ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ЗОЛОТОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ДЛЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ЮЖНОЙ ЯКУТИИ
Автор: Потапов Владимир Витальевич, средняя
школа-гимназия № 1, 10 класс
Научный руководитель: Рожков Юрий Филиппович,
к.х.н., зам. директора по НИР Олекминского
заповедника
г. Олекминск, Республика Саха (Якутия)
Введение.
В последние годы повсеместно проявляются отрицательные эффекты антропогенного воздействия человека на окружающую среду, особенно на водные экосистемы. Для Южной Якутии одним из основных источников антропогенных воздействий являются предприятия золотодобывающей промышленности. Все золотодобывающие предприятия оказывают отрицательное воздействия на наземные и водные экосистемы, находящиеся в зоне их влияния. В случае водных экосистем это:
- отрицательные воздействия на гидробионтов взвешенных веществ, нарушающих процессы дыхания и фотосинтеза, затрудняющих движение.
- токсическое воздействие тяжелых металлов, которые попадают в воду вместе со взвешенными веществами.
- токсическое воздействие компонентов технологии цианирования и кучного выщелачивания - цианидов и формалина, которые являются сильнейшими ядами.
По оценкам Д.Д.Саввинова (2000) нарушения ландшафтов и почвенного покрова в наиболее измененной горными работами части Алданского золотоносного района охватывают свыше 700 кв. км. Это составляет 67 % от используемой площади. Ежегодно нарушается от 3000 до 10000 га площади лесов и лугов.
На Алданский промышленный район приходится около 10% нарушенных и нерекультивированных земель всей Якутии, хотя площадь улуса не превышает 5 % от всей территории республики.
Кроме нарушения ландшафтов, почвенного покрова, гидробиоценозов происходит не менее опасное, хотя и менее заметное явление - биакуумуляция токсических тяжелых металлов сосудистыми растениями, мхами , грибами, водорослями. Металлы попадают вместе с золотосодержащими породами на поверхность земли, в воду. По пищевым цепям эти токсичные элементы могут попасть в организмы животных и человека и вызвать их отравление и смерть.
Огромных масштабов достигло загрязнение водных экосистем. По данным Росгидромета (табл. 1) за период с 1994 по 1999 гг. в бассейн р. Алдан поступило 66,3 млн. куб. м сточных вод, из которых 38 млн. куб.м не очищенных, 661 т взвешенных веществ, 5,7 т ионов железа. С 1994 по 1998 гг в воду р. Алдан попало 1008 кг цианидов, 127 кг ионов цинка, 37 кг ионов меди, 466 т сульфатов. Подобное количество загрязняющих веществ способно многократно убить все живое в реке, даже изменить её гидрохимический режим.
Цель работы: дать комплексную оценку отрицательного антропогенного воздействия предприятий золотодобычи на состояние водных экосистем Южной Якутии.
При выполнении работы решались следующие задачи:
1. Проведено сравнение химико-биологического состояния эталонных (водотоки Олекминского заповедника), ненарушенных (верховья р. Алдан) и нарушенных (среднее течение р. Алдан) водных экосистем;
2. Дана оценка состояния различных звеньев гидробиоценозов: фитопланктона, зоопланктона, зообентоса, ихтиофауны, находящихся в условиях антропогенных воздействий различной интенсивности .
3. Прослежен путь, по которому передается антропогенное воздействие от низщих звеньев пищевой цепи (фитопланктон, зоопланктон) к высшим звеньям (ихтиофауна).
Настоящая работа является продолжением работы, выполненной в 1999-2000 гг.
Практическая значимость: полученные данные могут быть использованы при изучении качества воды, продуктивности и т.д., при сравнении их с данными, полученными в антропогенных ландшафтах.
Новизна исследований: впервые проведено сравнение состояния водных экосистем находящихся в условиях антропогенных воздействий (Алданский улус) и эталонных водных экосистем (Олекмиинский заповедник), прослежен путь передачи антропогенных воздействий по звеньям пищевой цепи от фитопланктона до ихтиофауны.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.
Материалом для работы послужили данные, полученные во время третьей, четвертой и пятой экологической школы - лагеря «Экос», собранные моим научным руководителем Рожковым Ю.Ф. во время экспедиции в бассейне р. Алдан, данные гидрометеослужбы, осуществляющей экологический мониторинг в бассейне р. Алдан.
В Алданском улусе находятся основные золотодобывающие предприятия Якутии. В последние годы в связи с экономическим кризисом практически прекращена добыча золота объединениями «Куларзолото», «Индигирзолото», «Джугджурзолото».
Вся площадь развития золотоносных россыпей и золоторудной минерализации, ограниченная с юга р. Б.Нимныр, с востока - р. Прав. Ыллымах - Бол. Ыллымах, с запада и севера р.Алдан получила название Центрально-Алданский золотоносный район (1). Кроме того, было открыто еще несколько золотороссыпных районов: Верхне - Амгинский (2), Тыркандинский (4), Иджекский (3), Эвотинский (6), Учурский (5) (нумерация по рис.1). Все они расположены в бассейне р. Алдан и сброс всех сточных вод предприятий золотодобычи осуществляется также в бассейн этой реки.
В качестве эталонных экосистем были выбраны точки в бассейне р. Олекма (шесть точек). В качестве ненарушенных точек в бассейне р. Алдан были выбраны точки, расположенные в верховьях р. Алдан, где добыча золота в настоящее время не ведется . Оценка антропогенных воздействий предприятий золотодобычи на экосистемы проводилась в бассейне р. Алдан. Было обследовано более 300 км в верхнем и среднем течении реки от устья р. Унгра до п. Хатыстыр. В пределах этого отрезка реки расположены основные притоки, где ведутся старательская добыча золота : рр. Амедичи, Б. и М. Нимныр, Нимгыркан, Инагли. Проведены отборы проб в семи пуктах.
Для сбора информации использовали следующее оборудование :
1. Водный рН - метр - для измерения кислотности воды.
2. Водный еН - метр - для измерения электропроводности воды.
3. Водный термометр - для измерения температуры воды.
4. Ионселективные электроды для определения концентрации ионов натрия, нитратов, хлора.
5. Планктонные сети и скребок для отбора проб зоопланктона и зообентоса.
6. Мембранные фильтры для подготовки проб фитопланктона.
В работе были использованы общепринятые методы (Семенов А.Д. ,1977 ; Абакумов В.А. ,1985 )
Пробы отбирались в поверхностном слое воды.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ:
ВЫВОДЫ.
1. Вода основных водотоков бассейна р. Олекма и Алдан характеризуется незначительными величинами стока органического вещества (в пределах 2,0-4,0 т / кв.км) и окисляемости (бихроматной и перманганатной). Это обусловлено тем, что долины основных рек заповедника расположены на слабопромываемых, кристаллических породах, имеют низкую биологическую продуктивность. Более высокое содержание в воде р. Алдан по сравнению с р. Олекма ионов меди и цинка связано с геохимическими аномалиями в районе. ( Табл. 2). По химическому составу вода р. Алдан и его притоков также как вода р. Олекма и её притоков – гидрокарбонатно-кальциевая (по классификации О.А. Алекина ), в основном, малой минерализации (годовая минерализация 50-100 мг/л) (Табл. 3).
2. Кислотность воды (рН) также имеет важное значение для функционирования водной биоты. В речных водах этот показатель колеблется от 6.6 до 8.1.и подвержен сезонным колебаниям. Однако можно отметить, что в воде р. Олекма и в ненарушенных точках бассейна р. Алдан (район устьев рек Унгра,Чуга, Яннах рН близко к нейтральной (6.6-7.2), а точках подверженных антропогенным воздействиям вода приобретает слабощелочную реакцию за счет вымывания ионов из сбрасываемых сточных вод и коренных пород (7.6-8.1) (Табл. 3). В целом же по гидрохимическому составу поверхностные воды бассейнов этих двух рек очень близки, что объясняется близкими условиями их формирования (на кристаллических породах в предгорьях Станового хребта).
3. Фитопланктон реагирует на загрязнение сточными водами золотодобывающих предприятий двояко. С одной стороны, взвешенные вещества затрудняют проникновение света в толщу воды, что приводит к подавлению фотосинтеза фитопланктона. С другой стороны, осевшие взвешенные вещества содержат значительное количество биогенных элементов и микроэлементов, способствующих антропогенному евтрофированию. Поэтому, в период между сбросами загрязняющих веществ наблюдается увеличение как численности, так и биомассы фитопланктона в зоне влияния сточных вод.
Во время проведения исследований 2000 года мы отметили, что численность и биомасса фитопланктона в бассейне рек заповедника, в фоновых точках, где отсутствует влияние золотодобывающих предприятий (район устьев рек Унгра и Чуга) в 5-10 раз меньше, чем в точках, подверженных загрязнению (табл. 4, рис.2).
При сравнении
видового состава фитопланктона только в
точках, подвергающихся загрязнению сточными водами отмечено развитие
сине-зеленых водорослей, являющихся индикаторами антропогенного евтрофирования
водоемов: Anabaena aequalis Borge,
Oscillatoria planctonica Wołosz. O. subtilissima Kütz, Gloeocapsa
haematodes Kütz.
4. Зоопланктон находится в угнетенном состоянии в зоне влияния предприятий золотодобычи. Общая численность и биомасса зоопланктона в эталонных и ненарушенных гидробиоценозах (р. Олекма и р. Амга) на два порядка величин выше этих показателей в точках, подверженных антропогенному воздействию ( сравните - общая численность и биомасса для р. Амга составляет 5000 экз./м3 и 442 мг/м3 соответственно, а для точки в районе устья р. Инагли 150 экз./м3 и 5,42 мг/м3 соответственно) (Табл. 5, рис.4). При этом происходит не просто уменьшение количества организмов, но и обеднение видового состава зоопланктона за счет выпадение отдельных, наиболее чувствительных к загрязнению видов. В первую очередь это касается организмов - фильтраторов, у которых взвешенными веществами забивается фильтрационный аппарат и они погибают. В шести из семи проб р. Алдан совершенно отсутствуют веслоногие рачки. Таким образом, в зоне влияния золотодобывающих предприятий наблюдается угнетение зоопланктонных сообществ, составляющих основу кормовой базы рыб.
5. Донная фауна является чувствительным индикатором условий среды обитания и качества природных вод. С изменением качества воды происходит смена доминирующих групп. Комплекс донных животных, включающий личинки поденок, веснянок и хирономид, заменяется личинками хирономид и брюхоногими моллюсками. Это приводит к снижению биомассы по сравнению с контролем. Сокращается видовое разнообразие, что свидетельствует о выпадении из экологических систем отдельных трофических группировок. Подобные изменения зообентоса нами отмечены в районе устья р. Инагли, Б.Нимныр. Нимгыркан. Особенно ярко это видно в районе устья р. Инагли, в долине которой идет интенсивная добыча россыпного золота и платины. Выше устья р. Инагли зообентос представлен хирономидами, олигохетами, поденками, ручейниками и моллюсками. Тогда как ниже устья р. Инагли зообентос значительно обеднен и в пробах встречаются только наиболее устойчивые к загрязнению организмы – олигохеты и хирономиды. Биомасса зообентоса в этой точке почти в десять раз ниже (табл. 9).
6. Рассмотренные выше изменения в составе и структуре различных звеньев гидробиоценоза, вызванные сточными водами золотодобывающих предприятий, прямым образом влияют на ихтиофауну р. Алдан. Она находится в угнетенном состоянии. По материалам сотрудника управления «Якутрыбвод» Ю.Д. Павлова (1967) в результате загрязнения бассейна верхнего течения р. Алдан сточными водами предприятий треста «Алданзолото», наблюдалось постоянное сокращение вылова рыб. Если в 1940 г. только торговые организации заготовляли 75 т рыбы, то в 1963 г. вылов составил 31 т, в 1964 г. около 10 т. В настоящее время не только прекращен промышленный лов рыбы в р. Алдан, но многие виды рыб вообще перестали встречаться в реке. Особенно это касается бентосоядных рыб, таких как сибирский сиг, сиг валек. Выпадение таких ценных видов рыб происходит из-за обеднения кормовой базы, из-за токсического и механического воздействия взвешенных веществ, являющихся основным компонентом сточных вод золотодобывающих предприятий.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАБОТЫ.
Таким образом, несмотря на то, что гидрохимический состав вод бассейнов рек Олекма и Алдан сходен, но антропогенное воздействие предприятий золотодобычи привело к коренным изменениям всех структурных звеньев водных экосистем: фитопланктона, зоопланктона, зообентоса, ихтиоценоза. Дальнейшее использование высокотоксичных технологий выделения золота из пород (цианидов натрия, формальдегида) приведет к еще большим нарушениям гидробиоценозов и в конечном итоге приведет к отравлениям и смерти человека, находящегося на вершине пищевой пирамиды и потребляющего продукция других звеньев водных экосистем. На примере предприятий золотодобывающей промышленности показано, что техногенные воздействия поражают все звенья водной экосистемы и конечный итог – гибель рыб обусловлена поражением зоопланктона, зообентоса, изменением структуры фитопланктона.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
Абакумов В.А. Руководство по гидробиологическому анализу поверхностных вод суши. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1985 г.- 250 стр.
Зенин А.А., Белоусова Н.В. Гидрохимический словарь. Ленинград. Гидрометеоиздат 1988 г. – 240 стр.
Саввинов Д.Д. Загрязнение природной среды севера при промышленном освоении (на примере Якутии) // Наука и образование .-2000, №1, С. 103-106.
Семенов А.Д. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши.
Ленинград. Гидрометеоиздат 1977 г. – 541 стр.
Таблица 1
Масштабы антропогенной нагрузки в бассейне р. Алдан за период 1994-1999 гг.
|
Год |
Поступление сточных вод (тыс.м3) |
Взвешен.в-ва (т) |
Fe (т) |
Сульфаты(т) |
Сu (т) |
Zn (т) |
Цианиды (кг) |
Нефтепродукты(т) |
|
|
Очищенных |
Не очищенных |
||||||||
|
1999 |
3259,6 |
3247,3 |
67,715 |
0,71 |
|
|
|
|
0,132 |
|
1998 |
467,7 |
8318,7 |
28,288 |
0,49 |
47,05 |
0,005 |
0,024 |
10,2 |
|
|
1997 |
745,3 |
9084,2 |
70,601 |
0,77 |
58,17 |
0,009 |
0,040 |
5,8 |
0,084 |
|
1996 |
8268,7 |
6076,0 |
160,150 |
0,99 |
79,90 |
0,011 |
0,032 |
9,1 |
0,154 |
|
1995 |
4908,9 |
7455,4 |
161,575 |
1,24 |
145,05 |
0,011 |
0,031 |
429,5 |
0,113 |
|
1994 |
11691,7 |
3812,7 |
172,330 |
1,50 |
136,20 |
|
|
553,5 |
0,100 |
|
Всего |
29341,9 |
37994,3 |
660,659 |
5,70 |
466,37 за 5 лет |
0,037 |
0,127 |
1008,1 |
0,583 за 5 лет |
Рис 1. Основные золотоносные районы бассейна р.Алдан.
Таблица 2.
Окисляемость органического вещества и сток микроэлементов на водосборной площади водотоков заповедника (среднегодовые показатели, мг/л по данным Гидрохимического атласа СССР,1990 )
|
Показатель |
река Олекма |
река Алдан |
|
Бихроматная окисляемость, мг /л |
20.0 - 30.0 |
20.0 - 30.0 |
|
Цветность |
10.0 - 15.0 |
25.0 – 50.0 |
|
Сток органического в-ва, т/кв.км. |
2.0 - 4.0 |
2.0 - 4.0 |
|
Сток, кг/кв.км. в год, ионов бора |
0 - 2.0 |
0 - 2.0 |
|
Фтора |
30.0 - 40.0 |
30.0 - 40.0 |
|
Меди |
0.5 - 1.0 |
1.0 - 2.0 |
|
Цинка |
4.0 - 6.0 |
6.0 - 10.0 |
|
Марганца |
2.0 - 4.0 |
2.0 - 4.0 |
|
Никеля |
0.2 - 0.4 |
0.2 - 0.4 |
|
Ванадия |
0 - 0.1 |
0 - 0.1 |
|
Молибдена |
0 - 0.1 |
0 - 01 |
Таблица 3.
Гидрохиимия бассейна рек Алдан и Олекма (июль-август,2000 г.)
|
Название точки отбора проб |
Тводы, °С |
РН |
Минерализация Мг/л |
Na, мг/л |
Сl, мг/л |
NO3, мг/л |
|
|
10 км ниже устья р. Унгра |
18,1 |
7,0 |
100 |
0,32 |
19,5 |
0,034 |
|
|
100 м ниже устья р. Яннах |
19,8 |
7,2 |
110 |
0,35 |
70,7 |
0,022 |
|
|
100м ниже устья р. Чуга |
21,0 |
7,2 |
115 |
0,23 |
22,4 |
0,156 |
|
|
100 м ниже устья р.Б. Нимныр |
19,8 |
7,6 |
130 |
0,07 |
33,1 |
0,018 |
|
|
100 м -.-.-. р. Нимгыркан |
21,5 |
7,9 |
100 |
0,23 |
35,4 |
0,049 |
|
|
100м выше устья р. Инагли |
21,6 |
7,5 |
132 |
0,15 |
35,4 |
0,043 |
|
|
100 м ниже устья р. Инагли |
20,0 |
8,1 |
106 |
0,29 |
41,6 |
0,419 |
|
|
Правый берег Чары |
19,5 |
6,8 |
97,0 |
0,11 |
82,0 |
0,005 |
|
|
Левый берег Чары |
19,9 |
6,6 |
87,0 |
0,22 |
85,0 |
0,008 |
|
|
Олекма |
21,0 |
7,0 |
110,0 |
0,18 |
70,0 |
0,004 |
|
