6 курс / Нефрология / Чиглинцев_Структура_и_состав_мочевых_камней_2010

сульфидных месторождениях палеоокеанического происхождения, вторичных концентраций никеля на ультрамафитовых породах, марганца – на силикатно- и карбонатно-марганцевых проявлениях

[Сигов, 1969].

Таким образом, на территории Челябинской области распространены весьма гетерогенные и разновозрастные геологические объекты, каждый из которых характеризуется особым природным геохимическим фоном. Взаимное расположение таких объектов определяет структуру естественного геохимического поля территории области.

Наиболее контрастными геохимическими аномалиями, в разы и даже на порядок превышающими кларковые значения для соответствующих пород, характеризуются области распространения сульфидных, а среди них – колчеданных и высокосульфидизированных эпитермальных месторождений. Типичными элементамииндикаторами этих месторождений являются медь, цинк, свинец, мышьяк, ртуть, барий. Области распространения щелочных пород и проявлений ниобия, связанных с ними, обычно аномальны по содержаниям стронция, радиоактивных элементов. Последние также, совместно с бериллием, характерны для природных аномалий гранитоидов. Ультрамафиты и заключенные в них проявления хромитов характеризуются повышенными содержаниями никеля.

Однако, природные аномалии по масштабам несопоставимы с техногенными. Отработка месторождений и обогащение горнорудного сырья приводит к переводу в подвижную форму тех элементов, которые входят в состав неустойчивых в атмосферных условиях минералов, к которым, прежде всего, относятся сульфиды. Этот класс минералов составляет основной объем колчеданных руд, но значительные содержания сульфидов фиксируются и в других генетических типах эндогенных и некоторых осадочных (угольных, сидеритовых) месторождений, при отработке которых в результате окисления сульфидов могут возникать высококонтрастные техногенные аномалии цветных металлов, ртути, селена и других потенциально токсичных элементов [Емлин, 1997].

В Челябинской области разведано более 300 месторождений минерального сырья, добычей и переработкой которого занимается около 200 предприятий. Железные руды сосредоточены в 24 разведанных месторождениях с суммарными запасами 832 млн. тонн

50

(80% – сидеритовые руды). В области разведано 9 медноколчеданных месторождений (5 эксплуатируются, 2 – в стадии подготовки к освоению, 2 – в госрезерве) с суммарными запасами руды в 104 млн. тонн. Запасы и ресурсы на двух месторождениях меднопорфировых руд составляют 900 млн. тонн. Запасы золота сосредоточены в 6 рудных и 42 россыпных месторождениях. Месторождения и проявления титана, марганца в настоящее время не разрабатываются, но активно осваиваются месторождения хромитовых руд. Из нерудных полезных ископаемых широкое распространение имеют: горнорудное сырье (графит, каолин, тальк), горнохимическое сырье (барит, фосфориты), сырье для металлургии (известняки флюсовые, кварциты, магнезиты). В области добывается 95% российского графита, 95% магнезита (на крупнейшем в мире Саткинском месторождении), 71% металлургического доломита, 70% талька. Здесь находится единственные в России крупное месторождение каолиновых глин – Журавлиный Лог. На территории области расположено крупнейшее в Европе Коелгинское месторождение белого мрамора, а также имеются неограниченные запасы строительного камня и песка, кирпичных глин, облицовочного камня с широкой цветовой гаммой и разнообразным рисунком [Челябинская область, URL…].

С металлогенической зональностью и многочисленными месторождениями минералов связана высокая и неоднородная насыщенность водоисточников и почв Челябинской области микроэлементами. Их доступность для человека обеспечивается сложными сочетаниями как естественных (растворение, выветривание, поглощение биотой и накопление в цепях питания), так и антропогенных (добыча и переработка полезных ископаемых, промышленное загрязнение, сельскохозяйственная обработка земель) процессов.

3.3. Водные ресурсы

Челябинская область расположена на водоразделе бассейнов трех рек – Волги (71% стока), Оби (19%) и Урала (10%). Бассейн р. Кама (приток Волги) представлен реками горной западной части области: Уфа, Ай, Юрюзань, Сим. Большая часть территории области относится к бассейну р. Тобол (приток Оби), куда входят реки: Уй, Увелька, Тогузак, Синара, Теча, Аят, а также главная вод-

51

ная артерия г. Челябинск – р. Миасс. Бассейн р. Урал представлен самой рекой и ее притоками: Малый и Большой Кизил, Караганка и др. Из протекающих по территории области 3602 рек большинство маловодны, 90% относятся к очень малым – длиной менее 10 км; 17 рек имеют протяженность свыше 100 км. Речные воды характеризуются слабой (до 200 мг/л) и средней (до 500 мг/л) минерализацией, что в сочетании с низкой мутностью позволяет использовать их без очистки во многих отраслях народного хозяйства. В области создано 491 гидротехническое сооружение, из которых 32 – водохранилища с объемом свыше 10 млн. м3. Наиболее крупные из них: Аргазинское и Шершневское (р. Миасс), Южноуралькое (р. Увелька), Троицкое (р.Уй), Верхнеуралькое и Магнитогорское (р. Урал) [Андреева и др., 1991; Комплексный доклад …, 2006].

Также в области имеется более 500 болот и 3170 озер: 1340 крупных и 1830 мелких [Комплексный доклад, 2006]. Наибольшее их количество характерно для восточных предгорий, где сосредоточены самые крупные озера области: Увильды, Тургояк, Иртяш, Иткуль, Б. Кисегач, Чебаркуль. Они отличаются невысокой минерализацией (0,3 г/л), прозрачностью и благоприятным кислородным режимом. Много озер и в Зауралье; большинство из них имеет воду низкого качества и/или повышенную засоленность [Андреева, 2004].

В целом, минерализация поверхностных вод пестрая: от 0,3 до 3,5 г/л. Химический состав изменяется от преобладающего гидро- карбонатно-кальциевого до хлоридно-натриевого. На его формирование оказывают влияние горные породы, почвы и техносфера [Буданов, 1964]. В водах почти повсеместно отмечаются: медь, никель, барий, марганец, титан, стронций, достаточно часто – цинк, свинец, ванадий, хром, кобальт, олово, редко – сурьма, молибден, цирконий, бериллий. Радиохимической зональности литосферы соответствует содержание в поверхностных водах природных радионуклидов – урана, радия, радона.

Несмотря на обилие водных ресурсов в области, их распределение в течение года и по территории крайне неравномерно, что создает дефицит водообеспечения. С целью хозяйственнопитьевого водоснабжения используется 31 открытый водоем (без учета водоемов закрытых административно-территориальных единиц), за счет которых обеспечиваются 58% населения, а также более 1250 контролируемых Центром госсанэпиднадзора артезиан-

52

ских скважин [Краюшкина, 2004]. В некоторых районах соотношение поверхностных и подземных источников достигает, соответственно 6,2% и 93,8% [Бакунин и др., 1994]. Жесткость подземных вод Челябинской области последовательно увеличивается с северозападного в юго-восточном направлении (в мг-экв/дм3 = ммоль/л): 8,44 → 11,83 → 12,21. Аналогично изменяется их химический состав: от гидрокарбонатного до гидрокарбонатно-сульфатного, гид- рокарбонатно-хлоридного и далее – хлоридного [Аксенов и др., 1996].

Качество воды в основных водных источниках неудовлетворительное, в них стабильно высока доля проб с повышенным содержанием тяжелых металлов: 7-16% в городских источниках и 2630% – в сельских [Краюшкина, 2004]. Основные реки (Миасс, Урал, Юрюзань, Ай, Уй) характеризуются как загрязненные, а ряд их притоков – как очень загрязненные [Белозерова, 2005]. Уровень загрязнения реки Сак-Элга (приток р. Миасс в районе Карабашского медеплавильного комбината) соответствует критериям «экологического бедствия». Река Теча (бассейн р. Тобол), пострадавшая в результате деятельности химкобината «Маяк», по уровням загрязнения техногенными долгоживущими радионуклидами 90Sr и 137Cs исключена из хозяйственного пользования на всем протяжении в пределах области. Почти во всех прудах и водохранилищах содержание загрязняющих веществ техногенного характера превышает ПДК. Основной причиной загрязнения поверхностных вод являются выбросы в атмосферу предприятий и транспорта, а также промышленные стоки, которых ежегодно в водные объекты области сбрасывается около 800 млн. м3, из них 90% – загрязненных. [Малышев и др., 2004; Белозерова, 2005]. Артезианские воды области не соответствуют нормам радиационной безопасности по суммар-

ной α- и β-активности, содержанию радона [Кнутарева, 2004; Пло-

хих, 2004].

3.4. Климат, природные зоны и почвы

Климат Челябинской области – умеренный континентальный. На его формирование существенно влияют Уральские горы, являющиеся препятствием на пути движения атлантических воздушных масс с запада. Солнце светит в среднем 2066 ч в году, что на

53

23,3% больше чем над Москвой. Количество и распределение осадков определяется преимущественно циклонами. Ветровой режим зависит от особенности размещения основных центров действия атмосферы и изменяется под влиянием орографии. В январе-мае преобладают ветры южного и юго-западного направления, в июнеавгусте – западного и северо-западного; средняя скорость ветра – 3- 4 м/с. Среднемесячное значение атмосферного давления колеблется от 737 до 745 мм рт. ст. [Челябинский гидрометеоцентр].

Челябинская область расположена в пределах трех природных зон, в соответствии с которыми выделяют три сходных по климату и условиям земледелия агроклиматических района [Григорчук,

1977].

Горно-лесная зона на 90% расположена в горах северо-запада области и занимает 23,7% ее площади. Зоне соответствует I агроклиматический район с прохладным и влажным климатом. Температурный режим меняется резко в зависимости от рельефа. Лето – короткое прохладное, зима – продолжительная снежная. Средняя температура января – минус 15-16° С, июля – 15-17° С. Количество осадков – максимальное по области (704 мм в г. Златоуст). Высокая лесистость территории (77%) и большое количество осадков определяют преобладание здесь типов почв, связанных с процессами оподзоливания. На долю подзолистых каменистых и хрящевидных почв, выходов камней приходится 60% площади, оподзоленных почв – 15%, серых лесных – 10%, болот – 15%. На краях Уфимского плато, заходящего в западные пределы области, и других выровненных открытых водораздельных пространствах, сложенных известняками, сформировались плодородные деградированные и выщелоченные черноземы. Однако условия для земледелия ограничены малыми размерами пригодных земельных угодий.

Лесостепная зона (36,2% площади) находится в Зауралье и простирается к югу от границ со Свердловской областью до реки Уй, охватывая северо-восточную, восточную и центральную части области. Зоне соответствует II агроклиматический район с теплым и достаточно влажным климатом. Зима – холодная снежная. Глубина промерзания почвы – 90-130 см. Средняя температура января – минус 15,5-17,5° С, июля – 18-19° С. Количество осадков – среднее по области (439 мм в г. Челябинск). Для этой зоны характерны преимущественно выщелоченные и оподзоленные черноземы (50%

54

территории зоны), серые и темно-серые почвы, а также солончаки (до 1,5%) и болотистые почвы (6-12%). Пространство между Чебаркулем и Верхнеуральском покрывают богатые гумусом (тучные) черноземы.

Степная зона (39,5% площади), занимает весь южный выступ области начиная от широтного течения реки Уй до границ с Оренбургской областью. Зоне соответствует III агроклиматический район с теплым и засушливым климатом. Зима – холодная, с сильными морозами и метелями. Глубина промерзания почвы – 110-150 см. Средняя температура января – минус 17-18° С, июля – 18-19° С. Количество осадков – минимальное по области (351 мм в г. Бреды). Преобладающими типами почв являются: обыкновенные и тучные черноземы (47-50%), выщелоченные черноземы (15,5%), солонцеватые черноземы (15%), южные черноземы (15%) и темнокаштановые почвы. Небольшие площади занимают солончаки, содержащие выносимые грунтовыми водами соли, а также высокоплодородные пойменные аллювиальные почвы.

3.5. Растительность и природные биогеохимические провинции

Расположение Челябинской области в трех природных зонах обусловливает большое разнообразие растительного покрова. Здесь представлены самые разные типы ландшафтов, начиная от горных тундр и темнохвойных таежных, смешанных и широколиственных лесов до ковыльных степей. Лесами покрыто 1882,8 тыс. га, из них: березой – 48,3 %, осиной – 11,8%, хвойными (сосна, лиственница, ель, пихта) – 10,9%, дубом – 0,46%. Количество наиболее распространенных видов растений – 210, общее – около 1500.

Плодородие почв лесостепной и степной зон определяет широкое развитие в области сельскохозяйственного производства. В 2008 г. общая площадь обрабатываемых полей составит 2,32 млн. га (26,2% территории области), а посевная площадь под сельскохозяйственными культурами – 1,93 млн. га (21,8%). Из них 72% придется на зерновые, 24% – на кормовые, 0,6% – на масличные, 3,5% – на овощные и прочие культуры [Министерство…].

Корневая система растений способна проникать в землю на значительную глубину, и потому именно растения обеспечивают значительную долю миграции химических элементов на поверх-

55

ность, а также их концентрирование [Махонина, 1987]. Однолетние злаки, лесные ягоды, плодовые и ягодные кустарники имеют длину корней до 1 м; зерновые и овощные культуры, люцерна, плодовые деревья и большинство древесных растений лесов проникают корнями на глубины до 5 м, а полыни, астрагалы, лебеда – до 20 м. Избирательно накапливая те или иные элементы, растения проецируют геохимические аномалии на поверхность и формируют природные биогеохимические провинции. В Челябинской области их выделяется более 20: железные, никелевые, селеновые, борные, мышьяковые, хромовые, свинцовые, ртутные, медные и др. [Грибовский , 1996]. Применительно к территории Урала целесообразнее говорить не столько о природных, сколько о природно-техногенных провинциях. Это связано с тем, что значительная часть месторождений полезных ископаемых длительное время находится в интенсивной разработке, и вблизи предприятий по их добыче и переработке сформировались техногенные аномалии с ураганными концентрациями отдельных элементов.

3.6. Техносфера и экологическое районирование

Промышленный потенциал области определяют металлургический, машиностроительный, топливно-энергетический, строительный и аграрно-промышленный комплексы [Улитин и др., 1999]. Металлургический комплекс является ведущим в экономике Челябинской области и производит более 60% объема промышленной продукции. В черной металлургии наиболее значимыми являются: ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», ОАО «Челябинский металлургический комбинат», ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат» металлургические заводы горнозаводской зоны Урала (Аша, Златоуст), заводы по производству труб, метизов (Челябинск, Магнитогорск), комбинаты по выпуску ферросплавов (Челябинск) и огнеупоров (Сатка). Предприятия цветной металлургии – ЗАО «Кыштымский медеэлектролитный завод», ОАО «Челябинский цинковый завод», ЗАО «Карабашмедь», ОАО «Уфалейникель» – производят цинк, никель, рафинированную медь. Общее число стационарных источников загрязнения окружающей среды от металлургических предприятий превышает 4 тыс.

56

Исследования промышленной пыли цехов металлургического производства [Борисенкова и др., 2001] позволили нам выявить, что в ее составе доминирует железная окалина, в меньшей степени корунд, кварц, графит, стекло. Суммарное содержание железа (в виде оксидов и металла) варьирует от 85 до 95 мас.%. Далее следуют элементы группы железа (Ti, V, Mn, Cr, Cu, Ni). Максимальные содержания Cr (до 12 мас.%) обнаружены в термическом цехе; Mn до 1,8 мас.% и Ni до 1, 4 мас.% – в прокатном. Во всех цехах установлено присутствие титана (0,7-2,5 мас.%) и ванадия (0,01 – 0,10 мас.%). Наибольшее количество Cu содержится в пыли прокатного цеха (0,12 мас.%). Средний уровень содержания Zn равен 0,03 мас.%, но в пыли конверторного цеха его содержание на порядок выше – 0,3 мас.%. Концентрация Mo не превышает 0,1 мас.%. По количеству Pb в пыли лидирует конверторный цех (0,15 мас.%), в прочих его содержание – 0,02 до 0,06 мас.%. Высокие концентрации Sn и Sb (0,12 и 0,05 мас.%, соответственно) обнаружены в ремонтно-механическом цехе, в других цехах они не превышают тысячных долей процента. Уровень загрязнения цехов остальными анализируемыми элементами сущест-

венно ниже: As (до 110 мг/кг), Sr (до 150 мг/кг), Y (до 60 мг/кг), Ce (до 110 мг/кг), La (до 40 мг/кг), U (до 7 мг/кг), Th (до 100 мг/кг), Cd (до 30 мг/кг) [Чиглинцев, 2007].

Предприятия машиностроительного комплекса производят более 10% промышленной продукции области. Ведущими из них являются: ОАО «Автомобильный завод «Урал», ОАО «Челябинские строительно-дорожные машины», ОАО «Теплоприбор», Промышленная группа «Метран», ООО «Челябинский тракторный завод». Основные виды продукции: тракторы, грузовые автомобили, бульдозеры, автогрейдеры, краны, трамваи, продукция приборостроения, горно-металлургическое оборудование. Также на территории области действуют 12 предприятий энергетического комплекса, включая 6 крупных ГРЭС и ТЭЦ и более 300 ведомственных котельных, работающих на твердом, жидком и газообразном топливе. Общее число источников загрязнения превышает 1200.

На западе области располагаются центры ракетостроения и космической техники, а на северо-западе – уникальные крупнейшие

центры атомной промышленности – города Снежинск и Озерск. С

деятельностью расположенного в Озерске ПО «Маяк» связаны три эпизода, приведшие к загрязнению значительной территории об-

57

ласти радионуклидами 89, 90Sr, 95Zr, 95Nb, 103, 106Ru, 137Cs, 144Ce, 239,

240Pu [Голощапов и др., 1996; Демин и др., 1996; Плохих, 1998]:

∙многолетний сброс радиоактивных отходов суммарной активностью около 2,7 млн. Ки (кюри) в реку Теча в 19491956 гг., приведший к облучению 124 тыс. человек;

∙авария 1957 г., приведшая к выбросу около 20 млн. Ки,

формированию Восточно-Уральского радиоактивного сле-

да, отселению более 10 тыс. жителей и изъятию из хозяйственного пользования 800 км2 земель [Тетерин, 1999];

∙ветровой разнос радиоактивного ила (6 тыс. Ки) из обмелевшего озера Карачай, служившего отстойником – накопителем отходов [Аклеев и др., 2000; Лагунов, 2005].

Высокая промышленная нагрузка с неизбежностью порождает огромные объемы различных типов отходов. На территории области накоплено более 4,08 млрд. тонн отходов от предприятий черной металлургии (61%), топливной промышленности (27%), промышленных стройматериалов (4,3%), предприятий цветной металлургии (2,8%). Ежегодно на территории области образуется около 1 млн тонн твердых бытовых отходов (ТБО), из которых перерабатывается для вторичного использования 6%, а 94% подвергаются захоронению или размещаются на организованных и стихийных свалках. [Белозерова, 2005]. Причем из 670 мест захоронения ТБО только 3 современных полигона отвечают санитарно-эпидемиологическим требованиям [Комплексный доклад …, 2007].

Помимо промышленных и коммунальных отходов в области накоплено 387 т запрещенных к применению пестицидов и ядохимикатов, а также крайне велика автотранспортная нагрузка: в последние годы выброс вредных веществ от транспорта вырос до 35% от общего объема выбросов в целом по области. Совокупное действие источников загрязнения приводит к тому, что в индустриальных районах Челябинской области на каждого жителя приходится 2000 кг, а в курортных зонах – 200 кг вредных веществ в год, тогда как среднестатистический показатель по России – 327 кг [Бакунин и др., 1994]. Воздух городов загрязнен бенз(а)пиреном, формальдегидом, фенолом, оксидами азота, сероуглеродом, пылью и соединениями тяжелых металлов. Челябинск, Магнитогорск и Карабаш включены в общероссийский список городов с аномально высоким уровнем загрязнения атмосферы. Также загрязнению подвержены

58

водоисточники и почвы. Так, почвы г. Челябинска многократно превышают максимально допустимый уровень по концентрации Zn, Cu, Pb, Co, Cd, Ni, а по показателю суммарного загрязнения тяжелыми металлами 26% почв территории города имеют чрезвычайно опасный, 74% – опасный и лишь 0,1% – допустимый уровень загрязнения [Грибовский, 1996].

По экологической ситуации, складывающейся на территории области можно выделить следующие четыре района [Бакунин и др., 1994]:

1)Карабашско-Муслюмовский район с кризисной ситуацией, площадью 3400 км2, где проживает 4,9% населения области;

2)Челябинско-Полетаевский, Бакало-Саткинский, Магнитогорский – районы с критической ситуацией суммарной площадью

7250 км2 где проживает 51,5% населения области;

3)Троицкий, Верхнеуральско-Кизильский, Ашинский, Юрюзанский, Миасско-Аргаяшский, Еманжелинский – районы с напряженной ситуацией, занимают площадь 20,1 км2, где проживает 14,5% населения области;

4)Нязепетровский, Катав-Ивановский, Уйский, Брединский – районы с относительно удовлетворительной ситуацией, занимают 60% территории области, где проживает 29,1% населения, занятого преимущественно в сельском хозяйстве.

В целом, по оценке природной, эколого-гигиенической, соци- ально-экономической и санологической ситуации Челябинская область характеризуется как аграрно-индустриальный, среднеурбанизированный район, с условно благоприятными и малоблагоприятными природными условиями, со сложной и крайне неблагоприятной эколого-гигиенической ситуацией, отличающийся пониженным уровнем здоровья населения [Хальфин и др., 1995; Прохоров,

1998].

3.7. Санологическая характеристика по мочекаменной болезни

Структура заболеваемости уролитиазом взрослого населения в Челябинской области за период с 1994 по 2007 г.г. (по данным областного бюро медицинской статистики – форма № 12) отражена в табл. 3.1.

59