Условия труда на золотоизвлекательных фабриках и инновационные способы их улучшения Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

УДК 331.356:581.6:577.155.02:635.9:661.664

УСЛОВИЯ ТРУДА НА ЗОЛОТОИЗВЛЕКАТЕЛЬНЫХ ФАБРИКАХ И ИННОВАЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ИХ УЛУЧШЕНИЯ

© С.С. Тимофеева1, С.С. Тимофеев2, В.З. Беспалова3

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Рассмотрено современное состояние золотодобычи в России. Показано, что, несмотря на высокую токсичность и стоимость цианистого натрия, цианидное выщелачивание на сегодняшний день является основным способом извлечения золота из руд (до 90% мировой продукции золота). Условия труда персонала золотоизвлекательных фабрик по химическому фактору относятся к вредным. Содержание цианидов в воздухе рабочей зоны превышает ПДК в 10 и более раз. В целях улучшения условий труда предложено применять инновационные способы, а именно фитоэргономику. Приведены результаты скринирования комнатных растений на содержание р цианоаланинсинтазы - фермента, участвующего в детоксикации цианидов до незаменимой аминокислоты аспа-рагина. Определены перспективные для практического использования виды растений. Ил. 2. Табл. 1. Библиогр. 21 назв.

Ключевые слова: золотодобыча; цианидное выщелачивание; условия труда персонала; токсичность цианидов; фермент детоксикации цианидов; содержание р-цианоаланинсинтазы; фитоэргономика; комнатные растения.

WORKING CONDITIONS AT GOLD CONCENTRATION PLANTS AND INNOVATIVE WAYS TO IMPROVE THEM S.S. Timofeeva, S.S. Timofeev, V.Z. Bespalova

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article deals with the current state of gold mining in Russia. It shows that, despite high toxicity and cost of sodium cyanide, cyanide leaching is by far the main method of extracting gold from ores (it accounts for about 90% of the world production of gold ). Working conditions of the staff at gold processing plants are referred to harmful according to a chemical factor. Cyanide content in the air of the working zone 10 or more times exceeds the threshold limit value. In order to improve the working conditions it is offered to apply phyto-ergonomics as an innovative method. The article presents the results of indoor plant screening for the contents of beta-cyanoalanine synthase - that is enzyme participating in detoxification of cyanides to asparagine - the essential amino acid. Plant species promising for practical use are identified.

2 figures. 1 table. 21 sources.

Key words: gold mining; cyanide leaching; staff working conditions; toxicity of cyanides; cyanide detoxification enzyme; content of beta-cyanoalanine synthase; phyto-ergonomics; indoor plants.

Минерально-сырьевой сектор экономики России обеспечивает более 30% внутреннего валового продукта и около 70% валютных поступлений в бюджет страны [1; 2]. Добыча и переработка полезных ископаемых есть и останется в перспективе одним из стратегических направлений экономики страны. По запасам и добыче многих видов полезных ископаемых, в том числе благородных металлов, наша страна входит в число мировых лидеров. По уточненным данным GFMS и Союза золотопромышленников России, общая добыча и производство золота в РФ в 2010 г. составили 202,7 т, и наша страна вышла на четвертое место (после Китая, Австралии и США) среди основных продуцентов золота [3]. Добыча и производство

золота в 2012 г. увеличилась по сравнению с 2011 г. на 7,2% (до 226,3 т) - это лучший результат в секторе «добыча металлических руд» [4]. Прогнозные ресурсы золота России оцениваются в 16,3 тыс. т. С освоением двух сверхкрупных золоторудных месторождений -Сухой Лог (Иркутская область) и Наталкинское (Магаданская область) - добыча золота в РФ увеличится на треть, а прирост запасов золота составит 1,8 тыс. т.

С 2002 г. наметилась устойчивая тенденция роста добычи золота из коренных месторождений (70% от общей добычи в 2010 г., на сегодняшний день - около 85%). Значительная часть из них локализована в восточных регионах страны (рис. 1) [5; 6].

1Тимофеева Светлана Семеновна, доктор технических наук, зав. кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, тел.: (3952) 405106.

Timofeeva Svetlana, Doctor of technical sciences, Head of the Department of Industrial Ecology and Life Safety, tel.: (3952) 405106.

2Тимофеев Семен Сергеевич, старший преподаватель кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, тел.: (3952) 405671.

Timofeev Semen, Senior Lecturer of the Department of Industrial Ecology and Life Safety, tel.: (3952) 405671.

3Беспалова Валентина Зосимовна, зав. лабораторией кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности,

тел.: (3952) 404106, e-mail: [email protected]

Bespalova Valentina, Head of the Laboratory of the Department of Industrial Ecology and Life Safety, tel.: (3952) 404106, e-mail: [email protected]

Рис. 1. Динамика добычи золота, т, в ведущих золотодобывающих регионах России в 2005-2010 гг., (данные аффинажных заводов) (по данным Минфина РФ)

При извлечении золота из руд коренных месторождений используются в большом количестве химические реагенты [7]. В структуре потребления химических реагентов превалируют цианид натрия, используемый для выщелачивания золота, гипохлорит кальция - для обезвреживания цианистых промышленных стоков, серная кислота - для регенерации сорбента (ионообменных смол), каустическая сода - для предотвращения выделения из выщелачивающего раствора синильной кислоты, десорбции активированного угля, как компонент флюса при плавке золота. Причины, затрудняющие внедрение тиомочевинного растворения золота, связаны с непроизводительным расходом реагента из-за его окислительного разложения кислородом воздуха, а также его высокой стоимостью (на 25% выше, чем NaCN) [8]. Кроме цианистых и тиокарбамидных сред при выщелачивании золота и серебра используют водные растворы тиосульфата аммония в присутствии сульфата двухвалентной меди и кислорода воздуха (аммиачно-тиосульфатное выщелачивание), окислительное выщелачивание минеральными кислотами и солями, хлорсодержащими окислителями (рис. 2) [9].

Несмотря на высокую токсичность и стоимость цианистого натрия, цианидное выщелачивание на сегодняшний день является основным способом извлечения золота из руд и флотоконцентратов (до 90% мировой продукции золота). Выбор той или иной технологической схемы зависит от многих факторов, главными из которых являются характер золота в руде

и, прежде всего, его крупность, химический состав руды, характер минералов, с которыми ассоциировано золото, присутствие в руде других ценных компонентов, а также наличие в руде компонентов, осложняющих технологию переработки. Как правило, на золото-извлекательных фабриках (ЗИФ) крупное золото извлекают в голове процесса - в цикле измельчения руды гравитационными методами, а остальную часть руды с тонким и мелким золотом либо полностью циа-нируют, либо предварительно обогащают с получением концентратов. Извлечение тонкодисперсного золота из «упорных» руд требует специальных методов предварительной подготовки к выщелачиванию цианированием [10].

Рост потребления цианидов вызван увеличением общего объема переработки коренных месторождений, а также ростом использования метода кучного выщелачивания. В 2009 г. расход цианида натрия в золотодобывающей отрасли России составил 33,3 тыс. т или 250-300 т/т коренного золота (по данным «Инфомайн»). Для обезвреживания цианидсодержа-щих стоков традиционно используется гипохлорит кальция. Ежегодно золотодобывающими предприятиями потребляется от 18 до 24 тыс. т. реагента. Доля серной кислоты, применяющейся для поддержания очень кислой среды в процессах биоокисления упорных сульфидных руд (например, на Олимпиадинском ГОКе) и для регенерации сорбентов, достигает 27% среди потребляемых реагентов.

Рис. 2. Области применения и структура потребления химических реагентов золотодобывающими предприятиями России в 2009 г. (по данным ООО «Инфомайн»)

Золотоизвлекательные фабрики (ЗИФ), безусловно, могут быть отнесены к сложным химическим производствам с высоким удельным потреблением как воды, так и химических реагентов. При извлечении золота из руды обеспечивается контакт работников с цианидами. Его раствор представляет собой слабую синильную кислоту, которая выделяется в воздух производственных помещений в виде цианистого водорода, являющегося основным неблагоприятным химическим фактором. Концентрация цианистого водорода может изменяться в значительных пределах в зависимости от времени года, состояния технологического оборудования, условий ведения технологического процесса, в ходе которого может меняться температура и щелочность цианистой пульпы, концентрация в ней цианидов [11-13].

Цианиды токсичны в той степени, в какой они выделяют ион циана. При действии высоких концентраций и больших доз острое отравление быстро приводит к смерти от асфиксии вследствие паралича тканевого дыхания. Цианиды ингибируют окислительное фосфорилирование и энергетические процессы в нервных клетках, а также угнетают ферменты, катализирующие биотрансформацию ряда аминокислот -гистидина, триптофана, тирозина. О резком понижении способности тканей потреблять кислород свидетельствует алая окраска крови в венах. В первый момент отравления решающим является кислородное голодание тканей, в дальнейшем же могут развиваться дегенеративные изменения в центральной нервной системе. При хроническом воздействии цианидов в картине отравления важную роль играет угнетение продукции гормона щитовидной железы, вызываемое не цианидами, а образующимися из них роданистыми соединениями. Цианиды обладают кожно-резорбтивным действием. Его минимальная смертельная концентрация при 10-минутной ингаляции составляет 200, при 1-часовой - 120 мг/м3; минимальная смертельная доза при поступлении в желудок -

0,57 мг/кг, подкожно и внутривенно - 1 мг/кг. При ингаляции высоких концентраций наступает почти мгновенная потеря сознания, затем остановка дыхания, а вскоре и сердца. При меньших концентрациях можно различить несколько стадий. Начальная стадия: ощущение раздражения в горле, жгуче-горький вкус во рту, слюнотечение, онемение рта и зева, покраснение конъюнктивы, мышечная слабость, пошатывание, затруднение речи, головокружение, острая головная боль, тошнота, рвота, позывы к дефекации; дыхание несколько учащено, затем делается более глубоким; прилив крови к голове, учащенное сердцебиение. При выходе на свежий воздух в этой стадии все симптомы быстро исчезают. Стадия одышки: постепенно усиливающаяся общая слабость, боли и чувство стеснения в области сердца, редкое и глубокое дыхание, замедление пульса; сильная одышка, иногда отдельные короткие вдохи, сопровождающиеся длительными выдохами, тошнота, рвота, расширение зрачков, экзофтальм. Стадия судорог: чувство тоски, усиливающаяся одышка, потеря сознания, сильные судороги (чаще тетанические). Судорожное сведение жевательной мускулатуры с прикусом языка. Стадия паралича или асфиксии: полная потеря чувствительности и рефлексов, непроизвольные мочеиспускание и дефекация, дыхание урежается, делается поверхностным, наступает смерть.

Хроническое отравление редко распознается из-за не специфичности симптомов, которые являются общими для многих заболеваний: головная боль, слабость, быстрая утомляемость, общее недомогание, нарушение координации движений, потливость, приливы в виде гиперемии верхней половины туловища, повышенная раздражительность, тошнота, боли в подложечной области, диспептические расстройства, боли в конечностях, в сердце, тахикардия. Кроме того, у больных наблюдались неврологические расстройства (неврастенический, астенический, вегетоастени-ческий синдромы), возрастающие со стажем, вегето-

сосудистая дистония, нистагм, расширение сердца и глухие тоны, низкое артериальное давление, учащенное мочеиспускание, белок в моче, снижение уровня сахара в крови и активности холинэстераза и увеличение содержания молочной кислоты; изменение ге-матокрита, снижение фагоцитарной активности лейкоцитов, увеличение щитовидной железы и у всех - болезненная реакция на алкоголь [11].

При длительном воздействии малых концентраций цианидов в тканях организма могут накапливаться тиоцианаты, не успевающие выделяться с мочой. Ти-реостатическое действие тиоцианатов - продуктов метаболизма HCN - и ингибирование активности пе-роксидазы, участвующей в биосинтезе тиреоидных гормонов, обусловливают гипотиреоидизм. Снижается глюкокортикоидная функция коры надпочечников, может развиваться зоб, возможно ослабление зрения вследствие развития ретробульбарного неврита. При начальной форме хронического отравления отмечены понижение кровяного давления, дистрофия миокарда, нарушение его сократительной способности, иногда -блокада ножек пучка Гиса, замедление сердечной деятельности, учащенное дыхание, в ряде случаев -увеличение щитовидной железы, изменение кислотности желудочного сока, небольшое падение веса. Также возникает паралич и атрофия мышц.

Необходимо заметить, что курение увеличивает опасность интоксикации: в дыме сигареты содержится 150-300 мкг иона СЫ-, в крови курильщиков - 0,33, в эритроцитах - 0,68, в плазме - 0,03 мкмоль СЫ-, тогда как у некурящих этот показатель составляет 0,13, 0,24 и 0,02 соответственно. Цианиды, содержащиеся в табачном дыме, считаются причиной нарушения зрения у курильщиков и развития ретробульбарного неврита зрительного нерва.

При проведении обследования на заводах, где концентрация HCN в воздухе рабочей зоны колебалась от десятых долей мг до нескольких мг в 1 м3, явных признаков отравления не было обнаружено. Но вместе с тем при осмотре рабочих с большим стажем работы в контакте с низкими концентрациями HCN (до 24 лет) были выявлены случаи эмфиземы легких, увеличения объема сердца, брадикардии, гипотонии, гемолиза эритроцитов и морфологических изменений крови, гипергликемии, увеличения печени, незначительных пирамидных и мозжечковых нарушений.

Детальными исследованиями, выполненными совместно сотрудниками Иргиредмета и НИИ медицины труда и экологии человека, установлено, что синильная кислота поступает в воздух рабочей зоны в концентрациях, значительно превышающих ПДК. Особо вредное воздействие на организм человека оказывает циановодород (газ 1-го класса опасности, обладающий остронаправленным механизмом действия) и его соли. Его предельно допустимые концентрации (в пересчете на НСЫ) составляют: для рабочей зоны (ПДКр.з.) - 0,3 мг/м3, в атмосферном воздухе (ПДКс.с.) - 0,01 мг/м3, в водоисточниках (ПДКв.) - 0,1 мг/л. За содержанием в воздухе циановодорода как санитарно-токсикологического показателя вредности необходимо осуществлять постоянный контроль. Заметим, что в

США и Великобритании для цианводорода и его солей установлен норматив для рабочей зоны на уровне 10,0 мг/м3.

Исследованиями А.В. Лутай с соавторами установлено, что уровень загрязнения цианистым водородом воздуха рабочей зоны на ЗИФ во всех производственных помещениях превышает ПДК в 2-13 раз, причем в теплый период года уровень загрязнения увеличивается [14]. При обследовании рабочие жаловались на головную боль с преимущественной локализацией в лобной и височной областях (50,4%), общее недомогание, утомляемость, слабость (43,1%), боли в области сердца и учащенное сердцебиение (33,1%), раздражительность, боли в конечностях, диспепсические расстройства. При объективном обследовании обнаружены приглушенность сердечных тонов в 49% случаев, увеличение щитовидной железы I и II степени без явлений тиреотоксикоза - в 16% случаев. Изменения со стороны состава крови характеризовались достоверным уменьшением числа эритроцитов и содержания гемоглобина. Среди неврологических симптомов основное место занимали вегетативные - гипергидроз подмышечных впадин и дисталь-ных отделов конечностей (71%), изменение местной дермографической реакции (23%), акроцианоз кистей и стоп (12%). Часто наблюдались общее оживление сухожильных рефлексов (31%) с расширением границ рефлекторных зон, мелкоразмашистый частый тремор пальцев вытянутых рук (20%). Также было выявлено 6 случаев контактного дерматита открытых участков кожи верхних конечностей - эритема, различные высыпания, шелушение, сухость кожи, сопровождающиеся зудом. Указанные признаки исчезали через 7-12 дней после прекращения контакта с цианистыми соединениями. У ряда лиц такие поражения кожи возникали неоднократно.

Согласно исследованиям, выполненным сотрудниками Ангарского филиала НИИ медицины труда и экологии человека ВСНЦ СО РАМН на Нижне-Куранахской и Лебединской золотоизвлекательных фабриках, использующих ионообменную технологию извлечения золота, было установлено, что для отделений сорбции основным неблагоприятным фактором является цианистый водород [12; 13; 15]. Его концентрации в 1,5-10 раз превышали ПДК, которая составляет 0,3 мг/м3. В воздухе отделений регенерации и электролиза наряду с цианистым водородом было обнаружено присутствие таких соединений, как пары серной кислоты, аэрозоль щелочи, пары аммиака, серный ангидрид и сероводород. Определяемые концентрации аэрозоля серной кислоты в воздушной среде отделений регенерации и электролиза на Нижне-Куранахской фабрике в 70-77% случаев превышали ПДК - 1,0 мг/м3. Средние концентрации аэрозоля щелочи, определяемые в отделениях регенерации и электролиза на Нижне-Куранахской фабрике, во всех случаях были выше ПДК - 0,5 мг/м3. Таким образом, по частоте обнаружения, кратности превышения ПДК и степени токсичности цианистый водород является ведущим неблагоприятным фактором в воздухе производственных помещений. Концентрация цианистого

водорода может изменяться в значительных пределах в зависимости от периода года, эффективности работы общеобменной и локальной систем вентиляции, состояния технологического оборудования и условий ведения технологического процесса.

Исследования уровня цианистого водорода в отделениях сорбции Нижне-Куранахской фабрики показали, что при переливах пульпы средняя концентрация цианистого водорода может превышать ПДК в 20 раз, при ручной очистке дренажных сеток - в 10 раз (2,64±0,32 мг/м3), при обработке проб пульпы средние концентрации цианистого водорода составляли 1,7±0,12 мг/м3. Аналогичны изменения концентрации цианистого водорода и в воздухе отделений регенерации. Элементы ручного труда, присутствующие в технологическом процессе, приводят к загрязнению не только воздуха производственных помещений, но и кожных покровов рабочих. В первую очередь загрязняются кисти рук, вызывая различные кожные заболевания [15].

И.В. Колычева, занимаясь гигиенической оценкой условий труда на золотоизвлекательных фабриках и их влиянием на состояние здоровья женщин, отмечает, что из общего числа обследованных работниц ЗИФ почти у 48% выявлены кожные заболевания. При этом отмечается зависимость частоты выявленных заболеваний от стажа работы. Так, основной процент заболеваний выявлен при стаже 10 и более лет, что, вероятно, связано со снижением бактерицидной способности кожи в связи с длительным ингаляционным воздействием и прямым контактом с цианистыми растворами (цит. по [16]).

При обследовании рабочих Балейской золотоиз-влекательной фабрики было установлено, что профессиональные дерматиты и экземы составляли 2,8 случая на 100 обследованных. У фильтровальщиц, которые имеют прямой контакт с цианистыми растворами пульпы, они составляют 17,2 случая на 100 (при этом дерматиты составляли 62%, а экземы 38%). Наиболее частая локализация - кожа кистей и предплечий (92,7%). Дерматиты часто наблюдались у рабочих с небольшим (до года) производственным стажем (48,5%).

Ф.И. Колпаковым и В.И Прохоренковым обследовано 310 рабочих, контактировавших с цианидами на ЗИФ. У большинства больных наблюдали аллергические дерматозы, проявлявшиеся дерматитами, экземами, крапивницей, иногда глубокими изъязвлениями на пальцах (язвы с валообразными краями), доходящими даже до кости и медленно излечивающимися. При использовании метода оценки аллергической реакции лейкоцитов in vitro, метода «кожного окна» и при исследовании специфических изменений в лимфатических узлах (методом люминисцентной микроскопии) установлено сенсибилизирующее действие цианида натрия при нанесении его на кожу (цит. по [16]).

Л.А. Дедкова при обследовании работников основных профессиональных групп Нижне-Куранахской ЗИФ установила, что в условиях ведения технологического процесса такие элементы ручного труда, как отбор проб пульпы, регулировка вентилей и задвижек

подачи технологических растворов, чистка и замена сеток грохотов и дренажных сеток пачуков, ремонт технологического оборудования приводят к загрязнению кожи рабочих, особенно кожи рук, цианистыми соединениями [15]. В результате хронометражных наблюдений выявлено, что суммарное время контакта с цианистыми соединениями у аппаратчика сорбции, аппаратчика регенерации, машиниста насосов и агитаторов составляет примерно 20% за смену, а слесаря-ремонтника технологического оборудования -64,5% за смену. Содержание цианидов в воздухе рабочей зоны ЗИФ превышает ПДК в 1,5-10 раз. Постоянное присутствие в воздухе рабочей зоны цианидов в отделении сорбции создает угрозу хронической интоксикации. Поэтому работающие, имеющие контакт с цианистыми соединениями, должны подвергаться периодическим, а вновь поступающие на работу - предварительным медицинским осмотрам.

Кроме того, возможно возникновение аварийных ситуаций, приводящих к гибели работников. Так, в конце февраля 2014 г. произошла трагедия в отделении предварительного цианирования цеха гидрометаллургии цианирования и обезвреживания на территории ЗИФ ЗАО «Тревожное зарево» месторождения «Асачинское», расположенного в южной части Ели-зовского района Камчатского края. Электрогазосварщик 5-го разряда с помощью коллеги-слесаря спустился в емкость агитатора высотой 6 м, чтобы достать упавший туда предмет. Поскольку сварщик перестал отзываться, к нему спустился слесарь и обнаружил коллегу лежащим в пульпе лицом вниз без сознания (жидкость с очень высокой концентрацией цианида). Пытаясь оказать ему помощь, слесарь сам потерял сознание от отравления парами цианида. Подоспевшие работники оказали пострадавшим первую помощь, однако спасти электрогазосварщика не удалось.

Создание безопасных условий труда в производствах, где возможно наличие цианистых соединений, представляет непростую задачу, так как гигиенические требования должны разрабатываться применительно к конкретным производствам с учетом специфики технологического процесса. Учитывая токсичность данных соединений, контроль воздушной среды должен осуществляться систематически при использовании прибора с автоматической сигнализацией, дающей показания с запаздыванием не более 6 минут при концентрации до 5 мг/м3 [16]. Безопасные и благоприятные условия труда должны создаваться на основе достижений эргономики.

Эргономика - научная дисциплина, комплексно изучающая функциональные возможности человека (группы людей) в трудовых и бытовых процессах, выявляющая закономерности создания оптимальных условий высокоэффективной жизнедеятельности и высокопроизводительного труда, возникшая и развивающаяся на стыке технических и естественнонаучных дисциплин, психологии, антропологии, биофизики, физиологии, акустики, цветоведения, экологии и т.д. Определение эргономики, принятое в 2010 г. Международной ассоциацией эргономики (IЕА), звучит

так: «Научная дисциплина, изучающая взаимодействие человека и других элементов системы, а также сфера деятельности по применению теории, принципов, данных и методов этой науки для обеспечения благополучия человека и оптимизации общей производительности системы». В направлении эргономики сегодня выделилась фитоэргономика как современная инновационная технология, основанная на использовании растений для повышения работоспособности человека и улучшения условий труда. Растения способны улучшать свойства производственной среды за счет следующих свойств:

- обогащения среды кислородом и поглощения углекислого газа;

- выделения фитонцидов, уничтожающих или подавляющих развитие бактериальных, грибных, вирусных инфекций;

- способности улучшать окружающую среду путем поглощения и детоксикации вредных газов, пыли, дыма;

- способности оказывать эстетико-психоло-гическое воздействие.

В последнее время это направление интенсивно развивается, оно получило название медико-экологический фитодизайн (МЭФ-дизайн). МЭФ-дизайн рассматривает растения как объекты живой природы, способные выступать одним из факторов средообразования внутреннего пространства помещений [17]. В качестве компонентов улучшения качества воздуха закрытых помещений рекомендуют использовать комнатные растения, которые можно объединить в три группы:

первая - растения, летучие выделения которых обладают выраженной антибактериальной, антивирусной, противогрибковой активностью в отношении воздушной микрофлоры (фитонцидные растения), например плющ обыкновенный, аукуба японская, пе-перомия туполистная и многие другие;

вторая - растения, летучие выделения которых улучшают сердечную деятельность, повышают иммунитет, обладают успокаивающим, противовоспалительным и другими лечебными действиями, например мирт обыкновенный, розмарин лекарственный, лимон, герань душистая, лавр благородный;

третья - растения-фитофильтры, поглощающие из воздуха вредные газы, например хлорофитум хохлатый, фикус Бенджамина, некоторые виды семейства бромелиевых.

В настоящей работе выполнены экспериментальные исследования по подбору комнатных растений, которые можно рекомендовать для озеленения отделения сорбции ЗИФ в качестве фитофильтров для кондиционирования воздуха производственного участка.

Цианиды отличаются высокой токсичностью для животных организмов, но являются естественными метаболитами растений. В литературе имеются указания на наличие у растений по крайней мере трех возможных путей метаболизма цианида: реакция ß замещения при участии ß-цианоаланинсинтазы (КФ 4.4.1.9), реакции замещения с участием тиосуль-

фатсульфидтрансферазы (роданезы) (КФ 2.8.1.1) и реакции гидролиза при участии цианидгидратазы (КФ 4.2.1.66) [18].

Наиболее широко распространена и детально исследована р-цианоаланинсинтаза, катализирующая образование сероводорода по схеме

НБС^ЩК^СООН + НСЫ -ЫС^^СООН + Н2в.

Установлено, что р-цианоаланинсинтаза - пири-доксальзависимая лиаза, катализирует реакцию замещения цистеина по типу ^замещения. Продуктами реакции являются сероводород и р-цианоаланин, который далее превращается в р-цианоала-нингидратазой (КФ 4.2.1.65), 1-аспарагин, являющийся источником аминогрупп для синтеза других аминокислот или модификации белковых молекул. В настоящее время проводится много исследований по изучению роли данного фермента в биохимических процессах детоксикации цианидов, которые синтезируются в растениях и выполняют определенную физиологическую роль, в частности, интенсифицируют созревание плодов [18-21].

Совместно с сотрудниками Института молекулярной биологии РАН (г. Москва) нами впервые была выделена и охарактеризована р-цианоаланинсинтаза элодеи канадской. Фермент выделен по методу, разработанному специально для водных растений. Установлено, что р-цианоаланинсинтаза водных растений не связана с митохондриями, как это имеет место у наземных растений, а является цитоплазматическим ферментом. Такая локализация позволяет водным растениям быстро утилизировать поступающие извне экзогенные поллютанты. Нами предложена фитотех-нология очистки сточных вод ЗИФ в шламонакопите-лях путем высадки определенных видов водных растений.

Кроме того, имея опыт выделения и исследования р-цианоаланинсинтазы, нами проведено скринирова-ние комнатных растений на содержание данного фермента. Выбор растений для первичного скринирова-ния производился исходя из результатов обследования озеленения лабораторий Иргиредмета, где в технологических процессах постоянно обращаются цианиды, то есть растения уже получают цианидную нагрузку. Контролем служили растения, произрастающие на кафедре промэкологии и безопасности жизнедеятельности ИрГТУ. Предварительно были отработаны условия пробоподготовки растений для анализа: предложено отбирать среднюю пробу из трех-пяти листьев массой не менее 5 г сырого веса, измельчение пробы проводили после ее замораживания жидким азотом. Фермент экстрагировали буферным раствором, его активность определяли по методике, описанной в работе [18]. Активность пересчитывали на 1 г сырого веса или мг белка в пробе. В таблице приведены результаты определения активности р-цианоаланинсинтазы в исследованных растениях.

Уровни активности ß-цианоаланинсинтазы в комнатных растениях

Исследуемое растение

фото

наименование; семейство

Место отбора

С, мг/г сырого веса

А, нмоль/г сырого веса

А, нмоль/г белка

Крассула (Crassula);

толстянковые

(Crassulaceae)

БЖД

0,755

Лаб. 1S

0,0126

Драцена (Dracaena); агавовые (Agavaceae)

БЖД

0,317

Лаб. 1S

0,375

0,218

0,027

2,29

0,86

0,288

2,14

7,22

2,29

Эухарис (Eucharis);

амариллисовые

(Amarillidaceae)

БЖД

0,037

Лаб. 1S

0,6448

Традесканция (Tradescantia); коммелиновые (Commelinaceae)

БЖД

0,154

Лаб. 1S

0,225

0,16

0,26

9,12

13,86

0,34

0,403

34,5

61,6

Лимон (Citrus); рутовые (Rutaceae)

БЖД

0,411

Лаб. 1S

1,38

Колеус (Coleus); губоцветные (Labiateae)

БЖД

0,63

Лаб. 1S

0,555

Фикус Бенджамина (Ficus benjamina); тутовые (Moraceae)

БЖД

0,795

Лаб. 1S

0,81

6,11

0,34

9,2

0,11

2,16

3,18

0,25

14,6

0,19

2,71

3,92

Пуансеттия (Poinsettia);

молочайные

(Euphorbiaceae)

БЖД

0,53

Лаб. 1S

0,804

Бальзамин (Impatiens);

бальзаминовые

(Balsaminaceae)

БЖД

0,1

Лаб. 1S

0,2

Азалия (Azalea); вересковые (Ericaceae)

БЖД

0,74

Лаб. 1S

0,94

Гардения (Gardenia); гид-рангиевые (Hydrangeaceae)

БЖД

0,13

Лаб. 1S

0,33

0,015

0,29

0,06

0,1

2,1

6,3

2,1

4,22

0,028

0,547

0,3

0,5

3,1

6,7

4,2

12,78

Рапис (Rhapis); арековые (Aracaceae)

Зефирантес (Zephyranthes);

амариллисовые

(Amarillidaceae)

Валлота (Vallota);

амариллисовые

(Amarillidaceae)

Сенполия (Saintpaulia);

геснериевые

(Gesneriaceae)

Пеларгония (Pelargonium); гераниевые (Geraniaceae)

Хлорофитум (Chlorophytum) лилейные (Lileaceae)

Эпипремнум (Epipremnum); ароидные (Araceae)

Диффенбахия (Dieffenbachia); ароидные (Araceae)

Спатифиллум (Spathiphyllum); ароидные (Araceae)

Алоказия (Alocasia); ароидные (Araceae)

Шефлера (Schefflera);

аралиевые (Araliaceae)

БЖД

Лаб. 15

БЖД

Лаб. 15

БЖД

Лаб. 15

БЖД

Лаб. 15

БЖД

Лаб. 15

БЖД

Лаб. 15

БЖД

Лаб. 15

БЖД

БЖД

БЖД

БЖД

0,23

0,53

0,11

0,16

0,078

0,14

0,13

0,27

0,035

0,076

0,08

0,565

0,78

0,22

0,142

0,462

0,238

0,462

12.9

20,66

0,21

0,47

0,023

5,53

0,34

0,64

0,14

1,15

0,546

0,0026

0,0038

0,0061

0,035

0,0015

0,007

0,0020

13,4

38,98

1,4

2,94

0,29

39,5

1,02

2,37

15,13

6,8

0,0046

0,0084

0,0227

0,011

0,0030

0,0030

0,0040

4

В результате исследований установлено, что практически все исследованные растения содержат цианоаланинсинтазу, максимальный уровень которой отмечен у растений из семейств тутовых, гераниевых, амариллисовых, камелиновых, вересковых, арековых, гидрогенгиевых. Причем при произрастании в условиях цианидной нагрузки активность фермента значи-

тельно выше, чем в контроле. Поэтому данные виды растений целесообразно использовать в качестве компонентов аэрофитомодулей для нейтрализации цианидов в воздухе рабочей зоны. Для окончательных выводов необходимо провести опытно-промышленные испытания непосредственно в цехах ЗИФ.

Статья поступила 04.07.2014 г.

Библиографический список

1. Пучков Л.А. Россия в горнодобывающем мире // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. № 5.

2. Чантурия В.А. Инновационные процессы в технологиях переработки минерального сырья сложного вещественного состава // Плаксинские чтения - 2009: мат-лы Междунар. совещания. Новосибирск: Изд-во Института горного дела СО РАН, 2009. С. 3-9.

3. Брайко В.Н., Иванов В.Н. Ежегодный доклад Союза золотопромышленников «Золото - 2010» // Золото и технологии. 2011. № 2 (12) [Электронный ресурс]. URL: http://zolteh.ru/index.php?dn=news&to=art&id=343

4. Металлургия: тенденции и прогнозы. Аналитический бюллетень. Вып. № 9: итоги 2012 года // РИАРЕЙТИНГ; группа РИАновости [Электронный ресурс]. URL: http://www.riarating.ru

5. Минеральное сырье: от недр до рынка. В 3 т. Т. 1. Благородные металлы и алмазы: золото, серебро, платиноиды, алмазы: кол. монография / отв. ред. А.П. Ставский. М.: Научный мир, 2011. 400 с.

6. Волков А.В. Перспективы золотодобычи в Иркутской области // Золото и технологии. 2010. № 3 (10) [Электронный ресурс]. URL: http://zolteh.ru/index.php?dn=news&to=art&id=298

7. Огрель Л.Д. Тенденции и особенности использования химических реагентов золотодобывающими предприятиями России // Золото и технологии. 2010. № 3 (10) [Электронный ресурс]. URL: http://zolteh.ru/index.php?dn=news&to=art&id=306

8. Технологии бактериального выщелачивания металлов (часть 1) / Т.Н. Абашина, М.Б. Вайнштейн, А.Е. Филонов [и др.] // Золото и технологии. 2010. № 2 (9) [Электронный ресурс]. URL: http://zolteh.ru/index.php?dn=news&to=art&id=304

9. Асалханов В.А. Разработка усовершенствованной окси-хлоридной технологии извлечения золота из руд применительно к условиям подземного выщелачивания: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.02. Иркутск, 2005. 164 с.

10. Чекушин В.С., Олейникова Н.В. Переработка золотосодержащих рудных концентратов (обзор методов) // Известия Челябинского научного центра. 2005. № 4 (30). С. 94-101.

11. Цианистые соединения. Охрана труда [Электронный ресурс]. URL: http: //slovari.yandex. ш/~книги/ Охра-

на%20труда/Цианистые%20соединения/

12. Рукавишников В.С. Медицина труда на золотоизвлека-тельных фабриках: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. Иркутск, 1999. 47 с.

13. Рукавишников В.С., Колычева И.В. Состояние здоровья работников золотоизвлекательных фабрик // Медицина труда и промышленная экология. 2000. № 6. С. 41-43.

14. Лутай А.В. Маракушкин Л.А., Колесов В.Г. Гигиеническая оценка условий труда и состояние здоровья рабочих цианистых переделов золотоизвлекательных фабрик // Гигиена труда и профзаболевания. 1974. № 4. С. 31-33.

15. Дедкова Л.А. Научное обоснование спектрофотометри-ческих методов определения цианидов для токсикологических и гигиенических исследований: автореф. дис. ... канд. биолог. наук. Иркутск, 2009. 23 с.

16. Шамансурова Х.Ш. Условия труда горнорабочих при извлечении золота методом гравитационно-сорбционной технологии // Запорожский медицинский журнал. 2011. Т. 13. № 6. С. 83-85.

17. Тимофеева С.С., Тимофеев С.С. Современные фитотех-нологии в решении экологических проблем Байкальского региона // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. № 2. С. 52-58.

18. Тимофеева С.С., Краева В.З. Бета-цианоаланинсинтаза в высших водных растениях и водорослях (оз. Байкал и р. Ангары) // Эколого-физиологические основы повышения продуктивности фитоценозов: оперативно-информационные материалы. 1983. С. 34-36.

19. Тимофеева С.С. Влияние компонентов золотоизвлека-тельных фабрик на растительные тест-объекты // Обобщенные показатели качества воды. Практические вопросы биотестирования и биоиндикации. Черноголовка, 1983. С. 159161.

20.Тимофеева С.С., Краева В.З., Меньшикова О.А. Роль водорослей и высших водных растений в обезвреживании цианидсодержащих сточных вод // Водные ресурсы. 1985. № 6. С. 111-116.

21.Тимофеева С.С., Меньшикова О.А. Использование мак-рофитов для интенсификации биологической очистки рода-нидсодержащих сточных вод // Водные ресурсы. 1985. № 6. С. 80-85.