Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

GEOCHEMICAL ENVIRONMENT AND PUBLIC HEALTH IN THE ZABAYKALYE REGION

Mikhaylova L.A. 1 Solodukhina M.A. 2
1 Chita Medical State Academy
2 FSBES « Institute of natural resources, ecologies and criology » the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
В представленном обзоре рассмотрены условия и причины формирования природных и антропогенных геохимических аномалий на территории края. Уделено внимание исследованиям, посвященным изучению эндемической патологии населения региона. На основе большого количества литературных источников проведен анализ проблемы формирования состояний, обусловленных естественными геохимическими особенностями местности. В статье дана характеристика таких заболеваний, как эндемический зоб, флюороз, селенодефицитный микроэлементоз, уровская болезнь. Отмечено, что ведущей причиной деградации геохимической среды в крае является освоение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых. За более чем 300-летний период деятельности горно-промышленного комплекса в Забайкалье сформировались системы техногенных ландшафтов, характеризующихся новообразованными геохимическими аномалиями токсичных элементов, которые оказывают негативное воздействие на окружающую среду и здоровье населения.
Given review considers the conditions and reasons of natural and anthropogenic geochemical anomalies on the region territory. The attention is also given to the research of endemic pathology in the region. On basis of great number of literary sources the analysis of the formation of conditions dependent on natural geochemical peculiarities of the territory was carried out. The characteristics of such diseases as hypothyroidism, fluorosis, selenium-deficient microelementosis, Kashin–Beck disease are given in the article. It is mentioned, that the key reason for geochemical environment degradation in the region is the development and exploitation of mineral deposits. During more than 300 years of mining complex activity in Transbakalia the systems of technogenic landscapes, which are characterized by newly-formed geochemical anomalies of toxic elements that cause the negative impact on the environment and population health were formed.
biogeochemical districts
geochemical anomalies
endemic disease
Transbaikal region
Mining industry

Риск развития заболеваний в значительной степени зависит от условий, в которых действует причина; к ним относятся элементы окружающей природной среды, антропотехногенные, социальные  факторы, которые сами по себе не вызывают болезнь, но способствуют ее формированию. В настоящее время интерес ученых вызывают состояния, обусловленные избытком, недостатком или дисбалансом микроэлементов в организме человека [1-3, 33].

Под влиянием биогеохимических идей В.И. Вернадского сформировалась новая область знаний – геохимическая среда и здоровье. Еще в 1922 году он указывал, что организм неразрывно связан с земной корой, ее геологией и геохимией, поэтому разгадка жизни может быть получена только путем изучения живого организма в связи с познанием земной коры. А.П. Виноградов, развивая идеи В.И. Вернадского, основал учение о биогеохимических провинциях, как показателях теснейшей связи биохимических процессов живой природы с геохимическими факторами. Обобщая данные по изучению эндемических заболеваний человека, животных и растений, он пришел к выводу, что причиной их возникновения является избыток или недостаток тех или иных химических элементов. Те области, где обнаруживается своеобразная биологическая реакция флоры и фауны на избыток или недостаток, либо на значительные нарушения в соотношении различных макро- и микроэлементов в окружающей среде получили название биогеохимических провинций [13].

В основе учения о биогеохимических провинциях лежит представление о миграции макро- и микроэлементов в единой системе: почва – растения – животный организм. Элементный состав почв чрезвычайно разнообразен, что обусловлено природным составом почвообразующих горных пород и антропогенным воздействием на нее, в связи с чем выделяют естественные и техногенные биогеохимические провинции [31, 44]. Естественные провинции – это местности, в пределах которых биологические реакции живых организмов определяются аномальным уровнем содержания и соотношения природных микроэлементов. Различие процессов почвообразования и геохимической истории на разных участках земной поверхности привело к возникновению подобных территорий. Они расположены в зонах залегания рудных и нерудных ископаемых, в зонах вулканизма, в обедненных химическими элементами почвенных зонах. Искусственные (антропогенные, техногенные) провинции – местности, в пределах которых установлено аномальное содержание и соотношения макро- и микроэлементов, а вследствие этого и атипичные биологические реакции живых организмов биосферы полностью определяются хозяйственной деятельностью человека или ее последствиями [32, 37, 39].

Забайкальский край является биогеохимической провинцией, характеризующейся как дефицитом, так и избытком многих макро- и микроэлементов в почве, воде и растительности, что обусловлено геологическими и природно-климатическими особенностями [24, 43, 46]. Географически регион расположен в умеренных широтах материка и удален более чем на 1000 км от Тихого океана и почти на 2000 км от Северного Ледовитого океана. Такое положение в сочетании с горным рельефом местности формирует резко выраженный континентальный климат. Низкое содержание некоторых химических элементов в почве связано с их недостатком в почвообразующих горных породах, а также наличием слоя многолетнемерзлых пород, близко расположенного к поверхности и препятствующего вымыванию макро- и микроэлементов из глубоких слоев в поверхностные. Для почв характерен небольшой гумусовый слой, поэтому уровень питательных веществ в растениях снижен [18, 19, 27].

Состав почв Забайкалья чрезвычайно разнообразен, что связано с природными особенностями и техногенным воздействием, поэтому в крае сформированы как природные, так и антропогенные геохимические провинции. На территории региона выделено 14 геохимических провинций с повышенными концентрациями ряда химических элементов – свинцовая, цинковая, медная, мышьяковая, ртутная, молибденовая с золотом, фтористая, борная, титановая, кобальтовая, никелевая, марганцевая, с повышенной радиоактивностью и редкометалльная [42]. Впоследствии авторы данной монографии стали называть их геохимическими районами, что, безусловно, более точно отражает суть. Мозаичность в расселении макро- и микроэлементов позволила выявить 81 биогеохимический район в пределах геохимических провинций, причем наряду с данными местностями имеются районы с субнормальными величинами селена, фтора, йода и других микро-  и макроэлементов.

Проведенный анализ литературных данных свидетельствует о том, что особенности геохимической среды региона являются причиной таких эндемических заболеваний, как эндемический зоб, флюороз, селенодефицитный микроэлементоз, уровская болезнь [7, 27, 45].

Болезнь Кешана впервые в Советском Союзе была выявлена в Читинской области в 1987 году как эндемическое заболевание. Восточное Забайкалье относится к зоне глубокого селенодефицита – в ряде районов региона выявлены низкие концентрации селена в образцах почв, воды и пищевых продуктах. По данным авторов, в почвах наиболее неблагополучного Улетовского района содержание подвижных форм данного микроэлемента колеблется от 11 до 74 мкг/кг, что позволяет отнести данную местность к эндемичной [4, 41]. Исследованиями установлено, что содержание селена в мясе сельскохозяйственных животных составило 28,4±4,62 мкг/кг для говядины, 29,4±3,9 мкг/кг для баранины, пшенице – 2,8±0,54 мкг/кг, коровьем молоке – 1,7±0,15 мкг/кг, свекле – 34,9±2,7, картофеле – 8,7±0,71 мкг/кг, что указывает на недостаточную обеспеченность биотиком местных жителей. При изучении содержания селена в сыворотке крови здоровых людей обнаружены его значения на уровне 48,5±1,5 мкг/л при норме 120 мкг/л, что свидетельствует о низкой концентрации элемента, отражающей состояние селенодефицита у населения [7, 16, 20, 27]. Выявлено, что уровень микроэлемента при Кешанской болезни снижается до 32,4 мкг/л, миокардиодистрофии до 35,0 мкг/л, у больных эндемическим зобом показатель составил 64 мкг/л, беременных женщин – 60 мкг/л. Авторами установлено, что при дефиците селена снижается активность глутатионпероксидазы, что провоцирует генерацию продуктов свободно-радикального окисления, накопление в крови восстановленного глутатиона [21, 40].

Уровская эндемическая болезнь распространена среди населения не только на территории бассейна реки Урова, но и в других районах Восточного Забайкалья, в Зейском районе Амурской области. О причинах возникновения болезни высказывались самые различные мнения и гипотезы. В настоящее время наиболее убедительной является биогеохимическая теория, согласно которой заболевание возникает в результате дисбаланса поступления макро- и микроэлементов с водой и продуктами питания в определенных местностях [12, 15, 22]. Исходя из исследований В.И. Иванова, А.В. Вощенко, Л.П. Никитиной, Л.В. Зайко, была предложена фосфатно-марганцевая гипотеза уровской болезни. По свидетельствам авторов, содержание подвижных форм фосфатов в почвах районов эндемии было выше в 2,4 раза против контроля и нормы. Уровень марганца в продуктах растительного и животного происхождения (пшеничной муке, капусте, картофеле, мясе), произведенных в эндемичных по уровской болезни районах, был в 1,5 раза выше нормы [25, 26]. Это послужило основанием для появления теории о модифицирующей роли марганца и фосфора в развитии данного заболевания и проведения исследований, направленных на получение его экспериментальной модели. Было установлено, что избыточное поступление марганца в организм приводит к активизации деятельности остеокластов, приводящему в свою очередь к преждевременному обызвествлению зоны роста, замедлению роста кости, развитию артропатий. Исследованиями А.В. Вощенко с соавторами не установлена значимая корреляция между сдвигами в соотношении кальция и стронция и уровнем заболеваемости уровской болезнью, таким образом, не находит своего подтверждения кальций-стронциевая гипотеза развития данной патологии [14].

Сведения о распространенности эндемического зоба среди населения Восточного Забайкалья имеют более чем столетнюю историю. Зависимость содержания йода в пищевых продуктах от его концентрации в почве и закономерная связь между распространением заболевания среди населения доказана многочисленными исследованиями. Исследования, проведенные в северных районах края, позволили выявить у половины обследованных эндемический зоб [10, 11, 17]. Авторами было установлено, что в Забайкалье эндемический зоб развивается на фоне дефицита йода и селена. Содержание селена в крови у больных эндемическим зобом достоверно уменьшается на 25 % по сравнению со здоровыми жителями края [5, 28].

По литературным данным установлено, что территория Забайкальского края чрезвычайно разнородна по содержанию фторидов в подземных водах различных генетических типов, которые являются основным источником водоснабжения, обеспечивающим более чем на 90 % потребность населения в питьевой воде [24]. Доказано, что у детей, проживающих в местности со значительным содержанием фтора, чаще регистрируются зубочелюстные аномалии [36]. Для юго-восточных районов края характерно высокое содержание элемента в питьевой воде, что обусловлено металлогеническими особенностями  местности – это наличие массивных залежей флюорита (флюоритоносная провинция). В ходе исследований, проведенных авторами, было установлено, что подземные воды, используемые для водоснабжения в Борзинском районе, содержат повышенные концентрации фтора (от 1,6 до 3,1 мг/л) и кремния (от 6,5 до 13,5 мг/л) [8, 9]. Анализ экспериментальной модели заболевания показал, что фториды, кроме поражения зубов, приводят к развитию остеопороза трубчатых костей, а в присутствии кремния признаки флюороза менее выражены [34, 35].

В ходе исследования закономерностей развития кариеса зубов у детей, проживающих в районах с избытком фтора и молибдена, автором была составлена карта Читинской области с указанием уровня фторидов в питьевой воде. Было выявлено, что в данных районах выявляются умеренная распространенность и низкая интенсивность кариеса зубов, при этом высокая концентрация молибдена обусловливает образование высокоминерализованной эмали и более интенсивное прорезывание постоянных зубов, а повышенное содержание фторидов способствует более позднему прорезыванию постоянных зубов с менее минерализованной структурой [30].

В Забайкальском крае возникновение территорий с избытком химических элементов, как правило, связано с образованием месторождений полезных ископаемых, разработка которых ведет к возникновению геохимических аномалий техногенного происхождения – отходы горного производства, концентрация химических элементов, в которых превышает допустимые нормы в десятки раз. Забайкалье – один из старейших горнорудных регионов страны, где интенсивная добыча полезных ископаемых началась еще в начале 18 века. В Забайкальском крае добывают почти все виды минерального сырья – от горючих ископаемых до минеральной воды. Здесь находятся крупнейшие и уникальные месторождения – Удоканское, Чинейское, Бугдаинское, Балейское, Жирекенское, Дарасунское, Шивертуйское и многие другие [6, 46, 47].

Характерной чертой сырьевой базы региона является комплексный, многокомпонентный состав руд, кроме того, горнодобывающие предприятия были ориентированы на извлечение 1–2, редко 3–4 компонентов. В результате наряду с основными рудными химическими элементами, такими как олово, цинк, свинец, медь, в отходы горного производства попадают попутные токсичные – мышьяк, кадмий, сурьма и др. Нередко хвостохранилища представляют собой подготовленные к переработке техногенные месторождения. Повсеместно в районах функционирования горно-обогатительных комбинатов сформировались системы техногенных ландшафтов, характеризующиеся новообразованными геохимическими аномалиями токсичных элементов [47, 48].

Необходимо учитывать, что добыча полезных ископаемых в крае связана со значительными трудностями, обусловленными экстремальными природно-климатическими условиями. Большую проблему для Забайкалья представляет слабая способность почвы и воздушного бассейна (в связи с антициклональным типом циркуляции атмосферы) к самоочищению, что приводит к деградации окружающей среды [23].

Комплексные исследования поведения токсикантов в компонентах окружающей среды в пределах рудных районов Забайкалья, таких как Шерловогорский, Балейский, Орловское месторождение, золоторудное месторождение Давенда и т.д., проведенные авторами, позволили выявить существенные изменения ландшафтов и природной геохимической обстановки [37, 43].

В настоящее время на территории края насчитывается более двадцати хвостохранилищ, причем девять из них являются бесхозными, и под воздействием ветровой и водной эрозии они оказывают негативное воздействие не только на окружающую среду, но и на население, проживающее в непосредственной близости от них. За многие десятилетия в регионе накоплено около 3 млрд. тонн различного техногенного материала.

Хвостохранилище Шерловогорского комбината, начало формирования которого приходится на середину 50-х годов прошлого столетия, и прилегающие к нему земли представляют опасность для природной среды в связи с высоким уровнем загрязнения (в мг/кг) мышьяком (57 – 300), цинком (30 – 169), свинцом (28 – 109) и кадмием [46]. Площадь хвостохранилища составляет 80 га, в непосредственной близости от объекта находится п. Шерловая гора и п. Харанор. Установлено, что геохимический фон мышьяка в компонентах ландшафтов существенно превышает кларк и ПДК, на основании чего была выделена и обоснована новая мышьяковая биогеохимическая аномалия – Шерловогорский рудный район [43].

Проведенными исследованиями в зоне влияния хвостохранилища Хапчерангинского оловорудного месторождения выявлено, что данный объект является источником загрязнения окружающей среды свинцом, кадмием, медью, цинком, мышьяком. После извлечения олова образовалось 6,2 млн т отходов, сосредоточенных в хвостохранилище общей площадью 56,7 га. На прилегающей территории в почвах наблюдается превышение ПДК свинца в 1,08–3,9 раза, кадмия в 1,02–3,5 раза, меди в 1,6–3,9 раза, цинка в 2,2–17 раз.  Ситуация осложняется тем, что объект расположен в селитебной зоне с. Хапчеранга, жилые дома находятся в 50–100 м от накопителя промышленных отходов. Наблюдается загрязнение атмосферного воздуха от пыления объекта, а также существует риск попадания токсикантов в водные объекты, из которых осуществляется водозабор [47].

В процессе отработки Давендинского и Александровского золоторудных месторождений накопилось 3,5 млн т отходов флотационного процесса обогащения, что послужило причиной интенсивного загрязнения объектов природной среды мышьяком, свинцом, молибденом и другими токсикантами. Хвостохранилище является бесхозным, занимает территорию площадью 21,0 га и находится в селитебной зоне п. Давенда. Разработка Дарасунского золоторудного месторождения привела к формированию геохимических аномалий, характеризующихся высоким содержанием мышьяка. В хвостохранилище площадью 80,0 га складировано 6,45 млн т отходов, причем условия хранения не исключают возможности попадания токсиканта в поверхностные водоемы [7, 26].

Большинство свинцово-цинковых месторождений Забайкальского края сосредоточено в одном из самых старых горнорудных районов России. В 1962 году был создан Нерчинский полиметаллический комбинат, в его состав вошли шахты Кадаинская, Кличкинская, Благодатская, Акатуевская, Воздвиженская и Михайловская. После остановки производства хвостохранилища не были рекультивированы, в настоящее время они являются бесхозными и представляют опасность для окружающей среды в связи с высоким содержанием в них мышьяка, цинка, свинца и кадмия [48]. Наблюдается значительный эоловый перенос тонкой фракции технозема за пределы объектов, а также существует риск загрязнения водных объектов. Площадь хвостохранилищ, расположенных в непосредственной близости от населенных пунктов, составляет 108,8 га, общая масса загрязнений 5,662  млн т.

Таким образом, на основании анализа литературы, можно сделать вывод о том, что в Забайкальском крае сформирована устойчивая природно-антропогенная территория с повышенным или пониженным содержанием химических элементов, что обусловливает необходимость изучения влияния геохимических аномалий на состояние здоровья населения региона.