Результаты экологической выборки в Казахстане: тяжелые металлы в отложениях и в почве Marek Šír
Университет химии и технологии, Прага Факультет экологической химии
Область исследования, введение • Оценка и обсуждение данных, связанных с загрязнением почвы и отложений тяжелыми металлами. • Примеры почв и отложений были получены в ходе выездов на места, проведенных в Казахстане в августе 2013 года и в июле 2014 • Сбор образцов - часть проекта „Расширение прав и возможностей гражданского общества в Республике Казахстан по улучшению химической безопасности “
1 Balkhash – metallurgical plant, (city, dacha area, lake, surroundings) 2
2 Stepnogorsk - processing plant
3 Glubokoye - disposal plant of metalurgical slag 6
8
3
4 Darial - former military base
5 Ortaderizin - former military base 9
1 4
6 Temirtau - chemical tailings pond 5 7
7 Balkhash – background
8 Dubogalinskoe - background 9 Shabanbai Bi - background
Процедуры сбора образцов и аналитические методы • Образцы обычно берут как смесь образцов, сформированную несколькими отдельными частями образца • Репрезентативная часть была собрана в полиэтиленовые контейнеры, помещенные в полиэтиленовые мешки – гомогенизация, квартование • Концентрация сухого вещества • AAS – As, Cd, Cr, Cu, Pb, Zn • Анализатор AMA - Hg
Правовые стандарты Концентрации загрязняющих веществ в образцах сравнивались с: • Казахстанскими гигиеническими нормативами для почв - Стандарты загрязнения почв (созданные 29 ноября, 1997 года), против которых проводилось сравнение концентрации загрязняющих веществ в образцах • Концентрация загрязняющих веществ сравнивалась с RSL УРС (Уровнями Регионального Скрининга) – В случае превышения УРС необходимо дальнейшее изучение или удаление загрязнения. • Прочие вспомогательные критерии - критерии загрязнения почвы, наземных вод и воздуха – в соответствии с методологическим руководством Чешского Министерства Экологии (от 31 июля, 1996 г)
Правовые стандарты для почв
Казахстанские гигиенические нормативы для почвы
Лимиты уровней загрязнения – УРС на индустриальных территориях ( Согласно АООССША (USEPA) Лимиты уровней загрязнения – УРС других территорий (согласно АООССША (USEPA)
свинец
кадмий
медь
хром (шестивале нтный )
Хром (всего)
32
0,5
3,0
0,05
6,0
цинк
мышьяк
ртуть
2,0
2,1
800
800
41000
5,6
310000
2,4
23000
0,61
43
400
70
3100
0,29
10
УРС разработаны с использованием параметров подверженности и факторов, представляющих максимальную обоснованную хроническую подверженность. Такая подверженность основывается на прямом контакте с целевыми элементами. УРС разработаны АООССША (Агентство охраны окружающей среды США) для некоторых элементов, имеющих регистрационный номер CAS. Если УРС превышены, то необходимо провести дальнейшее исследование или удаление загрязнения.
Критерии загрязнения почвы, грунтовых вод и воздуха критерий
свинец
кадмий
A
80
B
250
C – жилая территория
C – территория отдыха
C – промышленная территория
• •
•
хром ( всего)
медь
0,5 10
70 500
20 300
450
600
500
Мышьяк
150 1500
500
25 1000
30
0,4
65
2,5
70
10
100
15
140
20
3000 1000
1500
Ртуть
2500 800
30 800
130
Цинк
5000
A – превышение критерия A, которое считается экологическим загрязнением, за исключением территорий с природно высокими уровнями целевых веществ. B – превышение критерия B, которое считается экологическим загрязнением, способным оказать негативное влияние на здоровье человека и окружающую среду. Необходимо собрать дополнительные данные. C – Превышение критерия C, которое считается экологическим загрязнением, потенциально представляющим значительный риск для здоровья человека и окружающей среды. Для оценки значительности загрязнения требуется оценка риска.
Metallurgic works
Hot spots
Dacha and residential area
Балхаш Код образца BAL 1/2
BAL 1/5
BAL 1/6
BAL 1/7
BAL 1/8
BAL 1/9 BAL 1/10 BAL 1/11
место сбора
материал образца, подготовка
City, small rocky hill near east to Balkhash Mining-andMetallurgical Integrated Works (BGMK)
Sandy soil upper layer, light brown and dry, homogenization
Городской пригород. Старые дома, находятся рядом и к северу от Балхашского металлургического комбината (BGMK)
Серо-бурая почва, сухой образец. Спорадические включения минералов,. Гомогенизация
Южный городской сельский пригород . К югу от балхашского металлургического комбината (BGMK).
Буро-черная почва с обильным включением корней, растений , верхний слой отличается, гомогенизация
Южный сельский пригород, пастбище ближе к заводу .
Песчаная глинистая черная осадочная порода, гомогенизация
К югу от Балхашского металлургического комбината (BGMK). Пляж рядом с каналом электростанции l.
Песчаная черная осадочная порода, гомогенизация.
Южный сельский пригород. Дача рядом с электростанцией.
почва
К востоку от города Балхаш, берег озера Южный берег озера
Свинец
Кадм ий
Медь
Хром
1622
9,7
3593
7,8
4182
22,9
3394
35,9
мышья к
Ртуть
911,1
242,5
0,558
3089
354,0
0,901
Цинк
<LOD
481,0
3,2
700,6
2,2
243,9
0,230 <LOD
251,3
2,6
45,9
3,1
212,6
0,139 <LOD
218,5
1,4
454,4
3,0
153,1
468,0
5,5
678,7
8,7
443,3
Светло- коричневая почва, гомогенизация
420,2
3,0
1283
13,0
259,1
песчаная осадочная порода
175,8
1,4
194,7
7,4
181,6
0,105 <LOD
0,202 <LOD 0,180 <LOD
BAL 1/13
Дачный массив, берег озера
почва
666,1
11,7
1129
14,6
1012
BAL-GR23/1
Дачный массив, восток залива озера
светло- коричневая почва , гомогенизация
125,5
1,1
95,6
20,3
357,9
BAL-GR-
дачный массив , к югу от
Светло- коричневая,
0,084 <LOD
<LOD
<LOD 0,042 <LOD
Код образца BAL-HOTGR-1
место сбора
материал образца, подготовка
Близко к сбросу из пруда- отстойника Балхашского комбината
почва
Под прудом – отстойником комбината
почва
рядом со сбросом из прудом – отстойником комбината
Почва
под прудомотстойником комбината
Почва
BAL-HOTSED-1
канал от комбината в пруд- отстойник.
ил
BAL-HOTSED-2
небольшое озеро рядом с прудомотстойником комбината
ил
BAL-HOTGR-2 BAL-HOTGR-3 BAL-HOTGR-4
Свинец
Кадмий
Медь
Хром
Цинк
мышьяк
Ртуть
<LOD 35,7
<LOD
453,4
5,9
20,0
0,048 <LOD
6,2
2,4
10501,7
2,2
316,3
0,034 <LOD
199,2
6,8
50034,2
5,7
749,2
0,148 <LOD
99,7
6,8
13876,5
24,6
484,5
191,6
0,7
55821,1
14,7
238,8
0,045 <LOD 0,127 <LOD
141,7
<LOD
1221,1
4,9
34,4
0,072
Код образца BAL-SED1 BAL-SED2
Бассейн осушения , к югу от сбросного пруда комбината
Черный ил, смесь
берег озера , затопляемая территория.
ил
BAL-SED3
пляж озера.
BAL-SED5
Берег озера.
BAL-SED6
материал образца, подготовка
место сбора
песчаный , черный ил, смесь черный ил, крупнозернистая структура , гомогенизация
Солончаковое болото под сбросным прудом комбината.
ил,квартование, смесь
Заболоченная территория Балхаша , сторона дороги , вдоль берега , ближе к шламоотстойнику
Черный ил, квартование , гомогенизация
BAL-SED14-2
Заболоченная территория Балхаша, берег озера к югу от шламоотстойника
Черный ил, квартование , гомогенизация
BAL-SED14-2
Заболоченная территория Балхаша, канал под шламоотстойником
Серый и бурый ил, гомогенизация
BAL-SED14-1
Свинец
Кадмий
Медь
Хром
Цинк
мышьяк
Ртуть
<LOD 33,1
0,7
102,3
4,6
40,4
0,263
387,6
5,6
675,0
9,8
328,5
143,8
0,113
421,4
6,4
690,9
2,6
284,1
199,9
0,143
360,2
3,5
726,1
3,5
319,5
<LOD
0,094
2241,9
18,2
4684,6
7,2
1339,1
495,4
<LOD
<LOD
317,15
7,26
1828,49
NA
380,02
87,62
<LOD 463,06
2,68
1221,61
NA 335,56
61,88
<LOD 141,65
<LOD
2633,17
NA 454,95
27,69
Disposal site of metalurgic slag
Metallurgic plant
Степногорск и Глубокое Код образца STEP-001
STEP-002
STEP-004SED
STEP-005SED
GLUB-SED-1
GLUB-SED-2
GLUB-P-1
место сбора
материал образца, подготовка
Почво – шламоотстойник , точка 61 граница санитарной зоны, около 1 км от перерабатывающего завода
Глинистая и песчаная почва , квартование, гомогенизация, квартование
почво шламоотстойник , точка 62, граница санитарной зоны около 1 км от перерабатывающего завода
Глинистая и песчаная почва, квартование, гомогенизация, квартование
Река Аксу – север города в направлении перерабатывающего завода
осадочные породы, гомогенизация
Река Аксу - север города, в направлении перерабатывающего завода
Осадочные породы, гомогенизация
Правый берег реки Иртыш, ниже города Глубокое, до шлакоотвала
серые и коричневые , песчаные и глинистые осадочные породы , гомогенизация
Пруд под горой шлака
Коричневые пахучие осадочные породы, гомогенизация
подножье кучи на расстоянии 30-40 m
Свинец
Медь
Хром
Цинк
Кадмий
мышьяк
Ртуть
<LOD 7,51
24,46
37,43
45,30
<LOD
8,31
NA
18,93
48,24
70,05
<LOD
<LOD
108,87
<LOD
<LOD
51,52
75,10
NA
<LOD
NA
175,4
<LOD
56,73
<LOD
244,1
<LOD NA
почва, квартование , гомогенизация
174,12
13,60
278,3
24,62
674,6
<LOD NA
1230,04
21,06
2278,7
45,58
1566
46,31 NA
3518,75
20,57
4837,4
88,29
5691
493,78 NA
GLUB-SED-3
Лагуна до сброса в реку Иртыш под
серые и черные осадочные породы с
14,69 131,45
3,38
380,62
NA 675
9,60
Дариал, Ортадерижин, Темиртау Код образца DAR-SED-01
DAR-SED-02
DAR-SED-03
DAR-01
DAR-02
DAR-03
ORTADER 2
точка отбора
материал образца , подготовка
Свинец
Бывшая военная база Дариал, небольшое озеро около озера Балхаш
Черные осадочные породы , гомогенизация, квартование
Бывшая военная база Дариал, около 30 от берега озера, глубина воды - 3 м
светло кориичневые до серых песчаные осадочные породы , гомогенизация,
Бывшая военная база Дариал, затопляемая яма , возможно бывший дренажный канал
черные осадочные породы, гомогенизация
Бывшая военная база Дариал, заросли тростника на сезонном болоте, на берегу
почваl, гомогенизация, квартование
Бывшая военная база Дариал, отвал, рядом с затопленной ямой
Коричневые и серые песчаные и глинистые почвы , гомогенизация, квартование
117,80
Бывшая военная база Дариал
песчаная и глинистая почва , гомогенизация, квартование
25,01
Бывшая военная база Ортадержин, вне базы
песчаная почва
Хром
Медь
<LOD 3,74
18,88
11,35
<LOD
<LOD 27,28
44,01
43,82
37,72
<LOD
32,3
<LOD
NA
<LOD
NA
<LOD
NA
<LOD
NA
<LOD
NA
<LOD
0,206
141,88
40,76
0,4
NA
47,48
<LOD
<LOD
<LOD
61,42
<LOD
<LOD
Ртуть
26,52
<LOD
<LOD
Мышьяк
26,33
12,08
323,93
Цинк
<LOD
<LOD
14,6
Хром
44,03
15,2
41,9
TEM – CHL 1
TEM – CHL 2
TEM – CHL 3 TEM – CHL 4 TEM – CHL 5 TEM – CHL 6 TEM – CHL 8 TEM – CHL 9 TEM – CHL 10
TEM – CHL 11
TEM – CHL 12
Химический пруд- отстойник карбидного завода , середина пруда –отстойника, рядом с дамбой
Темно серая зола , гомогенизация
рядом с химическим прудомотстойником карбидного завода, болотистый пруд у основания пруда – отстойника
Темно коричневые и серые осадочные породы, гомогенизация
Химический пруд отстойник карбидного завода , северная кромка пруда
Черные и серые осадочные породы, гомогенизация
Химический пруд – отстойник карбидного завода , северная кромка пруда
Черные и серые глинистые осадочные породы с белыми вкраплениями
Химический пруд-отстойник карбидного завода, северная кромка пруда
Черные и серые глинистые отложения
Химический пруд- отстойник карбидного завода Ю южная кромка пруда
Темно-серая глинистая зола, гомогенизация
Химический пруд-отстойник карбидного завода, западная кромка пруда
светло- коричневая глинистая поверхность
Химический пруд-отстойник карбидного завода , западная кромка пруда
Серая и черная, плотная, влажная, гомогенизация
Рядом с химическим прудом – отстойником карбидного завода , запад пруда, вдоль полевой дороги
Светло коричневая слегка влажная почва , слегка желтовато- белая глина , гомогенизация
Рядом с химическим прудомотстойником карбидного завода , болото рядом со стоком в реку около дороги на Темиртау
Серые и черные осадочные породы , илистые, глинистые, частично песчаные. Гомогенизация
Химический пруд-отстойник карбидного завода, середина пруда- отстойника, около восточной дамбы
Серая пыль, смесь
<LOD
2,56
0,16
9,32
<LOD
20,16
0,040 <LOD
8,2
<LOD
3,5
2,9
9,2
0,196 <LOD
7,21
0,55
22,15
<LOD
111,00
7,28 0,52
0,41
2,87
0,30
14,21
<LOD 23,22
<LOD 12,43
<LOD
<LOD
0,116
<LOD <LOD
64,15 <LOD
7,92
0,049 <LOD
94,65
0,034 <LOD
<LOD
<LOD
4,12
<LOD
6,71
0,28 2,96
<LOD 10,78
3,27
46,00
<LOD
8,48
28,36
51,19
<LOD
3,32
<LOD
0,037 <LOD
13,11
10,1
0,008
<LOD <LOD
10,6
14,9
38,3
8,99
<LOD
64,46
0,381 <LOD
<LOD
Фоновые образцы код образца
точка сбора
материал образца, подготовка
Свинец
песчаные иизвестняковые отложения, гомогенизация, квартование
<LOD
BAL-1-SEDREF
рыбацкий поселок Сасикол , часть озера со смешанной соленой и пресной водой
BAL-2-SEDREF
изгиб в самой узкой части озера с пресной водой
песчаные отложения , гомогенизация, квартование
<LOD
Ортадежирин, берег озера Балхаш
Черные песчаные отложения , гомогенизация, квартование
ORTADER 9
DUB-SED-1
DUB-SOIL-1
DUB-SED-2
SHA-P-REF
<LOD
Хром
7,9
<LOD
рядом с берегом озера с правой стороны от пляжа
светло- коричневая глинистая почва , гомогенизация, квартование, посев
13,83
Утиное , сторона озера рядом с Дубоглинским
черные и серые песчаные отложения , гомогенизация,
<LOD
<LOD
15,9
NA
<LOD
NA
<LOD
<LOD
<LOD
NA
<LOD
NA
<LOD
NA
<LOD
NA
27,30
6,59
64,55
<LOD 4,76
31,87
15,63 20,27
<LOD
24,5
<LOD
<LOD
15,76
4,4
4,40
<LOD
Ртуть
21,42
<LOD
<LOD
мышьяк
19,83
<LOD
<LOD
6,31
Цинк
<LOD
3,79
Черные песчаные отложения , гомогенизация, квартование
Темно серая и коричневая глинистая почваl,сухая, гомогенизация, квартование
медь
7,40
на берегу озера с правой стороны от пляжа
Пастбище рядом с Шабанбай би
Кадмий
65,49
1200
900
1085
804 643
Balkhash
600
background
300 36,4
9
6,3 0 Pb
Cu
60
Zn
54,2
40 Balkhash background 20 11,2 5,9
2,9
<0,1
0 Cd
Cr
<1 As
Модель Риска • Риск – интегрированное программное обеспечение для очистки (RISC) - это программное обеспечение, разработанное для оценки риска для здоровья человека на загрязненных территориях. Программное обеспечение может интегрировать до четырнадцати возможных траекторий экспозиции и рассчитать риски, связанные с ними, как канцерогенные, так и не канцерогенные. • Если канцерогенный риск определяется как : – <10-6 – то считается, что нет значительного негативного влияния на здоровье. Если его величина составляет – от 10-6 до 10-4 - в будущем может быть негативное влияние, так что такие факторы необходимо принять во внимание – >10-4 – риск неприемлем, а значит, необходимо незамедлительно принять серьезные меры
• Если индикатор опасности (HQ) : – <1 - считается, что нет значительного негативного влияния на здоровье – >1 – предполагается, что может иметь место потенциальное негативное влияния на здоровье. Необходимо провести дальнейшие исследования для определения всех токсических угроз
Результаты расчета риска для здоровья человека, связанного с содержанием загрязняющих веществ в отобранных образцах – канцерогенный риск
Загрязняющее веществ о
место
концентрация в почве (мг / кг )
образец
траектория экспозиции
проникн овение в почву
Балхаш
Мышьяк
Всего
BAL 1/2
242,5
6,70E-05
3,90E-06
-
7,09E-05
BAL1/5
354,00
9,70E-05
5,70E-06
1,60E-04
2,60E-04
BAL SED 2
143,80
4,00E-05
2,30E-06
-
4,23E-05
BAL SED 3
199,90
5,50E-05
3,20E-06
-
5,82E-05
BAL SED 6
495,40
1,40E-04
8,00E-06
-
1,48E-04
BAL - SED - 14 – 2
Глубокое
контакт с почвой
проникн овение в растител ьность
87,62
2,40E-05
1,40E-06
2,54E-05
BAL - SED - 14 – 2
61,88
1,70E-05
1,00E-06
-
1,80E-05
BAL - SED - 14 – 3
27,69
7,60E-06
4,70E-07
-
8,07E-06
GLUB - P – 1
493,78
1,40E-04
8,00E-06
-
1,48E-04
GLUB - SED – 2
46,31
1,30E-05
7,50E-07
-
1,38E-05
Результаты расчета рисков для здоровья человека, связанные с загрязняющими веществами в отобранных образцах – индикаторы опасности (HQ)
Загрязняюще е веществ о
место
образец
концен трация в почве мг / кг )
Траектория экспозиции проникн овение в почву
мышьяк
Балхаш
Глубокое Свинец
Балхаш
Глубокое
Внешний контакт с почвой
всего проникн овение в растител ьность
BAL 1/2
242,50
1,70E+00
1,00E-01
-
4,60E+00
BAL1/5
354,00
2,50E+00
1,50E-01
BAL SED 2
143,80
1,00E+00
6,00E-02
-
1,06E+00
BAL SED 3
199,90
1,40E+00
8,40E-02
-
1,48E+00
BAL SED 6
495,40
3,50E+00
2,10E-01
-
3,71E+00
BAL - SED - 14 - 1
87,62
6,20E-01
3,70E-02
-
6,57E-01
BAL - SED - 14 - 2
61,88
4,40E-01
2,60E-02
-
4,66E-01
BAL - SED - 14 - 3
27,69
2,00E-01
1,20E-02
-
2,12E-01
GLUB - SED - 2
46,31
3,30E-01
1,90E-02
-
3,49E-01
GLUB - P - 1
493,78
3,50E+00
2,10E-01
-
3,71E+00
BAL1/2
1621,5
9,60E-01
1,90E-02
-
9,79E-01
BAL1/5
4181,60
2,50E+00
4,90E-02
0,00E+00
2,55E+00
BAL1/13
666,10
4,00E-01
7,80E-03
-
4,08E-01
BAL SED 6
2241,90
1,30E+00
2,60E-02
-
1,33E+00
GLUB - SED - 2
1230,04
7,30E-01
1,40E-02
-
7,44E-01
GLUB - P - 1
3518,75
2,10E+00
4,10E-02
-
2,14E+00
4,00E+00
6,70E+00
Выводы • Обнаружено несколько точек с огромным уровнем мышьяка, свинца или меди в почве и иле. Такие уровни содержания загрязняющих веществ представляют значительную угрозу окружающей среде. • Высочайшие уровни концентрации тяжелых металлов обнаружены в: – Иле и почвах под прудами- хвостохранилищами в Балхаше, рядом с берегом озера (медь) – Образец почвы, отобранный рядом со шлакоотвалом в Глубоком (свинец и мышьяк) • В среднем, концентрация свинца, меди, хрома и цинка значительно ниже в фоновых образцах, чем на объектах, на которые повлияла индустриальная деятельность, разность составляет несколько порядков. Кадмий и мышьяк не обнаружены в фоновых образцах.
Выводы • Анализ с использованием программного обеспечения, интегрированного с рисками для чистки (RISC), рекомендованного для некоторых образцов и загрязняющих веществ: – неприемлемый канцерогенный риск или негативные канцерогенное влияние в долгосрочной перспективе ( в случае с мышьяком) – превышенный индекс опасности (HQ). В данном случае имеет место быть потенциальное негативное влияние на здоровье (для свинца и мышьяка) • Необходимо предпринять следующие шаги: – – – –
долгосрочный мониторинг определение миграции загрязнения детальный анализ риска восстановление и очистка
Спасибо за внимание