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.
Библиографическая ссылка
Михайлова Л.А., Солодухина М.А. ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 5. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=25224 (дата обращения: 02.04.2025).