gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2021-1-16-22gscience-261Research ArticleSAFETY IN MINING AND PROCESSING INDUSTRY AND ENVIRONMENTAL PROTECTIONТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОМ КОМПЛЕКСЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫImpact of technogenic dust pollution from the closed mining enterprise in the Amur Region on the ecosphere and human healthВоздействие техногенного пылевого загрязнения на экосферу и здоровье человека закрытого горного предприятия ПриамурьяРастанинаН. К.RastaninaN. K.

Наталья Константиновна Растанина – к.б.н., доцент, кафедра химии и химических технологий

Scopus ID: 56857552500

г. Хабаровск

Natalia K. Rastanina – Cand. Sci. (Biol.), Assoc. Prof., Department of Chemistry and Chemical Technology

Scopus ID: 56857552500

Khabarovsk

n.rastanina@yandex.ruКолобановК. А.KolobanovK. A.

Константин Александрович Колобанов

Scopus ID: 57211208606

г. Хабаровск

Konstantin A. Kolobanov

Scopus ID: 57211208606

Khabarovsk

Тихоокеанский государственный университетРоссияPacific State UniversityRussian Federation202105042021611622Copyright © Rastanina N.K., Kolobanov K.A., 20212021Растанина Н.К., Колобанов К.А.Rastanina N.K., Kolobanov K.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/261

Environmental protection is a complex ecological and economic problem, including the need to develop and implement a number of environmental protection measures to mitigate the negative impact of mining waste on all natural environment components and human health. In this regard, the study purpose was to assess the impact of Pb, Cd, Cr, and As compounds on the environment and health of the population of the Solnechny miner’s village. Based on the purpose, the following tasks were set: 1) review and systematization of literature data on the problem of technogenic dust pollution; 2) assessment of the mining industrial system as a source of ecosystem pollution with toxic elements within the closed mining enterprises impact areas; 3) development of proposals for mitigating the impact of mining activities on ecosystems and human health. The paper presents the findings of the study of the elemental status of children and adolescents living within the closed town-forming enterprise JSC Solnechny GOK impact area. The relationship between the level of technogenic pollution of the natural environment and the changes in the elemental status of the children was shown. A feature of the elemental status of the children in the study group was high content of heavy metals, including Pb, Cr, and As. Our research confirmed the data that a growing child’s body actively adsorbs compounds of toxic chemical elements. Deficiency and imbalance of microelements in the body can cause ecologically-related diseases in the child population. Individual and population carcinogenic risks (CR) caused by the As, Pb, and Cr pollution were calculated. In accordance with the acceptance criteria for the risk caused by exposure to the pollutants, the individual carcinogenic risk CR (Cr) = 1,05 · 10–3 belongs to the fourth range and is unacceptable neither for the population, nor for occupational groups. This is De manifestis risk, and when it is reached, it is necessary to carry out emergency curative measures to mitigate it. The individual risks CR (As) = 7,05 · 10–4 also exceed the acceptable level for the population. This level of pollution is subject to permanent monitoring, requires development and implementation of planned curative measures to improve the indicators of the human environment, one of which is the organization of the environmental monitoring system in the study area.

Проблема защиты окружающей среды представляет собой сложную эколого-экономическую задачу, включающую необходимость разработки и реализации ряда природоохранных мероприятий, обеспечивающих минимизацию негативного влияния отходов горного производства на все природные составляющие и здоровье человека. В связи с этим целью исследования является оценка влияния соединений Pb, Сd, Cr и As на окружающую среду и здоровье населения горняцкого поселка Солнечный. Исходя из цели определены следующие задачи: 1) анализ и систематизация литературных данных по проблеме техногенного пылевого загрязнения; 2) оценка горнопромышленной техногенной системы как источника загрязнения экосистем токсичными элементами в границах влияния закрытых горнорудных предприятий; 3) разработка предложений по снижению влияния горного техногенеза на состояние экосистемы и здоровье человека. В статье изложены результаты исследований по изучению элементного статуса детей и подростков, проживающих в границах влияния закрытого градообразующего предприятия ОАО «Солнечный ГОК». Показана связь изменений в элементном статусе детей с уровнем техногенного загрязнения среды обитания. Особенностью элементного статуса детей в исследуемой группе является высокий показатель содержания тяжелых металлов, в том числе Pb, Cr и мышьяка. Наши исследования подтверждают данные о том, что детский растущий организм активно адсорбирует соединения токсичных химических элементов. Рассчитаны индивидуальные и популяционные канцерогенные риски по As, Pb, Cr. В соответствии с критериями приемлемости риска, обусловленного воздействием загрязняющих веществ, индивидуальный канцерогенный риск CR (Cr) = 1,05 · 10–3 относится к четвертому диапазону и является неприемлемым ни для населения, ни для профессиональных групп. Это De manifestis Risk, и при его достижении необходимо проведение экстренных оздоровительных мероприятий по его снижению. Индивидуальный риск CR (As) = 7,05 · 10–4 превышает приемлемое значение для населения. Данный уровень загрязнения подлежит постоянному контролю, требует разработки и проведения плановых оздоровительных мероприятий по улучшению показателей среды обитания, одним из которых является организация системы экологического мониторинга в исследуемом районе.

горное делоэкологический мониторинготходытяжелые металлыпопуляционный рискПриамурьеminingenvironmental monitoringwasteheavy metalcompoundspopulation riskAmur RegionReferencesЗверева В. П., Костина А. М., Коваль О. В. Техногенное минералообразование как показатель экологического состояния оловорудных районов Дальнего Востока. Горный журнал. 2009;(4):41–43.Zvereva V. P., Kostina A. M., Koval O. V. Technogenic mineral formation as an indicator of ecological condition of tin ore producing districts of the Far East. Gornyi Zhurnal. 2009;(4):41–43. (In Russ.).Khanchuk A. I., Krupskaya L. T., Zvereva V. P. Ecological problems of development of tin ore resources in Primorie and Priamurie. Geography and Natural Resources. 2012;33(1):46–50. https://doi.org/10.1134/S1875372812010076Khanchuk A. I., Krupskaya L. T., Zvereva V. P. Ecological problems of development of tin ore resources in Primorie and Priamurie. Geography and Natural Resources. 2012;33(1):46–50. https://doi.org/10.1134/S1875372812010076Крупская Л. Т., Грехнев Н. И., Новороцкая А. Г., Уткина Е. В., Крупский А. В., Растанина Н. К. Особенности миграции токсичных химических элементов в компонентах природной среды в зоне влияния хвостохранилища ЦОФ ОАО «Солнечный ГОК». Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2010;(S4):349–361.Krupskaya L. T., Grekhnev N. I., Novorotskaya A. G., Utkina E. V., Krupskiy A. V., Rastanina N. K. Features of the migration of toxic chemical elements in the natural environment components within the impact area of the JSC Solnechny GOK Central Processing Plant’s tailings storage facility. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2010;(S4):349–361. (In Russ.).Новороцкая А. Г., Крупская Л. Т., Грехнев Н. И., Яковенко Г. П. О результатах экологического мониторинга воздушной среды на горных объектах Солнечного ГОКа. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2007;(S15):248–258.Novorotskaya A. G., Krupskaya L. T., Grekhnev N. I., Yakovenko G. P. On the results of environmental monitoring of the air at the Solnechny GOK mining facilities. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2007;(S15):248–258. (In Russ.).Ngole-Jeme V. M., Fantke P. Ecological and human health risks associated with abandoned gold mine tailings contaminated soil. PLoS ONE. 2017;12(2):e0172517. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172517Ngole-Jeme V. M., Fantke P. Ecological and human health risks associated with abandoned gold mine tailings contaminated soil. PLoS ONE. 2017;12(2):e0172517. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172517Karaca O., Cameselle C., Reddy K. R. Mine tailing disposal sites: contamination problems, remedial options and phytocaps for sustainable remediation. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2018;(17):205–228. https://doi.org/10.1007/s11157-017-9453-yKaraca O., Cameselle C., Reddy K. R. Mine tailing disposal sites: contamination problems, remedial options and phytocaps for sustainable remediation. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2018;(17):205–228. https://doi.org/10.1007/s11157-017-9453-yMartínez-Toledo Á., Montes-Rocha A., González-Mille D.J. et al. Evaluation of enzyme activities in long-term polluted soils with mine tailing deposits of San Luis Potosí, México. Journal of Soils and Sediments. 2017;(17):364–375. https://doi.org/10.1007/s11368-016-1529-8Martínez-Toledo Á., Montes-Rocha A., González-Mille D.J. et al. Evaluation of enzyme activities in long-term polluted soils with mine tailing deposits of San Luis Potosí, México. Journal of Soils and Sediments. 2017;(17):364–375. https://doi.org/10.1007/s11368-016-1529-8Xu Zhang, Huanhuan Yang, Zhaojie Cui. Migration and speciation of heavy metal in salinized mine tailings affected by iron mining. Water Science & Technology. 2017;76(7):1867–1874. https://doi.org/10.2166/wst.2017.369Xu Zhang, Huanhuan Yang, Zhaojie Cui. Migration and speciation of heavy metal in salinized mine tailings affected by iron mining. Water Science & Technology. 2017;76(7):1867–1874. https://doi.org/10.2166/wst.2017.369Ying-Nan Huang, Fei Dang, Min Li, Dong-Mei Zhou, Yue Song, Jia-Bin Wang. Environmental and human health risks from metal exposures nearby a Pb-Zn-Ag mine, China. Science of The Total Environment. 2020;698:134326. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134326Ying-Nan Huang, Fei Dang, Min Li, Dong-Mei Zhou, Yue Song, Jia-Bin Wang. Environmental and human health risks from metal exposures nearby a Pb-Zn-Ag mine, China. Science of The Total Environment. 2020;698:134326. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134326Kehui Liu, Liuqun Fan, Yi Li, Zhengming Zhou, Chaoshu Chen, Bin Chen, Fangming Yu Concentrations and health risks of heavy metals in soils and crops around the Pingle manganese (Mn) mine area in Guangxi Province, China. Environmental Science and Pollution Research. 2018;25(30):30180–30190. https://doi.org/10.1007/s11356-018-2997-8Kehui Liu, Liuqun Fan, Yi Li, Zhengming Zhou, Chaoshu Chen, Bin Chen, Fangming Yu Concentrations and health risks of heavy metals in soils and crops around the Pingle manganese (Mn) mine area in Guangxi Province, China. Environmental Science and Pollution Research. 2018;25(30):30180–30190. https://doi.org/10.1007/s11356-018-2997-8Lingli Zhou, Bing Yang, Nandong Xue, Fasheng Li, Hans Martin Seip, Xin Cong, Yunzhong Yan, Bo Liu, Baolu Han, Huiying Li Ecological risks and potential sources of heavy metals in agricultural soils from Huanghuai Plain, China. Environmental Science and Pollution Research. 2014;21(2):1360–1369. https://doi.org/10.1007/s11356-013-2023-0Lingli Zhou, Bing Yang, Nandong Xue, Fasheng Li, Hans Martin Seip, Xin Cong, Yunzhong Yan, Bo Liu, Baolu Han, Huiying Li Ecological risks and potential sources of heavy metals in agricultural soils from Huanghuai Plain, China. Environmental Science and Pollution Research. 2014;21(2):1360–1369. https://doi.org/10.1007/s11356-013-2023-0Reza Ali Fallahzadeh, Mohammad Taghi Ghaneian, Mohammad Miri, Mohamad Mehdi Dashti Spatial analysis and health risk assessment of heavy metals concentration in drinking water resources. Environmental Science and Pollution Research. 2017;24(32):24790–24802. https://doi.org/10.1007/s11356-017-0102-3Reza Ali Fallahzadeh, Mohammad Taghi Ghaneian, Mohammad Miri, Mohamad Mehdi Dashti Spatial analysis and health risk assessment of heavy metals concentration in drinking water resources. Environmental Science and Pollution Research. 2017;24(32):24790–24802. https://doi.org/10.1007/s11356-017-0102-3Nesta Bortey-Sam, Shouta M. M. Nakayama, Yoshinori Ikenaka, Osei Akoto, Elvis Baidoo, Hazuki Mizukawa, Mayumi Ishizuka Health risk assessment of heavy metals and metalloid in drinking water from communities near gold mines in Tarkwa, Ghana. Environmental Monitoring and Assessment, 2015;187(7):397. https://doi.org/10.1007/s10661-015-4630-3Nesta Bortey-Sam, Shouta M. M. Nakayama, Yoshinori Ikenaka, Osei Akoto, Elvis Baidoo, Hazuki Mizukawa, Mayumi Ishizuka Health risk assessment of heavy metals and metalloid in drinking water from communities near gold mines in Tarkwa, Ghana. Environmental Monitoring and Assessment, 2015;187(7):397. https://doi.org/10.1007/s10661-015-4630-3Srivastava A., Siddiqui N.A., Koshe R.K., Singh V.K. Human Health Effects Emanating from Airborne Heavy Metals Due to Natural and Anthropogenic Activities: A Review In: Siddiqui N., Tauseef S., Bansal K. (eds). Advances in Health and Environment Safety. Springer Transactions in Civil and Environmental Engineering; 2017. P. 279–296. https://doi.org/10.1007/978-981-10-7122-5_29Srivastava A., Siddiqui N.A., Koshe R.K., Singh V.K. Human Health Effects Emanating from Airborne Heavy Metals Due to Natural and Anthropogenic Activities: A Review In: Siddiqui N., Tauseef S., Bansal K. (eds). Advances in Health and Environment Safety. Springer Transactions in Civil and Environmental Engineering; 2017, pp. 279–296. https://doi.org/10.1007/978-981-10-7122-5_29Zhu S., Pickles J., He C. Going Green or Going Away: Environmental Regulation, Economic Geography and Firms’ Strategies in China’s Pollution-Intensive Industries. In: Geographical Dynamics and Firm Spatial Strategy in China. Springer Geography. Springer, Berlin, Heidelberg; 2017. P. 169–197. https://doi.org/10.1007/978-3-662-53601-8_8Zhu S., Pickles J., He C. Going Green or Going Away: Environmental Regulation, Economic Geography and Firms’ Strategies in China’s Pollution-Intensive Industries. In: Geographical Dynamics and Firm Spatial Strategy in China. Springer Geography. Springer, Berlin, Heidelberg; 2017, pp. 169–197. https://doi.org/10.1007/978-3-662-53601-8_8Musilova J., Arvay J., Vollmannova A. et al. Environmental Contamination by Heavy Metals in Region with Previous Mining Activity. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 2016;97(4):569–575. https://doi.org/10.1007/s00128-016-1907-3Musilova J., Arvay J., Vollmannova A. et al. Environmental Contamination by Heavy Metals in Region with Previous Mining Activity. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 2016;97(4):569–575. https://doi.org/10.1007/s00128-016-1907-3ПНД Ф 16.1:2.3:3.11–98. Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. М.; 1998. 30 с.PND F 16.1:2.3:3.11–98. Quantitative chemical analysis of soils. Techniques for measuring the content of metals in solid objects by spectrometry with inductively coupled plasma. Мoscow; 1998. 30 p. (In Russ.).Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России; 2004. 143 с.Guidelines for assessing the risk to public health when exposed to natural environment polluting chemicals. Мoscow: Federal Center of State Sanitary and Epidemiological Control under the Ministry of Health of Russia; 2004 . 143 p. (In Russ.).ФЗ РФ от 10.01.2002 № 7-ФЗ (ред. от 27.12.2019) «Об охране окружающей среды».Federal Law of the Russian Federation dated 10.01.2002 No. 7-FZ (as amended on 27.12.2019) “On environmental protection”. (In Russ.).Скальный А. В. Референтные значения концентрации химических элементов в волосах, полученные методом ИСП-АЭС. Микроэлементы в медицине. 2003;4(1):55–56.Skalny A.V. Reference values of concentrations of chemical elements in hair, obtained by ICP-AES method. Trace Elements in Medicine (Moscow). 2003;4(1):55–56 (In Russ.).Ревич Б. А., Авалиани С. Л., Тихонова Г. И. Окружающая среда и здоровье населения: Региональная экологическая политика. М.: ЦЭПР; 2003. 149 с.Revich B.A., Avaliani S.L., Tikhonova G.I. Environment and public health: Regional environmental policy. Мoscow: TsEPR Publ.; 2003. 149 p. (In Russ.).Вельтищев Ю. Е. Фокеева В. В. Экология и здоровье детей. Химическая экопатология. М.: Моск. НИИ педиатрии и дет. хирургии; 1996. 57 с.Veltischev Yu E., Fokeeva V. V. Environment and child health. Chemical ecopathology. Мoscow: Moscow Research Institute of Pediatry and Pediatric Surgery Publ.; 1996. 57 p. (In Russ.).Растанина Н. К., Крупская Л. Т. О роли экологических факторов в изучении здоровья населения горняцких поселков на юге Дальнего Востока. Экология и промышленность России. 2008;(12):56–57.Rastanina N. K., Krupskaya L. T. On the role of environmental factors in the health of the population of miners’ settlements in the south of the Far East. Ecology and Industry of Russia. 2008;(12):56–57. (In Russ.).Крупская Л. Т., Растанина Н. К. Оценка риска для здоровья населения, связанного с загрязнением атмосферного воздуха в районе хвостохранилища ЦОФ Солнечного ГОКа. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2007;(S15):318–323.Krupskaya L. T., Rastanina N. K. Krupskaya L. T., Rastanina N.K. Assessment of the public health risk due to air pollution in the vicinity of the Solnechny GOK Central Processing Plant TSF. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2007;(S15):318–323. (In Russ.)Андроханов В. А., Крупская Л. Т., Беланов И. П. Способ закрепления поверхности хвостохранилища. Заявка № 20161500344 от 20.12.2016. РФ, опубл. 21.08.2017, бюл. 24. МПК В0 9С 1/08.Androkhanov V. A, Krupskaya L. T., Belanov I. P. Method for covering surface of tailings impoundments with inert materials. Application No. 20161500344 dated 20.12.2016. RF, publ. 08.21.2017, bulletin 24. IPC B0 9S 1/08. (In Russ.)Крупская Л. Т., Ищенко Е. А., Голубев Д. А., Колобанов К. А., Растанина Н. К. Патент РФ № 2707030 от 21.11.2019. Состав для снижения пылевой нагрузки на экосферу и рекультивации поверхности хвостохранилища. Заявка № 2019114495 от 13.05.2019.Krupskaya L. T., Ishchenko E. A, Golubev D.A., Kolobanov N.K., Rastanina N.K. RF Patent No. 2707030 dated 21.11.2019. Composition for reduction of dust load on ecosphere and reclamation of tailings dam surface. Application No. 2019114495 dated 13.05.2019. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.