Гигиеническая оценка опасности воздействия горнорудных предприятий на окружающую среду и организм человека Аллаярова, Гузель Римовна

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Эколого-гигиенические последствия антропогенного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами (обзор литературы) 10

1.1 Источники загрязнения среды обитания тяжелыми металлами 10

1.2 Влияние химических элементов на организм человека 24

Глава 2. Объекты, объем и методы исследования 35

2.1 Объекты и объем исследования 36

2.2 Отбор, хранение, подготовка проб и методы химического анализа ... 41

2.3 Методы оценки суммарной суточной нагрузки тяжелыми металлами 45

Глава 3. Гигиеническая оценка источников, причин и путей поступления тяжелых металлов в объекты окружающей среды 50

Глава 4. Гигиеническая оценка уровня загрязнения металлами объектов окружающей среды 71

4.1 Гигиеническая оценка загрязнения химическими элементами снежного покрова 71

4.2 Гигиеническая оценка загрязнения металлами почвенного покрова 78

4.3 Гигиеническая оценка загрязнения вредными веществами поверхностных и подземных вод 85

4.4 Гигиеническая оценка загрязнения пищевых продуктов химическими элементами 89

4.5 Гигиеническая оценка природоохранных мероприятий на Учалин-ском горно-обогатительном комбинате 96

Глава 5. Комплексная гигиеническая оценка риска воздействия металлов на организм человека 102

5.1 Оценка суммарной суточной дозы поступления металлов из объектов окружающей среды 102

5.2 Расчет суммарных неканцерогенных и канцерогенных рисков 104

5.3 Элементный состав крови жителей Баймакского и Учалинского районов 107

5.4 Содержание химических элементов в волосах жителей Баймакского и Учалинского районов

Заключение 116

Выводы 136

Практические рекомендации 138

Список использованных источников

• Влияние химических элементов на организм человека
• Отбор, хранение, подготовка проб и методы химического анализа
• Гигиеническая оценка загрязнения вредными веществами поверхностных и подземных вод
• Расчет суммарных неканцерогенных и канцерогенных рисков

Введение к работе

Актуальность проблемы. В обеспечении устойчивого безопасного развития территорий одним из ключевых вопросов является научное обоснование методологии управления качеством окружающей среды на базе системного подхода к оценке показателей загрязнения отдельных средовых факторов. Производственная деятельность предприятий горнорудной промышленности приводит к антропогенному загрязнению химическими элементами огромных территорий, что обусловливает риск воздействия на здоровье населения. Методология оценки риска широко применяется для решения задач социально-гигиенического мониторинга, выявления приоритетных гигиенических проблем, а также обоснования выбора управленческих решений по регулированию воздействия факторов окружающей среды на здоровье населения (Синицына О.О., 2003; Рахманин Ю.А., 2004; Малышева А.Г., 2004; Сабирова З.Ф., 2006; Красовский Г.Н., Егорова Н.А., 2007; Авалиа- ни С.Л., 2010; Уланова Т.С., 2011).

Подземный и открытый способы добычи и переработки медно-колчеданных руд на территории Южного Урала Республики Башкортостан оказывают негативное влияние на природную систему, социально-гигиеническую обстановку, что определяет необходимость анализа эколого-гигиенической ситуации в этом регионе. При добыче руд, их переработке и обогащении в окружающую среду выбрасываются значительные количества вредных веществ, в том числе тяжелых металлов. По токсичности и объемам выбросов тяжелые металлы на данных территориях являются приоритетными загрязняющими компонентами окружающей среды (Субботин В.В., 1994; Сулейманов Р.А., 2006; Белан Л.Н., 2007). Тяжелые металлы поступают по цепи: коренные породы - почва - вода - растительность - животные в организм человека, вызывая в нем патологические изменения (Юдина Т.В., 2002; Боев В.М., 2003; Ревич Б.А., 2003; Скальная М.Г., 2004). Важнейшим направлением в области охраны здоровья населения является научная оценка суммарной техногенной нагрузки как элемента системы мониторинга (Онищенко Г.Г., 2006; Гарифуллина Г.Ф., 2010; Бакиров А.Б., 2011).

В течение 1998-2010 гг. специалистами ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» проведено комплексное гигиеническое обследование территорий Учалинского и Баймакского районов Республики Башкортостан, в которых более 60 лет функционируют ОАО «Учалинский горно-обогатительный комбинат» (ОАО «УГОК») и ОАО «Башкирский медно-серный комбинат» (ОАО «БСМК»). Предприятиями накоплено около 800 млн. тонн отходов добычи, включающих некондиционные руды и пустые породы, в которых обнаружены соединения цинка, меди, мышьяка, свинца, марганца, кадмия, ртути. Среднегодовой объем образования отходов предприятий горнорудной промышленности составляет около 44% от общего объема отходов в Республике Башкортостан. Столь значительный объем отходов на ограниченных территориях создает напряженную экологическую ситуацию. Кроме того, регулярная производственная деятельность горнорудных предприятий вносит дополнительное поступление в окружающую среду вредных веществ, которые загрязняют атмосферный воздух, поверхностные водные объекты, проникают в почву и подземные водоносные горизонты, накапливаются в сельскохозяйственных культурах и в продукции животноводства. При этом недостаточно осуществляются мероприятия по снижению техногенной нагрузки и экологическому контролю качества объектов природной среды. Отставание в принятии конкретных эколого-управленческих решений и проведении природоохранных мероприятий объясняется недостаточной эколого-гигиенической базой знаний по определенным направлениям:

не рассчитаны показатели комплексной оценки суммарной техногенной нагрузки на объекты окружающей среды и организм человека;

не обоснованы критериальные показатели для проведения социально- гигиенического мониторинга качества природной среды;

остаются невыясненными вопросы, касающиеся процессов транслокации металлов в природе и человеческом организме, накопления металлов в различных биологических средах.

Цель работы: комплексная гигиеническая оценка потенциальной опасности для здоровья населения приоритетных контаминантов окружающей среды и разработка критериев социально-гигиенического мониторинга для региона с развитой горнорудной промышленностью (на примере Учалинского и Баймакского районов Республики Башкортостан).

Задачи исследования:

1. 1. Провести комплексное эколого-гигиеническое исследование в регионе с развитой горнорудной промышленностью и сформировать базу данных для идентификации опасности и оценки экспозиции факторов риска (сведения о выбросах, сбросах, источниках и уровнях химического загрязнения окружающей среды).

   2. Оценить содержание металлов в атмосферном воздухе, воде, почвенном покрове, пищевых продуктах (сельскохозяйственные культуры, мясо, молоко). Определить суммарную химическую нагрузку на организм жителей с оценкой риска здоровью от воздействия металлов.

   3. Изучить элементный состав биологических сред населения для оценки влияния предприятий горнорудной промышленности на организм человека.

   4. Определить перечень приоритетных металлов и их маркеров для включения в систему социально-гигиенического мониторинга.

   5. Оценить эффективность природоохранных мероприятий, проведенных ОАО «УГОК» в 2004-2010 гг.

   Научная новизна исследования. Впервые для горнодобывающего региона (на примере Учалинского и Баймакского районов Республики Башкортостан):

   Дана комплексная гигиеническая оценка суммарной техногенной нагрузки на объекты окружающей среды и население, которая позволила установить уровни контаминации металлами пищевых продуктов, воды, почвы, воздуха.

   Выявлены приоритетные металлы (никель, хром, кадмий, цинк, железо, ртуть, медь, марганец и свинец) - контаминанты объектов окружающей среды изучаемых районов.

   Ранжирование территорий по степени антропогенного загрязнения дало возможность определить наиболее загрязненные по уровню металлов в объектах окружающей среды территории в зависимости от расположения горнорудных предприятий.

   Определена суммарная суточная доза (0,059 мг/кг-день) поступления химических элементов в организм жителей и установлены значения индексов опасности развития неканцерогенных эффектов, а также индивидуальных канцерогенных рисков здоровью, уровень которых неприемлем для населения. Величина популяционного канцерогенного риска составляет 40,9 дополнительных случаев злокачественных новообразований.

   Получена достоверная зависимость содержания химических элементов в биологических средах от их содержания в объектах окружающей среды и пищевых продуктах, которая позволила разработать математическую модель для оценки риска здоровью населения с использованием биологических маркеров (детские волосы).

   Практическая значимость и внедрение результатов работы. На основе комплексной гигиенической оценки основных объектов окружающей среды горнодобывающего региона Республики Башкортостан установлены приоритетные металлы, определяющие наибольший риск формирования биологической экспозиции. Внесены предложения в существующую систему социально-гигиенического мониторинга по дополнительному контролю содержания никеля, хрома, цинка и меди в пищевых продуктах (овощи, мясо, молоко) для территорий с развитой горнорудной промышленностью. Мероприятия по внедрению элементов мониторинга металлов в биологических средах (на примере детских волос) в социально- гигиенический мониторинг позволят проводить экспресс-оценку загрязнения металлами среды обитания.

   По результатам исследования разработаны методические указания, утвержденные главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 28.12.2010 г.:

   МУ 2.1.10.2809-10 «Использование биологических маркеров для оценки загрязнения среды обитания металлами в системе социально-гигиенического мониторинга»;

   МУ 2.2.5.2810-10 «Организация лабораторного контроля содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны предприятий основных отраслей экономики».

   Материалы исследования используются в практической деятельности Управления федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Башкортостан при проведении социально- гигиенического мониторинга (справка о внедрении № 02-12-4633 от 03.04.2012 г.).

   Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на Республиканской конференции молодых ученых «Медицинская наука - 2004» (Уфа, 2004); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные проблемы медицины труда» (Уфа, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Урал-экология. Природные ресурсы - 2005» (Уфа - Москва, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Нефть и здоровье» (Уфа, 2007); Международной межотраслевой конференции «Современная эколого-антропологическая методология изучения и решения проблем здоровья населения» (Казань, 2011); Инвестиционном межрегиональном форуме «Зауралье 2012» (г. Сибай, 2012).

   Основные положения, выносимые на защиту:

   1. 6. Техногенные биогеохимические провинции Башкирского Зауралья характеризуются повышенным содержанием никеля, кадмия, хрома, цинка, ртути, меди, марганца, железа и свинца в объектах окружающей среды (почва, поверхностные водоемы) и пищевых продуктах и, как следствие, накоплением металлов в биологических средах (кровь, волосы) жителей этих территорий.

      7. Неканцерогенный риск здоровью населения при проживании на территории размещения горнорудных предприятий обусловлен высоким уровнем меди, цинка, кадмия, ртути, хрома и мышьяка, а канцерогенный риск формируется за счет повышенного содержания хрома в пищевом рационе.

      3. Элементный состав волос детского населения может служить критерием оценки риска для здоровья населения, математическая модель зависимости «содержание металлов в волосах - риск здоровью» использоваться в системе социально-гигиенического мониторинга.

      Публикации. По теме диссертации опубликованы 24 печатные работы, в том числе 4 статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.

      Личный вклад автора. С участием автора осуществлено проведение социально-гигиенических исследований, сформулированы цель и задачи, определены объем и методы исследований, выполнены подготовка и анализ снежного и почвенного покрова, воды, биологического материала и пищевых продуктов на содержание химических элементов, обобщены полученные результаты, подготовлены публикации. Личное участие автора в сборе и обработке материала до 80 %. Автор выражает глубокую благодарность главному научному сотруднику отдела гигиены и физиологии труда, д.м.н., профессору Каримовой Л.К., ведущему научному сотруднику химико-аналитической лаборатории, к.б.н., доценту Ларионовой Т.К. за помощь в организации и проведении исследований, доценту кафедры высшей алгебры и геометрии БашГУ, к.ф/м.н. Юрьеву В.А. за консультацию при создании математической модели, а также всем сотрудникам химико-аналитической лаборатории ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека».

      Связь работы с научными программами. Работа выполнена в рамках федеральных программ «Гигиеническая безопасность России: проблемы и пути обеспечения» (на 2006 - 2010 гг.), «Гигиеническое обоснование минимизации рисков для здоровья населения России» (2011г - 2015гг.) и тематики АН РБ «Развитие научной инновационной деятельности в сельском хозяйстве, биологии и медицине. Медико-профилактические технологии оздоровления населения Республики Башкортостан» (2008 - 2010 гг.),

      Объём и структура работы. Диссертация изложена на 185 страницах компьютерной верстки и состоит из введения, обзора литературы, главы методов исследования, трех глав собственных исследований, заключения, выводов и приложений, документов, подтверждающих внедрение полученных результатов в практику. Диссертация проиллюстрирована 21 таблицей и 25 рисунками. Список литературы содержит 252 источника, из них 206 работ отечественных и 46 иностранных авторов.

      Эколого-гигиенические исследования проведены на территориях Учалинско- го и Баймакского районов Республики Башкортостан. Предметом исследования являлись параметры качества объектов среды обитания: снежный и почвенный покров, как отражающие различные временные характеристики загрязнения атмосферного воздуха, подземные воды и воды открытых водоемов, питьевая вода, пищевые продукты, сельскохозяйственные культуры, биологические среды населения. На примере Учалинского района была изучена экологическая ситуация в динамике последних десяти лет. Виды и объем исследований приведены в таблице 1.

      Таблица 1

      Виды и объем исследований

      Определяемые показатели

      5. Снежный покров

      Элементы (Pb, Cd, Cu, Zn, Ni, Cr, Hg, As, Mn, Fe, Sr)

      Элементы (Pb, Cd, Cu, Zn, Ni, Cr, Hg, As, Mn, Са, Mg, Fe)

      Содержание химических элементов в образцах определяли атомно- абсорбционным методом с использованием спектрометров Spectr AA 240FS и 240Z (Varian, Австралия) с пламенной и электротермической атомизацией.

      Оценка загрязнения снежного покрова на исследуемых территориях прове- дена в соответствии с «Методическими рекомендациями по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве» № 5174-90, рассчитаны коэффициенты концентрации (Kc) и величины суммарного показателя загрязнения (Р_сумм).

      Содержание металлов в атмосферном воздухе в зимний период рассчитывали по результатам их определения в снежном покрове по формуле, предложенной Боевым В.М. и соавторами (2003). Степень загрязнения почвы металлами оценена в соответствии с «Методическими указаниями по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами» № 4266-87 и методическими указаниями МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест». Рассчитывали коэффициенты концентрации (Kc) и показатели суммарного загрязнения почвы (Zc).

      Качество питьевой воды оценивали в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Качество воды поверхностных водоемов оценивали в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».

      Содержание микроэлементов в продовольственном сырье и пищевых продуктах местного производства оценивали на соответствие требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов». Оценка риска здоровью населения проведена в соответствии с руководством P 2.1.10.1920-04 (М., 2004) и методическими указаниями МУ 2.3.7.2519-09 (М., 2009).

      При оценке микроэлементного состава детских волос уровни металлов сравнивали с референтными значениями, концентрации металлов в волосах и крови взрослого населения сравнивали со средним физиологическим уровнем. (А.В. Скальный, 2003, 2004).

      Оценка достоверности различий проводилась путем вычисления критерия Стьюдента. Заданный уровень вероятности составлял 95% (Р<0,05). Статистическая обработка полученных результатов исследования проведена с использованием пакета прикладных программ «Microsoft Excel» и «Statistica».

      Влияние химических элементов на организм человека

      Активная хозяйственная деятельность человечества привела к крупным перемещениям химических элементов в окружающей среде, по масштабам сравнимым с естественными геологическими процессами [39, 46, 63, 77, 101, 212].

      Тяжелые металлы, к которым относится большая группа химических элементов с атомной массой более 50 (ртуть, свинец, олово, кадмий, медь, кобальт, марганец, хром, цинк, никель, селен, молибден и др.), в последнее десятилетие рассматриваются в качестве основных промышленных загрязнений.

      Существуют многочисленные данные об антропогенном загрязнении окружающей среды в районах размещения предприятий черной и цветной металлургии, горно-обогатительного комплекса [137, 201]. Предприятия цветной металлургии являются источником загрязнения атмосферы мышьяком, кадмием, цинком, медью, никелем [45, 89, 91, 184]. Производства стали и чугуна сопровождаются выбросами хрома и марганца [82, 235, 245]. Производства по переработке золотосодержащих руд цианисто-иловым способом выбрасывают в окружающую среду ртутьсодержащие промышленные отходы [73, 86, 112, 216, 220]. При разработке месторождений, складировании отвалов пород, обогащении различных руд в окружающую среду поступает значительное количество металлов и их соединений [8, 128]. Широкомасштабная добыча и переработка сырья, образование значительных объемов отходов горнодобывающей промышленности привели в настоящее время к выраженным негативным изменениям природного ландшафта, деградации и истощению природно-ресурсного потенциала, ухудшению условий жизни населения.

      Для оценки влияния антропогенного загрязнения окружающей среды на здоровье населения большинство авторов выделяет в качестве основных объектов наблюдения - атмосферный воздух, питьевую воду и депонирующие среды, такие как почва и снеговой покров [23, 26, 132, 166, 224].

      Степень загрязнения атмосферы зависит от множества условий и факторов: количества выбросов вредных веществ и их химического состава, от высоты, на которой осуществляются выбросы, от климатогеографических условий, определяющих перенос, рассеивание и превращение выбрасываемых веществ, от планировки населенных мест [14, 42, 62].

      В России основой регулирования качества атмосферного воздуха населенных мест являются гигиенические нормативы - предельно-допустимые концентрации (ПДК) атмосферных загрязнений химических и биологических веществ, соблюдение которых обеспечивает отсутствие прямого или косвенного влияния на здоровье населения и условия его проживания.

      Проблема загрязнения атмосферного воздуха в регионе с развитой горнорудной промышленностью обусловлена наличием обширных неорганизованных источников выбросов (карьеры, отвалы, пляжи хвостохранилищ), увеличением мощности существующих производств, а также несовершенством систем очистки выбросов от организованных источников [194].

      Состав и характеристики источников выбросов вредных веществ, а также анализ технологических процессов на горно-обогатительных предприятиях показывают, что выбросы при производстве взрывных работ относятся к числу залповых. В результате этого воздушные массы испытывают пылевое, газовое и тепловое воздействие. Взрывы являются неотъемлемой частью производственного процесса по добыче полезных ископаемых, сравнительно непродолжительные по времени (до 60 секунд), производятся периодически несколько раз в год или в месяц и во много раз превышают по мощности средние выбросы. Их наличие предусматривается технологическим регламентом и обусловлено проведением отдельных стадий определенных технологических процессов (взрывные работы, дробление негабаритов взрывом, продувка газопроводов) [134].

      В настоящее время в карьерах при взрывных работах используются взрывчатые вещества водосодержащие типа «Акватол» и эмульсионные типа «Тован». Эмульсионные взрывчатые вещества выделяют при взрыве намного меньше токсичных газов, чем нитроглицериновые и тротило-содержащие, и на проветривание карьера требуется меньше времени. При выполнении взрывных работ используются взрывчатые вещества с кислородным балансом близким к нулю, что также снижает выбросы оксидов азота и оксида углерода на 40%. Количественные показатели параметров залповых выбросов и, в первую очередь, разовых поступлений вредных веществ в атмосферу существенно отличаются от аналогичных характеристик при штатном режиме работы предприятия [134].

      Загрязнение воздушного бассейна в районах размещения предприятий горнорудной промышленности прослеживается на расстоянии 2-10 км от промышленных площадок, при этом концентрации вредных веществ во многих случаях превышают установленные ПДК, колеблются в зависимости от производственной мощности предприятия, эффективности пылеулавливания, климатических и топографических особенностей местности [43, 46, 81].

      Одним из антропогенных источников поступления тяжелых металлов в атмосферу является автомобильный транспорт, количество которого с каждым годом увеличивается. Установлено, что с отработанными газами автомобилей в атмосферный воздух поступает до 200 различных компонентов. Выделение выхлопов автотранспортом производится непосредственно над поверхностью земли, практически в зоне дыхания человека. Выбросы автотранспорта, составляющие около 80 % атмосферного загрязнения антропогенного происхождения, образуются за счет работы двигателя, продуктов из носа механических частей, покрышек, дорожного покрытия [9, 64, 163, 192]. Считается, что влияние транспортных выбросов проявляется на расстоянии 1-2 км от автотрассы и распространяется на высоту 300 и более метров [223]. Автотранспорт является основным источником выбросов свинца в атмосферу (примерно 260 тыс. т. в год) из-за включения антидетонационных добавок, содержащих свинец [34, 205, 217, 233]. При интенсивности движения 3000 автомобилей в сутки на 1 км участка дороги автотранспортом выбрасывается в год около 60 кг свинца [88]. Почва и растительность вблизи автомагистрали загрязнены свинцом и кадмием, максимальное их накопление регистрируется на расстоянии 120-180 м от дороги. [22]. На расстоянии 40-184 м от трассы количество цинка в растениях является практически постоянным (от 39 до 32 мг/кг). Лесозащитные полосы вдоль дорог препятствуют перемещению аэрозолей в сторону от дороги и ограничивают распространение тяжелых металлов [122]. Особую опасность представляет использование этилированного бензина [105, 243]. В продуктах сгорания этилированного бензина могут содержаться Pb, Zn, Си, Fe, Mg, В, Sb, а неэтилированного - Mn, Cd и Ni [196]. Также в продуктах износа шин и тормозных колодок присутствуют Си, РЬ, Cr, Ni, Zn, а в продуктах истирания дорожного покрытия, особенно бетонного, содержится РЬ и Zn, при сгорании смазочного масла возможно появление Cd, Си, Zn, V и Mo [27].

      Отбор, хранение, подготовка проб и методы химического анализа

      Определение качества и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов, а также анализ биологического материала, воды и почвы выполнен в химико-аналитической лаборатории Федерального бюджетного учреждения науки «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» согласно действующим методическим документам [11, 38, 49, 50, 97, 100, 101,102,119,131].

      Отбор проб. Важным требованием к процедуре пробоотбора является обеспечение репрезентативности пробы, т.е. соответствия составу и свойствам исследуемого объекта.

      Отбор проб поверхностных и грунтовых вод производился из уличных водоразборных устройств, кранов внутренних водопроводных сетей домов, колодцев, скважин, с поверхности водоемов в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 [54]. Пробы воды отбирали в сухие чистые пластиковые бутыли вместимостью 1,5 л, а также в стеклянные бутыли вместимостью 0,5 л с заранее внесенными консервантами. Химический анализ проб воды выполнен по стандартным методикам [11, 49, 95, 96, 97]. Наряду с определением тяжелых металлов исследовались основные показатели химического состава вод.

      Отбор проб снега проводился согласно рекомендациям [98] на открытой площадке, не доступной для загрязнения твердыми и жидкими отходами. В каждой выбранной точке отбирали 3 пробы снега на всю глубину снежного пласта, не захватывая почвы. Отбор проводили в тару с крышками и инструментом, которые выполнены из материала, допущенного для контакта с пищевыми продуктами и питьевой водой. В местах забора проб снега измеряли высоту снежного слоя, непосредственно после отбора проб фиксировали объем пробы снега. Отбор проб почв осуществлялся в соответствии с рекомендациями [38, 99]. Пробы почвы отбирали по диагонали из разных мест обследуемого участка. Из точечных проб готовили объединенную пробу, которую упаковывали в полиэтиленовые пакеты.

      Отбор проб коровьего молока и говяжьего мяса, поступающих на реализацию с ферм и частных хозяйств района, осуществляли на Центральных рынках, готовых молочных продуктов - на молочных комбинатах г.г. Учалы и Сибая. Пробы мясомолочных продуктов отбирали в соответствии с требованиями ГОСТов [52, 53]. Пробы молока отбирали в стеклянные банки с крышками. Пробы мяса (без жира) массой 1 кг составляли из образцов, взятых в различных частях туши.

      Отбор проб корнеплодов, клубнеплодов, картофеля производили непосредственно в местах их произрастания, в личных подсобных хозяйствах местных жителей, согласно действующим методическим документам [51]. На лабораторное исследование доставляли целые растения, упакованные в полиэтиленовые пакеты. Пробы корнеплодов отбирали из однородной партии, из точечных проб составляли объединенную пробу массой 2 кг.

      Отбор проб зерна. Пробы зерна (ячмень, гречиха, овес, рожь, пшеница) отбирали в 4-х точках из различных мешков. Объединенную пробу весом 1 кг хорошо перемешивали.

      Отбор проб волос. Волосы длиной 1-2 см состригали с небольшого участка затылочной части головы и помещали в полиэтиленовые пакеты для доставки в лабораторию.

      Отбор проб крови производили утром, не ранее, чем через 12 часов после приема пищи. Пациент находился в положении «сидя», использовались одноразовые иглы. Венозная кровь самотеком поступала в полиэтиленовые контейнеры, предварительно промытые 1М раствором HNO3 и ополоснутые бидистиллированной водой. Храпение проб. Отобранные пробы хранили до анализа в темноте при низкой температуре (+4С) или в замороженном состоянии (до -20 С).

      Подготовка проб. Твердые образцы при правильном хранении в целом не подвергаются изменениям по своему составу. Жидкие образцы становятся неоднородными, несмотря на использование специальных добавок. Образцы молока и молочных продуктов весьма неоднородны в процессе хранения. В связи с этим некоторые химические элементы могут быть связаны с образующимся осадком. Перед анализом пробы молока обрабатывали ультразвуком и тщательно перемешивали в течение нескольких минут. Затем подогревали до комнатной температуры, перемешивали и отобранный определенный объем взвешивали.

      Пробоподготовку почв для определения тяжелых металлов производили на основании методических указаний [100, 101]. Почву рассыпали на бумаге и разминали крупные комки пестиком, после чего растирали в ступке и просеивали через сито. Для извлечения подвижных форм тяжелых металлов из почв использован ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН- 4,8. Для химического разложения проб почв при валовом определении тяжелых металлов экстрагентом служил 5 М раствор азотной кислоты.

      Таяние снега происходило при комнатной температуре в таре, в которую отбирали пробы, по окончании процесса измеряли объем талой воды.

      Пробы волос мыли с использованием шампуня, тщательно прополаскивали в дистиллированной воде, затем выдерживали в смеси этанол: диэтило-вый эфир (1:1), троекратно меняя раствор. Пробы сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Подготовка образцов волос проводилась методом автоклавной минерализации при помощи микроволновой печи Ethos - 1 фирмы «Milestone» согласно условиям, рекомендованным фирмой-изготовителем. Метод основан на полной минерализации пробы смесью азотной кислоты и дистиллированной воды в герметично замкнутом объеме автоклава при воздействии микроволн, повышенной температуры и давле ния. Определение содержания элементов в пробах волос проводилось в соответствии с МУК 4.1.776-99 [119].

      Кровь хранили в холодильниках, при необходимости более длительного хранения пробы охлаждали до -20С. В связи с большой степенью адсорбции ртути на стенках контейнеров, пробы на содержание ртути анализировали сразу после отбора и доставки образца в лабораторию.

      Подготовку проб пищевых продуктов к анализу на содержание всех токсичных элементов, за исключением ртути и мышьяка, осуществляли методом мокрой минерализации до полного разложения органической матрицы [50]. Мокрую минерализацию открытым способом проводили в конических термостойких колбах, накрытых часовым стеклом. Минерализацию выполняли в два этапа. Сначала пробу гидролизовали разбавленной азотной кислотой до растворения органического материала. Затем испаряли воду и добавляли концентрированную азотную кислоту и перекись водорода для полного окисления органической матрицы. Полученный минерализат после охлаждения количественно переносили в пробирки, доводили до метки дистиллированной водой, перемешивали и использовали для анализа. Определение металлов в пищевых продуктах проводилось по единой методике [120].

      Гигиеническая оценка загрязнения вредными веществами поверхностных и подземных вод

      Технология производства на обогатительной фабрике включает в себя последовательно проведенные процессы измельчения, флотации и сгущения медного, цинкового и пиритного концентратов. В дальнейшем они поступают на флотацию и сушку в фильтровально-сушильное отделение.

      При выгрузке руды на эстакаде в дробильном отделении 1 очереди, при операции крупного дробления, при дроблении руды в конусной дробилке при работе конвейеров, при операции предварительного грохочения, при работе ситовых бункеров в атмосферный воздух выделяется пыль неорганическая с содержанием SiC 2 менее 20%. При движении транспорта в атмосферу поступают оксиды азота, сажа, ангидрид сернистый, углерод оксид, керосин.

      В состав СОФ входит также известняковый участок реагентного отделения. При эксплуатации скипового подъемника, конвейера, пластинчатого питателя, при работе лоткового питателя, от дробилки и грохотов, от вибропитателя в атмосферу выделяется кальций карбонат. При измельчении известняка в шаровых мельницах в атмосферный воздух выделяется кальций карбонат, кальций оксид. При работе обжиговой печи на известняковом участке реагентного отделения в атмосферный воздух поступают кальций оксид, азота диоксид, азота оксид, углерод оксид, бенз/а/пирен. При работе барабанов в атмосферный воздух поступают дымовые газы: азота диоксид, углерода оксид, бенз(а)пирен, а также пыль неорганическая с содержанием S1O2 менее 20%, железа оксид, меди оксид, цинк оксид, свинец и его неорганические соединения, кадмий оксид, кобальт оксид, теллур диоксид, галлий оксид. Медный и цинковый концентраты сгущаются в сгустителях диаметром 18 м. Далее слив из сгустителей отправляется в хвостохранилище обогатительной фабрики.

      К настоящему времени накоплено более 40 млн. тонн хвостов обогащения. Они включают в себя более 3 млн. тонн серы, 8 млн. тонн железа, 1680 тонн кадмия, около 2 тыс. тонн кобальта, 115 тыс. тонн цинка, 50 тыс. тонн меди. При этом образуются техногенные месторождения полезных ископаемых, которые являются опасными источниками загрязнения окружающей среды. Вредное влияние хвостохранилищ на объекты окружающей среды заключается в загрязнении атмосферного воздуха за счет пыления хвостов; водных горизонтов - из-за фильтрации сточных вод через дно и стенки хвостохранилищ; почвы - за счет подтопления водами, фильтрующимися из пруда хвостохранилища.

      Основными источниками загрязнения водных объектов на территориях с развитой горнорудной промышленностью являются карьерные, шахтные и подотвальные воды карьеров и отвалов горных пород, а также дренаж хвостохранилищ. Общий объем водоотведения изменяется в зависимости от объемов откачиваемых карьерных вод. При этом повышенное содержание металлов в реках Зауралья связано с наличием цветных руд редкоземельных металлов, которые выщелачиваются водой, а также с деятельностью расположенных здесь промышленных предприятий (ОАО «УГОК» и ОАО «БМСК»).

      Таким образом, организованными источниками газо-аэрозольного и пылевого воздействия являются вентиляционные выбросы подземных рудников, выбросы цехов дробления и измельчения руд, фильтровально-сушильных отделений обогатительной фабрики, котельной, ремонтно-механических цехов и др. К неорганизованным источникам относятся существующие и разрабатываемые месторождения руд, взрывная отбойка в карьерах, пыление отвалов и хвостохранилища, выбросы автотранспорта, погру-зочно-разгрузочные работы. Наибольшую опасность представляют отрабо тайные месторождения, которые списаны с баланса предприятий из-за низкого содержания полезных компонентов.

      Газопылевому воздействию подвергается приземная атмосфера, участки земной поверхности и расположенные в их пределах хозяйственные и инженерные объекты. Основным индикатором газопылевого воздействия является пыль. Вещественный состав пыли отражает минеральный состав руд и вмещающих пород. При этом отмечается избирательное обогащение пыли элементами - спутниками руд (медь, цинк, сера, железо, мышьяк, свинец, кадмий, селен, марганец, хром, ртуть, кремний, золото и др.).

      Как следует из приведенных данных, предприятия по добыче и переработке руд (ОАО «УГОК» и ОАО «БМСК») являются значительными источниками загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и подземных водных объектов, почвенных покровов, что определило формирование в данном регионе природно-техногенной геохимической провинции.

      Анализ существующих источников поступления вредных веществ в объекты окружающей среды и их качественная характеристика послужили основой выбора наиболее значимых показателей для проведения собственных гигиенических исследований.

      Расчет суммарных неканцерогенных и канцерогенных рисков

      Снег является продуктом дистилляции воды и обладает достаточно высокой чистотой, однако он адсорбирует на себе загрязняющие вещества атмосферного воздуха, как при образовании, так и после выпадения. Снежный покров позволяет оценить химический состав атмосферных выпадений, их интенсивность, выявить ареалы рассеивания и, таким образом, получить информацию о степени загрязнения среды обитания человека.

      Климатические особенности рассматриваемых территорий определяются положением их в глубине материка в области действия западносибирской южной системы циркуляции атмосферы. Это, в первую очередь, и обуславливает резкую континентальность климата (холодная зима и жаркое лето).

      Мощность снежного покрова в Учалинском и Баймакском районах составляет 30-40 см, местами снег достигает метровой толщины. Средняя глубина промерзания почвы - 30 см, максимальная глубина - 150 см. Устойчи вый снежный покров образуется в середине ноября, средняя дата схода снежного покрова - 20 апреля. Отрицательные температуры устанавливаются в последней декаде октября и держатся до первой декады апреля.

      В течение зимы под влиянием различных ветров снежный покров постоянно переотлагается. Наибольшее количество снега накапливается на наветренных склонах по периферии водоразделов и на нижней части склонов в балках и оврагах. Сдувание и перемещение ветрами снега вызывает более быстрое схождение снежного покрова на склонах по сравнению с водораздельными пространствами.

      В зимний период года преобладающими ветрами являются южный, юго-западный и западный. В летний сезон повторяемость ветра наибольшая в западном и северо-западном направлении. В годовой динамике преобладают западные, юго-западные и южные ветра.

      Исследования последних лет указывают на достоверную количественную связь между содержанием в атмосфере городов тяжелых металлов и их присутствием в почве и снежном покрове [26, 180]. Снег обладает высокой сорбционной способностью, что позволяет ему захватывать загрязняющие вещества из атмосферы во время снегопада и аккумулировать пыль, оседающую в периоды между снегопадами. Загрязнение атмосферного воздуха накладывается на снежный покров, который накапливает и сохраняет экологическую информацию до весеннего таяния снегов. Учитывая это, снегохими-ческая съемка территорий является надежным методом изучения выпадений загрязняющих веществ из атмосферы за весь холодный период года [25, 74].

      Преимуществом этого метода является его простота, отсутствие сложного пробоотборного оборудования и быстрота экологической оценки состояния территорий (отбор производится один раз в год в период максимального накопления снега до начала весеннего снеготаяния).

      Для оценки загрязнения снежного покрова на территориях Учалинско-го и Баймакского районов, а также выявления наиболее загрязненных участ ков, изучаемые территории были поделены на четыре зоны географического расположения населенных пунктов относительно ОАО «УГОК и ОАО «БМСК» с учетом розы ветров и удаления от основных источников загрязнения. При этом была выбрана следующая размерность удаления: до 5,0 км; 5 -10 км; 11 - 20 км; более 20 км. Пробы снега отбирали в конце зимнего периода до начала снеготаяния для предотвращения потерь определяемых компонентов при транслокации загрязняющих веществ в почву.

      Результаты анализа снега, отобранного на территории Учалинского и Баймакского районов, представлены в приложении 1 и 2. Содержание металлов в составе снега сопоставлялось с фоновыми значениями. Фоновые значения рассчитывались на репрезентативном участке, значительно удаленном от основных источников загрязнения. В качестве фоновых изучено загрязнение снежного покрова и почвы вблизи д. Уразово Учалинского района, расположенной в 30 км к западу от ОАО «УГОК». В Баймакском районе в качестве фоновой территории исследованы почва и снег около д. Бекешево, находящейся на западе от ОАО «БМСК».

      Было установлено, что содержание растворимых в воде соединений тяжелых металлов превышает фоновые концентрации. В Учалинском районе отношение содержания металлов в снежном покрове к фоновому уровню составляет: меди от 1,2 до 1,6; железа от 1,1 до 1,4; марганца от 1,0 до 1,7; никеля от 1,3 до 2,0; хрома от 1,1 до 1,4; цинка от 1,1 до 2,6; свинца от 1,1 до 1,3; кадмия от 1,1 до 3,0; стронция от 1,1 до 2,8; мышьяка от 1,3 до 2,9 и ртути от 1,3 до 2,0.

      Материалы наблюдений за уровнем загрязнения снежного покрова по всем направлениям от Учалинского горно-обогатительного комбината свидетельствуют о том, что на территории, расположенной к северо-востоку на расстоянии до 10,0 км, обнаружено максимальное превышение фоновых концентраций железа - в 1,4 раза, цинка - 2,6 раза, кадмия - 3,0 раза и ртути -2,0 раза. Максимальное содержание меди (выше фона в 1,6 раза), никеля (в 2,0 раза), стронция (в 2,8 раза) отмечено в юго-восточном направлении, на расстоянии до 10,0 км от основных источников загрязнения. Максимальные концентрации марганца (выше фоновых концентраций в 1,7 раза) обнаружены в северо-восточном и юго-восточном направлении; хрома (в 1,4 раза) обнаружены в северо-восточном, юго-восточном и юго-западном направлении; и свинца (в 1,3 раза) по всем румбам от ОАО «УГОК».

      На территории Баймакского района выявлено превышение фоновых концентраций меди от 1,2 до 12,0 раз, железа от 1,3 до 1,4 раза, марганца от 1.1 до 2,5 раза, никеля от 1,2 до 3,3 раза, хрома от 1,8 до 5,3 раза, цинка от 1,1 до 5,2 раза, свинца от 1,2 до 6,0 раз, кадмия от 1,5 до 3,5 раза, стронция от 1,2 до 1,7 раза, мышьяка от 1,1 до 1,5 раза и ртути от 1,1 до 1,4 раза. В Баймакском районе на территории, расположенной к северо-востоку от ОАО «БМСК» на расстоянии до 5,0 км обнаружено максимальное превышение фоновых концентраций меди - 12,0 раз, марганца - 2,5 раза, цинка 5.2 раза, стронция - 1,7 раза. На расстоянии 5,0-10,0 км от предприятия, в том же направлении, выявлено максимальное превышение фоновых значений хрома - 5,3 раза, свинца - 6,0 раз, ртути - 1,4 раза, никеля - 3,3 раза. Макси мальные концентрации железа (выше фона в 1,4 раза), мышьяка (в 1,5 раза) обнаружены в юго-западном направлении; и кадмия (в 3,5 раза) в юго восточном направлении от основных источников загрязнения. Для гигиенической оценки загрязнения снежного покрова был рассчитан суммарный показатель загрязнения (Zc), который равен сумме отношений концентрации элемента к фоновой концентрации. В Учалинском районе наиболее интенсивное загрязнение снежного покрова по величине (Zc) зарегистрировано на северо-востоке на расстоянии до 5,0 км от ОАО «УГОК». По мере удаления от источника загрязнения наблюдается постепенное снижение Zc (рис. 4.1). Это логично объясняется распределением повторяемости ветров, способствующих переносу загрязняющих веществ от источников эмиссии, расположенных в южном и юго-западном направлении.

      Похожие диссертации на Гигиеническая оценка опасности воздействия горнорудных предприятий на окружающую среду и организм человека

      Методическое обеспечение гигиенической оценки опасности воздействия ванадия на организм детей в зоне размещения металлургических производств феррованадиевых сплавовГилева, Ольга Владимировна

      

      Гигиеническая оценка модифицирующего действия факторов окружающей среды химической и радиационной природы на организм человека [Электронный ресурс]Воробьев Андрей Павлович

      

      Эколого-гигиеническая оценка гиперчувствительности организма детей к биологическим факторам жилой средыВысоцкая Ольга Васильевна

      Гигиенические аспекты предупреждения синтеза канцерогенных N-нитрозаминов в воздушной среде и организме человекаСоверткова, Лариса Степановна

      

      Научные основы системы регионального нормирования химических веществ в окружающей среде с учетом комплексного действия на организмСиницына Оксана Олеговна

      

      Гигиеническая оценка влияния условий обучения на функциональное состояние организма человека (на примере курсантов факультета пожарной безопасности)Марченко Дмитрий Владимирович

      

      Токсиколого-гигиеническая оценка степени опасности антигололедных реагентовЧудакова Светлана Борисовна

      Гигиеническая оценка опасности отходов полимерных материаловКадыров, Дмитрий Эскендерович

      Санитарно-эпидемиологическая оценка опасности отходов производства диагностических препаратовГашенко, Татьяна Юрьевна

      

      Научно-методические основы ускоренной оценки токсичности и опасности веществ, загрязняющих атмосферный воздухТепикина Лидия Анатольевна