples) were identified. The hazard ratio during the intake of elements - toxins into the human body orally and via inhalation was calculated. Analysis of uncertainty in the estimation of the average daily doses was carried out. The obtained risk parameters fall into the category of permissible or acceptable. The primary contribution to the total hazard ratio is made by the manganese, cobalt, copper, and arsenic. These elements show special features of the soil in the affected area of coal mining, urban boilers everywhere and the activity of repair — metallurgical and foundry businesses locally. No pronounced differentiation of the city areas according to the value of the hazard ratio was discovered.

 тяжелые металлы геохимия почв риск для здоровья химическое воздействие влияние угольной промышленности. heavy metals geochemistry of soils health risk chemical exposure coal industry impact.

1. ВведениеПодходы к решению проблем химического загрязнения компонентов природных сред находят свое отражение в документах Конференции ООН по устойчивому развитию «РИО+20», 2012 [1] и сформулированных целях устойчивого развития специально созданной рабочей группой [2]. В частности, цель 3 «Обеспечение здорового образа жизни и содействие благополучию для всех в любом возрасте» в части п. 3.9 прямо связана с опасным химическим воздействием и указывает на необходимость к 2030 году существенно сократить число случаев смерти и заболеваний в результате воздействия опасных химических веществ и загрязнения воздуха, воды и почв.Загрязнение всех компонентов природных сред вредными веществами в районах интенсивной добычи и переработки угля является серьезной экологической проблемой для населения близлежащих городов. К таким городам относится г. Междуреченск Кемеровской области. Город расположен в центральной части Томусинского каменноугольного месторождения в месте слияния рек Томь и Уса в зоне их выхода из гор Кузнецкого Алатау в Кузнецкую низкогорно-холмистую котловину (рис. 1). Изучению влияния угольных предприятий на здоровье населения, экологическим проблемам Междуреченска посвящено множество исследований [3–5].

А/RES/66/288. The future we want. Available at: http://daccess-dds-ny.un.org/doc/UNDOC/GEN/N11/476/10/PDF/N1147610 (accessed 28 April 2015) A/RES/66/288, Budushchee, kotorogo my khotim. Rezolyutsiya, prinyataya General´noy Assambleey OON [A / RES / 66/288, the future that we want. Resolution adopted by the UN General Assembly], 2012. Available at: http://www.un.org/ru/documents/ods.asp?m=A/RES/66/288 A/68/970. Report of the Open Working Group of the General Assembly on Sustainable Development Goals. Available at: http://daccess-dds-y.un.org/doc/UNDOC/GEN/N14/503/67/PDF/N1450367: (accessed 28 April 2015) A/68/970. Doklad Rabochey gruppy otkrytogo sostava General´noy Assamblei po tselyam v oblasti ustoychivogo razvitiya [A / 68/970. Report of the Working Group of the General Assembly on the goals of sustainable development]. 2014. Available at: http://sustainabledevelopment.un.org/ Захаренков В.В., Виблая И.В., Олещенко А.М. Проблемы общественного здоровья в Сибирском федеральном округе и пути их решения // Вестник РАЕН. - 2011. - № 13. - С. 39-45. Zakharenkov V.V., Viblaya I.V., Oleshchenko A.M. Problemy obshchestvennogo zdorov´ya v Sibirskom federal´nom okruge i puti ikh resheniya [Public health problem in the Siberian Federal District and solutions]. Vestnik RAEN [Bulletin of Natural Sciences]. 2011, I. 13, pp. 39-45 (in Russian). Ларин С.А. Оценка и прогноз канцерогенной опасности для населения угледобывающих регионов России и Украины (на примере Кемеровской и Донецкой областей) Новосибирск: Изд-во СО РАН. - 2010. - 156 с. Larin S.A. Otsenka i prognoz kantserogennoy opasnosti dlya naseleniya ugledobyvayushchikh regionov Rossii i Ukrainy (na primere Kemerovskoy i Donetskoy oblastey) [Assessment and forecast of carcinogenic risks for the population of coal-mining regions of Russia and Ukraine (on the example of the Kemerovo and Donetsk regions)]. Novosibirsk, Publ. SO RAN. 2010. 156 p (in Russian). Александрова Е. А., Евтушик Н. Г., Силенков В. И., Сафонов Л.П., Экологические проблемы г. Междуреченска. - Новокузнецк: Изд-во НГПИ. - 1997. - 117 с. Aleksandrova E. A., Evtushik N. G., Silenkov V. I., Safonov L.P. Ekologicheskie problemy g. Mezhdurechenska [Ecological problems of Mezhdurechensk]. Novokuznetsk, NGPI Publ., 1997 (in Russian). Арбузов С.И. Металлоносность углей Сибири // Изв. Томск. политехн. ун-та. - 2007. - Т. 311. - № 1. - С. 77-83. Arbuzov S.I. Metallonosnosnost´ ugley Sibiri [Metallonosnosnost coal Siberia]. Izv. Tomsk. politekhn. un-ta [The Tomsk Polytechnic University]. V. 311, I. 1, pp. 77-83 (in Russian) Язиков Е.Г. Экогеохимия урбанизированных территорий юга Западной Сибири: автореферат дис.... д-ра геол.-мин. наук. Томск, 2006. - 46 с. Yazikov E.G. Ekogeokhimiya urbanizirovannykh territoriy yuga Zapadnoy Sibiri. Dokt. diss. [Ecogeochemistry urbanized areas of the south of Western Siberia. Doct. Diss.], Tomsk, TPU Publ. 46 p (in Russian). Risk assessment. Guidance for Superfund: Volume 1 - Human Health Evaluation Manual. Part A. Interim Final. Office of Solid Waste and Emergency Response, Washington, DC, USA. USEPA. 1989. USEPA. 1989. Risk assessment Guidance for Superfund: Vol. 1 - Human Health Evaluation Manual. Part A. Interim Final. Office of Solid Waste and Emergency Response, Washington, DC, USA Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Руководство Р. 2.1.10.1920-04. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава РФ, 2004. - 273 с. Rukovodstvo po otsenke riska dlya zdorov´ya naseleniya pri vozdeystvii khimicheskikh veshchestv, zagryaznyayushchikh okruzhayushchuyu sredu. Rukovodstvo R. 2.1.10.1920-04. [Guidelines for the assessment of health risk when exposed to chemicals that pollute the environment. R. 2.1.10.1920-04 Guide]. Moscow, Federal´nyy tsentr Gossanepidnadzora Minzdrava RF Publ., 2004. 273 p (in Russian). Осипова Н.А., Жорняк Л.В., Язиков Е.Г. Оценка токсического воздействия химического загрязнения почв урбанизированных территорий (на примере г.Томска) // Экология промышленного производства. - 2013. - № 3. - C. 2-10. Osipova N.A., Zhornyak L.V., Yazikov E.G. Otsenka toksicheskogo vozdeystviya khimicheskogo zagryazneniya pochv urbanizirovannykh territoriy (na primere g.Tomska) [Evaluation of the toxic effects of chemical contamination of soils in urban areas (for example, Tomsk)]. Ekologiya promyshlennogo proizvodstva: mezhotraslevoy nauchno-prakticheskiy zhurnal [Ecology of industrial production: interdisciplinary scientific journal]. 2013, I. 3, pp. 2-10 (in Russian). Антипанова Н.А. Геохимическое загрязнение и канцерогенный риск здоровью экспонируемого населения центра черной металлургии // Современные проблемы науки и образования. - 2007. - №3. - С. 97-101 Antipanova N.A. Geokhimicheskoe zagryaznenie i kantserogennyy risk zdorov´yu eksponiruemogo naseleniya tsentra chernoy metallurgii [Geochemical contamination and carcinogenic health risk of the exhibited population center of the steel industry]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education], 2007, I. 3 (in Russian). Менчинская О.В. Оценка влияния неканцерогенных веществ на здоровье населения по техногенным геохимическим аномалиям в почвах (на примере Владикавказа) // Прикладная геохимия. - 2004. - № 5. - С. 188-201. Menchinskaya O.V. Otsenka vliyaniya nekantserogennykh veshchestv na zdorov´e naseleniya po tekhnogennym geokhimicheskim anomaliyam v pochvakh (na primere Vladikavkaza) [Assessing the impact of non-carcinogenic substances on the health of the population at technogenic geochemical anomalies in soils (for example, Vladikavkaz)]. Prikladnaya geokhimiya [Applied Geochemistry]. 2004, I. 5, pp. 188-201 (in Russian). Armah FA, Luginaah I, Essandoh PK, Afrifa EKA. Ecological Health Status of the Fosu Lagoon, Southern Ghana I: Biotic Assessment // Journal of Ecosystem & Ecography. - 2012. - Vol.2. Issue 1. - doi:10.4172/2157-7625.1000110 Armah FA, Luginaah I, Essandoh PK, Afrifa EKA (2012) Ecological Health Status of the Fosu Lagoon, Southern Ghana I: Biotic Assessment. J Ecosyst Ecogr 2:110. doi:10.4172/2157-7625.1000110 Михальчук А.А., Язиков Е.Г., Ершов В.В. Статистический анализ экологогеохимической информации. Томск, изд-во Томск. политехн. ун-та, 2006. - 235 с. Mikhal´chuk A.A., Yazikov E.G., Ershov V.V. Statisticheskiy analiz ekologo-geokhimicheskoy informatsii [Statistical analysis of the ecological and geochemical information]. Tomsk, TPU Publ., 2006. 235 p (in Russian). Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами. - М.: ИМГРЭ, 1982. - 111 с. Metodicheskie rekomendatsii po geokhimicheskoy otsenke zagryazneniya territoriy gorodov khimicheskimi elementami [Guidelines for the geochemical assessment of contamination by chemical elements urban areas]. Moscow, IMGRE Publ., 1982. 111 p (in Russian). Д. Тревис. Lab VIEW для всех. М.: Дом книги, 2005. - 544 с. D. Trevis. Lab VIEW dlya vsekh [Lab VIEW for all]. Moscow, Dom knigi Publ., 2005. 544 p (in Russian). Промежуточный технический отчет. Нормативы качества окружающей среды. [Interim technical report. Environmental Quality Standards. Regulation features of contaminants in soils of Russia and abroad. Available at: http://www.ippcrussia.org/public/cluster10/10-b_soil_RU.pdf. (accessed 12 March 2012) Promezhutochnyy tekhnicheskiy otchèt. Blok deyatel´nosti 10. Normativy kachestva okruzhayushchey sredy. 10.4b - Osobennosti normirovaniya soderzhaniya zagryaznyayushchikh veshchestv v pochvakh Rossii i za rubezhom [Interim Technical otchèt. Activity Cluster 10 Environmental Quality. 10.4b - Features valuation of contaminants in soils in Russia and abroad]. Available at: URL: http://www.ippcrussia.org/public/cluster10/10-4b_soil_RU.pdf. (accessed 12 March 2012) (in Russian). Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы. ГН 2.1.7.2041-06. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. - 15 с. Predel´no dopustimye kontsentratsii (PDK) khimicheskikh veshchestv v pochve. Gigienicheskie normativy. GN 2.1.7.2041-06. [Predelno permissible concentration (MPC) of chemicals in the soil. Hygienic standards. GN 2.1.7.2041-06.] (in Russian) Dawoud E., Purucker S. Quantitative Uncertainty Analysis of Superfund Residential Risk Pathway Models for Soil and Groundwater: White Paper, Tech. rep., USEPA,1996. Dawoud E., Purucker S. Quantitative Uncertainty Analysis of Superfund Residential Risk Pathway Models for Soil and Groundwater: White Paper, Tech. rep., USEPA, 1996. Ferre-Huguet N., Nadal M., Schuhmacher M., Domingo J.L. Human Health Risk Assessment for Environmental Exposure to Metals in the Catalan Stretch of the Ebro River, Spain // Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal. - 2009. - Vol15. Issue 3. - P. 604-623. Ferré-Huguet, N., et al., Human Health Risk Assessment for Environmental Exposure to Metals in the Catalan Stretch of the Ebro River, Spain. Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 2009. 15(3): p. 604-623. Т. Н. Унгуряну Т.Н., А. Б. Гудков А.Б., А. Н. Никанов А.Н. Оценка риска для здоровья городского населения при воздействии контаминантов почвы // Гигиена окружающей и производственной среды. - 2012. - № 1. - С. 101-105. Unguryanu T.N., Gudkov A.B., Nikanov A.N. Otsenka riska dlya zdorov´ya gorodskogo naseleniya pri vozdeystvii kontaminantov pochvy [Health Risk Assessment of urban population exposure to contaminants in the soil]. Gigiena okruzhayushchey i proizvodstvennoy sredy [Environmental health and environment], 2012, I. 1, pp. 101-105 (in Russian). Волостнов А.В., Арбузов С.И. Токсичные элементы в углях Сибири // Энергетик. - 2011. - №3. - С. 39-43. Volostnov A.V., Arbuzov S.I. Toksichnye elementy v uglyakh Sibiri [Toxic elements in coal Siberia]. Energetik [Energetic]. 2011, I. 3, pp. 39-43 (in Russian). Захаренков В.В. Кислицына В.В. Определение приоритетности природоохранных мероприятий на основе оценки риска для здоровья населения промышленного города // Успехи современного естествознания. - 2014. - №2. - С. 12-15. Zakharenkov V.V., Kislitsyna V.V. Opredelenie prioritetnosti prirodookhrannykh meropriyatiy na osnove otsenki riska dlya zdorov´ya naseleniya promyshlennogo goroda [Prioritization of environmental measures on the basis of risk assessment to public health of the industrial city]. Meditsinskie nauki [Medical sciences]. 2014, I. 2, pp. 12-15 (in Russian). Мотузова Г.В. Загрязнение почв и сопредельных сред. Изд-во Московского университета, 2000. - 71 с. Motuzova G.V. Zagryaznenie pochv i sopredel´nykh sred [Pollution of soils and adjacent environments]. Publishing house of the Moscow University, 2000. 71 p.