Подать статью
Стать рецензентом
Том 278
Страницы:
54-66
В печати

Биогеохимическая характеристика и оценка геоэкологических рисков на территории Далдынского кимберлитового поля

Авторы:
А. Г. Гололобова1
Я. Б. Легостаева2
Об авторах
  • 1 — канд. биол. наук старший научный сотрудник Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
  • 2 — канд. биол. наук ведущий научный сотрудник Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
Дата отправки:
2024-11-01
Дата принятия:
2025-12-09
Дата публикации онлайн:
2026-03-11

Аннотация

Проведено исследование на территории Далдынского кимберлитового поля, в пределах промышленной площадки Удачнинского горно-обогатительного комбината (Якутия, Россия). Объектами исследования являлись мерзлотные почвы и два вида кустарников – Betula middendorffii T. (береза Миддендорфа) и Duschekia fruticosa R. (ольховник кустарниковый). Образцы почвы и растений анализировались методом атомно-абсорбционной спектрометрии на наличие потенциально токсичных элементов (Pb, Ni, Mn, Cd, Co, Cr, Zn, Cu и As). Для каждого элемента рассчитаны коэффициент биоаккумуляции и потенциальный экологический фактор риска. В изученных растениях исследуемые элементы по содержанию располагались в убывающем порядке: Mn > Zn > > Cr > Ni > Cu > Pb > As > Co > Cd, по степени биоаккумуляции Betula middendorffii T. характеризуется рядом Cr > Zn > Ni > Mn > Pb > Cu > Cd > Co, а Duschekia fruticosa R. – Cr > Zn > Ni > Pb > Cu > Mn > Cd > Co. В результате исследований выявлено, что Betula middendorffiii T. и Duschekia fruticosa R. устойчивы к высоким концентрациям элементов, когерентных кимберлитам – Cr, Ni, Co и долеритам – Cu, Mn и Zn. Следствием проявления кимберлитового магматизма в почвах и растениях являются избыточные для растений концентрации Ni, Cr и Mn, которые определены в качестве потенциальных факторов экологического риска. Большая часть территории Далдынского кимберлитового поля характеризуется низким и умеренным экологическим риском. Импактные зоны карьеров кимберлитовых трубок и отвалов пустых пород отличаются значительным и высоким потенциальным экологическим риском.

Область исследования:
Геотехнология и инженерная геология
Ключевые слова:
загрязнение почв микроэлементы Якутская алмазоносная провинция кимберлитовое поле биоаккумуляция
Перейти к тому 278

Финансирование

Статья подготовлена в рамках выполнения проекта Государственного задания Минобразования РФ FUFG-2024-0007 «Мантийный магматизм, эволюция литосферы и рудоносность восточной части Сибирской платформы, геоэкология недропользования».

Литература

  1. Martínez-Carlos J., Martínez-Martínez S., Faz A. et al. Are the soils and vegetation of a forest close to tailings ponds affected by metals and arsenic? // Environmental Geochemistry and Health. 2021. Vol. 44. Iss. 1. P. 15-28. DOI: 10.1007/s10653-021-01035-5
  2. Roca-Perez L., Boluda R., Rodríguez-Martín J.A. et al. Potentially harmful elements pollute soil and vegetation around the Atrevida mine (Tarragona, NE Spain) // Environmental Geochemistry and Health. 2023. Vol. 45. Iss. 12. P. 9215-9230. DOI: 10.1007/s10653-023-01591-y
  3. Радостева Э.Р., Кулагин А.Ю. Биоаккумуляция металлов в органах древесных растений в условиях полиметаллических отвалов Учалинского горно-обогатительного комбината (Республика Башкортостан) // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 5 (2). С. 200-202.
  4. Ning Li, Yan Li, Genmei Wang et al. The sources risk assessment combined with APCS/MLR model for potentially toxic elements in farmland of a first-tier city, China // Environmental Science and Pollution Research. 2022. Vol. 29. Iss. 33. P. 50717-50726. DOI: 10.1007/s11356-022-19325-5
  5. Lotfi S., Chakit M., Belghyti D. Groundwater Quality and Pollution Index for Heavy Metals in Saïs Plain, Morocco // Journal of Health & Pollution. 2020. Vol. 10. Iss. 26. № 200603. DOI: 10.5696/2156-9614-10.26.200603
  6. Mulenga C., Phiri D., Ortega-Rodriguez D.R., Meincken M. Bioaccumulation of potentially toxic elements by indigenous and exotic trees growing around a copper leaching plant in Mufulira, Zambia // Environmental Systems Research. 2023. Vol. 12. № 26. DOI: 10.1186/s40068-023-00310-x
  7. Sabir M., Baltrėnaitė-Gedienė E., Ditta A. et al. Bioaccumulation of Heavy Metals in a Soil–Plant System from an Open Dumpsite and the Associated Health Risks through Multiple Routes // Sustainability. 2022. Vol. 14. Iss. 20. № 13223. DOI: 10.3390/su142013223
  8. Петухов А.С., Кремлева Т.А., Петухова Г.А. Биоаккумуляция тяжелых металлов овсом из техногенно загрязненных почв Тюмени // Агрохимический вестник. 2021. № 1. С. 73-80. DOI: 10.24412/1029-2551-2021-1-013
  9. Proshad R., Kormoker T., Islam Md.S., Chandra K. Potential health risk of heavy metals via consumption of rice and vegetables grown in the industrial areas of Bangladesh // Human and Ecological Risk Assessment: an International Journal. 2020. Vol. 26. Iss. 4. P. 921-943. DOI: 10.1080/10807039.2018.1546114
  10. Hanyan Zhang, Xingzhong Yuan, Ting Xiong et al. Bioremediation of co-contaminated soil with heavy metals and pesticides: Influence factors, mechanisms and evaluation methods // Chemical Engineering Journal. 2020. Vol. 398. № 125657. DOI: 10.1016/j.cej.2020.125657
  11. Ryzhenko N., El Amrani A., Giltrap M. et al. Bioaccumulation of As, Cd, Cr, Cu, Pb, Zn in Ambrosia artemisiifolia L. in the polluted area by enterprise for the production and processing of batteries // Annals of Civil and Environmental Engineering. 2022. Vol. 6. P. 26-30. DOI: 10.29328/journal.acee.1001036
  12. Gololobova A., Legostaeva Y. An Assessment of the Impact of the Mining Industry on Soil and Plant Contamination by Potentially Toxic Elements in Boreal Forests // Forests. 2023. Vol. 14. Iss. 8. № 1641. DOI: 10.3390/f14081641
  13. Зинчук Н.Н., Коптиль В.И. Об особенностях алмазов из кимберлитов и древних осадочных толщ (на примере центрально-сибирской алмазоносной субпровинции) // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2018. № 4. С. 28-38. DOI: 10.17308/geology.2018.4/1645
  14. Зинчук Н.Н., Бардухинов Л.Д. Сравнительные особенности алмазов из кимберлитовых месторождений северной части Сибирской платформы // Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова. Серия «Науки о Земле». 2024. № 1 (33). С. 11-30. DOI: 10.25587/2587-8751-2024-1-11-30
  15. Легостаева Я., Козлова И., Попов В., Ноев Д. Геоэкологическая ситуация в районе Айхальского ГОКа // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России: Материалы X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 8-10 апреля 2020, Якутск, Россия. Якутск: Издательский дом Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова, 2020. С. 482-485.
  16. Янников А.М. Гидрогеология Далдынского кимберлитового поля: Республика Саха (Якутия). Мирный: АЛРОСА, 2023. 305 с.
  17. Атрощенко Ф.Г., Филин Р.А. Гидрогеологические проблемы на месторождениях алмазов Якутии // Записки Горного института. 2003. Т. 153. С. 123-125.
  18. Алексеев С.В., Алексеева Л.П., Гладков А.С. и др. Рассолы глубоких горизонтов кимберлитовой трубки Удачная // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 4. С. 1235-1253. DOI: 10.5800/GT-2018-9-4-0393
  19. Легостаева Я.Б., Попов В.Ф., Ксенофонтова М.И. Гидрогеологические условия и геоэкологическая ситуация на территории подземных техногенных хранилищ при утилизации дренажных рассолов Удачнинского горнообогатительного комбината // Отечественная геология. 2018. № 5. С. 93-102. DOI: 10.24411/0869-7175-2018-10021
  20. Миронова С.И. Растительные сукцессии на природно-техногенных ландшафтах Западной Якутии и их оптимизация. М.: Издательский дом Академия Естествознания, 2016. 140 с.
  21. Петрунина Н.С., Ермаков В.В. Современные аспекты геохимической экологии растений // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2006. Т. 1. № 1. С. 147-155.
  22. Неверова О.А., Колмогорова Е.Ю. Древесные растения и урбанизированная среда. Экологические и биотехнологические аспекты. Новосибирск: Наука, 2003. 222 с.
  23. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1991. 151 с.
  24. Ладонин Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах – проблемы и методы изучения // Почвоведение. 2002. № 6. С. 682-692.
  25. Сысо А.И. Закономерности распределения химических элементов в почвообразующих породах и почвах Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. 274 с.
  26. Šmejkalová M., Mikanová O., Borůvka L. Effects of heavy metal concentrations on biological activity of soil micro-organisms // Plant, Soil and Environment. 2003. Vol. 49. Iss. 7. P. 321-326. DOI: 10.17221/4131-PSE
  27. Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach // Water Research. 2020. Vol. 14. Iss. 8. P. 975-1001. DOI: 10.1016/0043-1354(80)90143-8
  28. Sajad M.A., Khan M.S., Bahadur S. et al. Nickel Phytoremediation Potential of Some Plant Species of the Lower Dir, Khyber Pakhtunkhwa, Pakistan // Limnological Review. 2020. Vol. 20. Iss. 1. P. 13-22. DOI: 10.2478/limre-2020-0002
  29. Fuling Zhang, Guangchao Cao, Shengkui Cao et al. Characteristics and Potential Ecological Risks of Heavy Metal Content in the Soil of a Plateau Alpine Mining Area in the Qilian Mountains // Land. 2023. Vol. 12. Iss. 9. № 1727. DOI: 10.3390/land12091727
  30. Shicheng Xie, Tian Lan, An Xing et al. Spatial distribution and ecological risk of heavy metals and their source apportionment in soils from a typical mining area, Inner Mongolia, China // Journal of Arid Land. 2023. Vol. 15. Iss. 10. P. 1196-1215. DOI: 10.1007/s40333-023-0109-1
  31. Zhaotong Fang, Chunyu Hua, Jingyu He et al. Pollution assessment and source apportionment of heavy metal(loid)s in soil of Huangshui River basin, Qinghai Province, China // Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. 2023. Vol. 37. Iss. 12. P. 4843-4855. DOI: 10.1007/s00477-023-02544-8
  32. Kilavi P.K., Kaniu M.I., Patel J.P., Usman I.T. Assessment of Heavy Metal Pollution in Soil and Associated Risks in the Environs Adjacent to a Heavy Mineral Sand Mine on the South Coast of Kenya // Water, Air, & Soil Pollution. 2023. Vol. 234. Iss. 12. № 748. DOI: 10.1007/s11270-023-06751-5
  33. Naz R., Khan M.S., Hafeez A. et al. Assessment of phytoremediation potential of native plant species naturally growing in a heavy metal-polluted industrial soils // Brazilian Journal of Biology. 2024. Vol. 84. DOI: 10.1590/1519-6984.264473
  34. Khotimah N.N., Rozirwan, Putri W.A.E. et al. Bioaccumulation and Ecological Risk Assessment of Heavy Metal Contamination (Lead and Copper) Build Up in the Roots of Avicennia alba and Excoecaria agallocha // Journal of Ecological Engineering. 2024. Vol. 25. Iss. 5. P. 101-113. DOI: 10.12911/22998993/185716
  35. Ramírez A., García G., Werner O. et al. Implications of the Phytoremediation of Heavy Metal Contamination of Soils and Wild Plants in the Industrial Area of Haina, Dominican Republic // Sustainability. 2021. Vol. 13. Iss. 3. № 1403. DOI: 10.3390/su13031403
  36. Pawlowsky-Glahn V., Buccianti A. Compositional Data Analysis: Theory and Applications. Wiley, 2011. 400 p.
  37. Федоров-Давыдов Д.Г., Давыдов С.П., Давыдова А.И. и др. Термическое состояние почв Северной Якутии // Криосфера Земли. 2018. Т. 22. № 3. С. 52-66. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2018-3(52-66)
  38. Дягилева А.Г. Устойчивость к химическому загрязнению криоземов Западной Якутии: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Якутск: Научно-исследовательский институт прикладной экологии Севера Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова, 2015. 22 с.
  39. Mingshi Wang, Qiao Han, Chenlu Gui et al. Differences in the risk assessment of soil heavy metals between newly built and original parks in Jiaozuo, Henan Province, China // Science of The Total Environment. 2020. Vol. 676. P. 1-10. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.03.396
  40. Abliz A., Qingdong Shi, Abulizi A. Contamination Status and Health Risk Assessment of Soil Heavy Metals in the Northern Slope of Eastern Tianshan Mountains Industrial Belt in Xinjiang, Northwest China // Forests. 2022. Vol. 13. Iss. 11. № 1914. DOI: 10.3390/f13111914
  41. Bortey-Sam N., Nakayama S.M.M., Akoto O. et al. Ecological Risk of Heavy Metals and a Metalloid in Agricultural Soils in Tarkwa, Ghana // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2015. Vol. 12. Iss. 9. P. 11448-11465. DOI: 10.3390/ijerph120911448
  42. Легостаева Я.Б., Гололобова А.Г. Особенности распределения микроэлементов в почвах фоновых и импактных зон на участках алмазодобычи на Северо-Западе Сибирской платформы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 9. С. 142-153. DOI: 10.18799/24131830/2021/9/3364
  43. Ягнышев Б.С., Ягнышева T.A., Зинчук M.H., Легостаева Я.Б. Экология Западной Якутии (геохимия геоэкосистем: состояние и проблемы). Якутск: Изд-во Якутского научного центра СО РАН, 2005. 430 с.
  44. Зинчук Н.Н. О геохимических особенностях разновозрастных образований алмазоперспективных территорий // Отечественная геология. 2023. Т. 1. С. 46-69. DOI: 10.47765/0869-7175-2023-10004
  45. Эрлих X. Жизнь микробов в присутствии тяжелых металлов, мышьяка и сурьмы. М.: Мир, 1981. С. 440-469.
  46. Эльбекьян К.С. Экологическая и экспериментальная характеристика токсичности тяжелых металлов и оценка возможного антитоксического механизма: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Ставрополь: Ставропольская государственная медицинская академия Федерального агенства по здравоохранению и специальному развитию, 2008. 35 с.
  47. Ortiz D.F., Kreppler L., Speiser D.M. Heavy metal tolerance in the fission yeast requires an ATP‐binding cassette‐type vacuolar membrane transporter // The EMBO Journal. 1992. Vol. 11. Iss. 10. P. 3491-3499. DOI: 10.1002/j.1460-2075.1992.tb05431.x
  48. Vatamaniuk O.K., Mari S., Yu-Ping Lu, Rea P.A. Mechanism of Heavy Metal Ion Activation of Phytochelatin (PC) Synthase: blocked thiols are sufficient for pc synthase-catalyzed transpeptidation of glutathione and related thiol peptides // The Journal of Biological Chemistry. 2000. Vol. 275. № 40. P. 31451-31459. DOI: 10.1074/jbc.M002997200
  49. Choi Y.-E., Harada E., Wada M. et al. Detoxification of cadmium in tobacco plants: formation and active excretion of crystals containing cadmium and calcium through trichomes // Planta. 2001. Vol. 213. Iss. 1. P. 45-50. DOI: 10.1007/s004250000487
  50. Лукичева А.Н. Возможности использования крупномасштабных геоботанических карт при геологическом картировании (на примере северо-востока Сибирской платформы) // Геоботаническое картографирование. 1965. С. 32-39.
  51. Ермаков В.В., Тютиков С.Ф., Сафонов В.А. Биогеохимическая индикация микроэлементозов. М.: Российская академия наук, 2018. 386 с.
  52. Атабаева С.Д. Некоторые механизмы детоксикации тяжелых металлов в растениях // Биотехнология. Теория и практика. 2006. № 2. С. 32-43.

Похожие статьи

Геометрические модели типовых сложноструктурных блоков уступов
2026 Б. Р. Ракишев, А. И. Едильбаев, А. С. Сакабеков, А. А. Орынбай, Н. А. Мекебай, Т. С. Ибырханов
Реагентная очистка фторсодержащих сточных вод перерабатывающей промышленности
2026 Ю. Д. Пересунько, А. А. Писарева, С. В. Азопков, Е. Н. Кузин, Н. Е. Кручинина
Исследование особенностей формирования удароопасности в зонах тектонических нарушений Хибинских месторождений
2026 И. И. Багаутдинов, А. Н. Шабаров
Трехмерное моделирование напряженно-деформированного состояния и анализ стабильности породного массива при строительстве подземной исследовательской лаборатории
2026 В. Н. Татаринов, В. С. Гупало, Д. Ж. Акматов, А. И. Маневич, Р. В. Шевчук, И. В. Лосев, А. А. Камаев