Геохимический аспект проживания людей в Красноярске и его окрестностях

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Сибирский федеральный университет

Министерство здравоохранения Российской Федерации
Красноярский государственный медицинский университет  
имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого

Т. П. Стримжа, Н. Н. Медведева

ГЕОХИМИЧЕСКИЙ АСПЕКТ  
ПРОЖИВАНИЯ ЛЮДЕЙ  
В КРАСНОЯРСКЕ  
И ЕГО ОКРЕСТНОСТЯХ

Монография

Красноярск 
СФУ 
2020

УДК 550.46:316.334.56(571.51)+504.75(571.51)
ББК 26.823.8-1(2Р-4Крн)+28.708.0
С855

Р е ц е н з е н т ы: 
И. А. Баландина, доктор медицинских наук, Пермский государственный медицинский университет имени академика Е. А. Вагнера;
А. К. Полиенко, доктор геолого-минералогических наук, Национальный исследовательский Томский политехнический университет;
С. М. Радомский, кандидат геолого-минералогических наук, Институт геологии и природопользования Дальневосточного отделения 
Российской академии наук

Стримжа, Т. П.
С855 
 
Геохимический аспект проживания людей в Красноярске 
и его окрестностях : монография / Т. П. Стримжа, Н. Н. Медведева. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2020. – 220 c.
ISBN 978-5-7638-4224-1

В монографии рассматривается геохимия горных пород и техногенеза. Обсуждается результирующее состояние окружающей среды г. Красноярска с учетом микроэлементного состава почв, донных отложений р. Енисей, твердого 
осадка снеговых проб и костной ткани человека (красноярцев). 
Предназначена для специалистов в области геохимии окружающей среды.

Электронный вариант издания см.: 
УДК 550.46:316.334.56(571.51)+504.75(571.51)

http://catalog.sfu-kras.ru 
ББК 26.823.8-1(2Р-4Крн)+28.708.0

ISBN 978-5-7638-4224-1 
© Сибирский федеральный
университет, 2020

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение .......................................................................................................5

Глава 1. Красноярск и его окрестности .................................................7
1.1. Характеристика горных пород  ............................................................7
1.2. Природные геохимические аномалии  ................................................9
1.3. Естественные биогеохимические провинции (ЕБГП) .................... 18
1.4. Техногенез  ......................................................................................... 19
1.4.1. Алюминиевое производство .................................................. 20
1.4.2. Завод цветных металлов ......................................................... 22
1.4.3. Сжигание бурого угля (ТЭЦ) ................................................. 23
1.4.4. Другие производства ............................................................... 25
1.5. Аэротехногенное загрязнение........................................................... 27
1.5.1. Пылевая нагрузка .................................................................... 28
1.5.2. Геохимическая нагрузка  ........................................................ 31
1.6. Геохимические показатели среды ..................................................... 36
1.6.1. Кислые и щелочные ландшафты ........................................... 36
1.6.2. Потенциально опасные территории ...................................... 38
1.7. Геохимическое состояние почв  ........................................................ 39
1.8. Геохимия донных отложений ............................................................ 44
1.9. Техногенная биогеохимическая провинция кадмия  ...................... 49
1.10. Основные источники поступления химических элементов  
в окружающую среду ....................................................................... 53

Глава 2. Геохимия человека .................................................................. 56
2.1. Человек – объект геохимических исследований ............................. 56
2.2. Костная ткань человека ..................................................................... 58
2.3. Геохимическая классификация химических элементов  ................ 60
2.4. Коэффициент накопления (Кн) химических элементов.  
Остеотропные, мышечные и переходные элементы  ...................... 63
2.5. Содержание химических элементов  
в костной ткани красноярцев ............................................................ 69
2.5.1. Активные воздушные мигранты S, I ..................................... 70
2.5.2. Щелочные металлы Na, Rb, Cs, K ......................................... 72
2.5.3. Щелочноземельные металлы Ca, Mg, Sr, Ba и Li ................ 75
2.5.4. Радиоактивные элементы U, Th  ............................................ 79
2.5.5. Редкоземельные элементы La, Ce, Pr, Nd, Sm,  
Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu (лантаноиды) ................. 80

Оглавление

2.5.6. Металлы группы железа Fe, Mn, Cr  ..................................... 85
2.5.7. Халькофильные металлы Ni, Cu,  
Zn, Hg, Pb, Bi, Cd, Ag Au, Co, In ............................................ 87
2.5.8. Редкие тяжелые металлы Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt ..................... 95
2.5.9. Литофильные и сидерофильные элементы  
Ti, V, Nb, Ta, W, Mo, Re  .......................................................... 97
2.5.10. Литофильные элементы Be, Al, Zr, Hf, Y, Sc .................... 101
2.5.11. Халькофильные неметаллы Sb, As, Se  ............................. 104
2.5.12. Литофильно-халькофильные элементы Ga, Ge, Tl, Sn .... 106
2.5.13. Галогены Cl, Br, F ................................................................ 109
2.5.14. Анионогенные элементы Si, P, B  ...................................... 111
2.6. Сравнение содержания химических элементов в костной ткани 
красноярцев по сравнению с фоновыми (по Д. Эмсли) [64]  
и с их содержаниями в ЗООЧ [45] .................................................. 114
2.7. Геохимические особенности костной ткани красноярцев  
в сравнении с ЗООЧ из различных городов  
с развитой промышленностью  ....................................................... 119
2.7.1. Красноярск – Норильск ........................................................ 120
2.7.2. Красноярск – Новокузнецк ................................................... 121
2.7.3. Красноярск – Новосибирск .................................................. 122
2.7.4. Красноярск – Екатеринбург ................................................. 123
2.7.5. Красноярск – Санкт-Петербург ........................................... 123
2.7.6. Красноярск – Ростов-на-Дону .............................................. 124
2.7.7. Красноярск – Благовещенск  ................................................ 124
2.7.8. Красноярск XVII–XVIII–XXI вв. ......................................... 124
2.8. Коэффициент концентрации (Кк) химических элементов  
в костной ткани красноярцев (разброс) ......................................... 130
2.9. Биофильность химических элементов костной тканью  
красноярцев и ряды биологического поглощения ........................ 136
2.10. Макро-, микро- и ультрамикроэлементы  
в костной ткани красноярцев ........................................................ 141
2.11. Результаты рентгенофлуоресцентного анализа ........................... 147
2.12. Геохимическая составляющая окружающей среды  
г. Красноярска и его окрестностей ............................................... 149

Заключение ............................................................................................. 153

Библиографический список ................................................................ 155

Приложения ........................................................................................... 161

ВВЕДЕНИЕ

Развитие человеческой цивилизации невозможно без потребления 
природных ресурсов. При этом их переработка и потребление оказывает 
значительное воздействие на окружающую среду. В настоящее время 
актуальным и активно развивающимся разделом геохимии является экологическая геохимия почв, донных отложений, атмосферного воздуха 
селитебных территорий, геохимия различных производст, т. е. все то, 
что определяет геохимию окружающей среды для человека, точнее, место обитания самого человека. 
Геохимическая составляющая места обитания человека определяется химическими элементами, поступающими в окружающую среду: 
1) из горных пород, слагающих данную территорию, и 2) атмосферными осадками и трансрегиональными переносами, качество которых 
определяется пылегазовыми выбросами промышленных предприятий 
различного профиля (аэральный тип техногенеза). 
В настоящей работе рассматриваются: 
• геохимия горных пород территории г. Красноярска и его окрестностей (положительные и отрицательные геохимические аномалии 
в горных породах);
• геохимия техногенеза, техногенное давление производств, влияющих на содержание элементов в атмосферных осадках;
• микроэлементный состав почв, донных отложений р. Енисей, твердого осадка снеговых проб, костной ткани человека (жителей 
г. Красноярска).
В сборе полевых материалов (образцы почв, донных отложений, 
растений и снеговых проб) принимали участие студенты специальности «Геоэкология» Красноярского государственного педагогического 
университета им. В. П. Астафьева, в котором один из авторов (Стримжа Т. П.) в период с 2007 по 2015 г. по совместительству вела курс «Геохимия окружающей среды». 
Образцы костной ткани жителей г. Красноярска были предоставлены профессором Красноярского государственного медицинского 
университета имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого Н. Н. Медведевой.

Введение

В рамках интегративной антропологии изучалось физическое развитие современного населения с привлечением результатов содержания 
жизненно важных химических элементов (кальций, фосфор, железо, 
кремний и др.) в костной ткани красноярцев. 
Микроэлементный состав почв, донных отложений р. Енисей, 
твердого осадка снеговых проб определен атомно-эмиссионным спектральным анализом на приборе СТЭ-1 МАЭС «Поток» в лаборатории 
ЦГИ «Прогноз», г. Красноярск, исполнитель Н. Б. Кусиньш.
Содержание химических элементов в образцах костной ткани 
красноярцев определялось двумя методами:
• на рентгенофлуоресцентном анализаторе MiniLab X-5000 
(CША) в лаборатории ЦГИ «Прогноз», г. Красноярск, исполнитель 
А. И. Фертиков;
• на приборе ИСП-МС (масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой) Agilent 7500a (Agilent, США). Анализ выполнен в Институте химии и химической технологии (ИХХТ) СО РАН, г. Красноярск, исполнитель А. М. Жижаев.
Авторы выражают искреннюю благодарность директору Центра 
геотехнологических исследований «Прогноз» В. А. Макарову и всем 
исполнителям за проведение аналитических исследований.

Глава 1. КРАСНОЯРСК И ЕГО ОКРЕСТНОСТИ

В настоящее время актуальным и активно развивающимся разделом геохимии является экология окружающей среды, в том числе состояние атмосферного воздуха селитебных территорий [25, 35, 44, 65, 67].
Красноярск располагается в долине реки Енисей, который делит 
город на две части, в окружении возвышенностей, что определяет особый режим циркуляции атмосферы: незамерзающая река, близкое расположение к городу Красноярского водохранилища, что создает повышенную влажность, благоприятную для образования летних и зимних 
смогов, режима «черного» неба.
Основным источником химических элементов в почву и растения 
является материнская горная порода [3, 46, 61]. Теоретической посылкой является то, что горные породы, выведенные на дневную поверхность, разрушаются до химических элементов, которые попадают в почву, воду, атмосферу и растения, т. е. в окружающую среду. 
Эта модель применима для индустриального города как источника 
химических элементов в окружающую среду. Используя геохимические 
методы исследования почв, донных отложений, снеговых проб, растений, 
можно выявить повышенные (пониженные) содержания химических элементов в окружающей среде (или в одном из ее компонентов), где их источником могут быть как горные породы, так и различные производства.
Химические элементы, попадая в окружающую среду, включаются в биологический круговорот, во все виды миграций и подчиняются 
условиям ландшафтно-геохимической обстановки. Определив закономерности поведения элементов в соответствующих ландшафтах, можно 
предвидеть их поведение в окружающей среде и делать прогноз: выносятся эти элементы или будет происходить их накопление.

1.1. Характеристика горных пород 

Город Красноярск и его ближайшие окрестности расположены 
на территории, сложенной преимущественно породами осадочного 
и в меньшей степени породами магматического комплексов. Породы 

Глава 1. Красноярск и его окрестности

осадочного комплекса формировались в морских условиях в период от 
рифейского до юрского времени (см. прил. 1) [14]. 
Большая часть рассматриваемой территории сложена породами, 
которые по литологическому составу можно отнести к существенно 
терригенным (обломочным) породам: конгломераты, песчаники, алевролиты, туфоконгломераты карымовской свиты (D1kr); песчаники, алевролиты, гравелиты красно- и пестроцветные, реже конгломераты, линзы 
аргиллитов нижнепавловской свиты (D2 pv1); алевролиты красноцветные, аргиллиты, известняки, прослои и линзы песчаников и алевролитов известковистых, с конгломератами в подошве чаргинской свиты 
(С1cr); песчаники, гравелиты, конгломераты с прослоями алевролитов, 
линзы бурого угля макаровской свиты (J1mk); песчаники, алевролиты, 
аргиллиты, углистые алевролиты, прослои и пласты бурого угля итатской свиты (J2it1–3). На породах подобного состава расположены Студгородок, Торгашино, Бугач, ст. Минино, Элита, Коркино, Солнечный, 
Творогово, Емельяново, Березовка и др.
Меньшая часть территории сложена карбонатными породами 
(Солонцы, Дрокино, Кузнецовское плато, Зыково, Базаиха и др.): доломиты, известняки, пласты фосфоритов овсянковской свиты (V–Є1ov); 
известняки массивные, археоциато-водорослевые биогермы с редкими прослоями песчаников, алевролитов, доломитов, известковистых 
и кремнистых брекчий торгашинской свиты (Є1tr); мергели, известняки с линзами и прослоями алевролитов, песчаников, гравелитов, реже 
конгломератов среднепавловской подсвиты (D2 pv2); мергели пятнистые, 
красноцветные с прослоями песчаников и гравелитов с редкой галькой 
верхнепавловской подсвиты (D2 pv3); мергели с прослоями зеленовато- 
и желто-серых гравелитов и песчаников, иногда «икряных» известняков 
и алевролитов кунгусской свиты (D3 kn), которые формировались в период от венда до верхнего девона. На долю пород терригенного и карбонатного составов приблизительно приходится около 90 % территории. 
Юго-западная часть левобережья Енисея (Студгородок, Академгородок) сложена вулканогенными породами преимущественно среднего состава (дациты, риодациты, трахидациты, трахиты, трахириолиты, 
риолиты их туфы и игнимбриты, андезиты, туфопесчаники, потоки 
базальтов верхнеимирской подсвиты (O?im2), эпизодически отмечены 
субвулканические тела сиенит-порфиров, трахит-порфиров (ζπО2–3im) 

1.2. Природные геохимические аномалии 

среднего состава (Николаевская сопка) и др. ордовикского возраста. 
В южной части правобережья обнажаются магматические сиенит-граносиенитовые породы (εγO3st) столбовского комплекса (район заповедника «Красноярские столбы).

1.2. Природные геохимические аномалии 

Горные породы служат основным источником минерального питания почв, растений и животных на суше. Существенные и характерные 
особенности развивающихся на них ландшафтов определяются ведущими биофильными потенциалзадающими макроэлементами, главным 
среди которых является кальций.
Кальциевые ландшафты, развивающиеся на породах, содержащих 
достаточное количество кальция, характеризуются наиболее благоприятными геохимическими особенностями среды, связанными с участием в миграции иона кальция, поставщиком которого являются в первую очередь известняки. Богатство горных пород кальцием оказывает 
большое влияние на почвы, местные воды и организмы. Кальциевые 
ландшафты характеризуются большим видовым разнообразием растительности и почвенной биоты, высокой их продуктивностью, хорошим 
ростом деревьев, кустарникового яруса и богатым травостоем. Организмы, обитающие в этих ландшафтах, имеют все признаки достаточного 
кальциевого питания, почти не встречаются болезни скелета (рахиты 
и др.). К тому же кальций – мощный коагулятор, проявляющий антагонистическое действие на многие металлы [48].
В соответствии с литологическим составом горных пород геохимический фон территории г. Красноярска и его окрестностей теоретически обусловлен геохимической составляющей (более 90 %) карбонатно-терригенных пород осадочного комплекса. Осадочные породы, 
формирующиеся в открытых бассейнах, изначально могут характеризоваться геохимической специализацией, например, осадочные породы 
Западной Сибири имеют специализацию: юрского возраста Mo, V, Ni 
и др., мел-палеогеновые Pb и др. [62]. 
На фоне относительно монотонного распределения химических 
элементов, свойственного обычным горным породам, выделяются кон

Глава 1. Красноярск и его окрестности

центрации элементов, которые выступают как четко выделяющиеся природные геохимические аномалии. При этом кларк (среднее содержание 
химического элемента в земной коре) является нормативным показателем 
для выделения геохимических аномалий. Сравнительный анализ среднего (кларкового) содержания элементов в различных типах горных пород 
к кларку этого же элемента в земной коре позволяет судить о возможном 
наличии положительных (кларк концентрации – КК) и отрицательных 
(кларк рассеяния – КР) геохимических аномалий в различных породах 
в пределах территории г. Красноярска и его окрестностей [3, 16] (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Кларки концентраций (КК) и кларки рассеяния (КР) химических элементов  
в осадочных (терригенно-карбонатных) горных породах

Элемент

Кларк 
химических 
элементов 
в земной 
коре, К, % 
[26]

Содержание элемента  
в осадочных породах, С, % [59] 
Кларк

в терригенных
в карбонатных

концентрации 
(КК), 
КК = С/К > 1
(положительные аномалии)

рассеяния 
(КР), 
КР = С/К ˂ 1
(отрицательные аномалии)

Li
2,5·10–3
1,5·10–3
5·10–4
˂ 1

Be
2·10–4
n·10–5
n·10–5
˂ 1

B
9·10–4
3,5·10–3
2·10–3
2,2–3,9

F
6,4·10–2
2,7·10–2
3,3·10–2
˂ 1

Na
2,3
3,3·10–1
4·10–2
˂ 1

Mg
2,26
7·10–1
4,7
2,08

Al
8,07
2,5
4,2
˂ 1

Si
27,99
36,8
2,4
1,3

P
0,1
1,7·10–2
4·10–2
˂ 1

S
0,033
2,4·10–2
1,2·10–1
3,6

Cl
1,7·10–2*
1·10–3
1,5·10–2
˂ 1

K
2,13
1,07
2,7·10–1
˂ 1

Ca
3,81
3,91
30,23
7,9

Sc
1,7·10–3
1·10–4
1·10–4
˂ 1

Ti
0,49
1,5·10–1
4·10–2
˂ 1

V
1,9·10–3
2·10–3
2·10–3
1,05

Cr
0,01
3,5·10–3
1,1·10–3
˂ 1

1.2. Природные геохимические аномалии 

Продолжение табл. 1.1

Элемент

Кларк 
химических 
элементов 
в земной 
коре, К, % 
[26]

Содержание элемента  
в осадочных породах, С, % [59] 
Кларк

в терригенных
в карбонатных

концентрации 
(КК), 
КК = С/К > 1
(положительные аномалии)

рассеяния 
(КР), 
КР = С/К ˂ 1
(отрицательные аномалии)

Mn
0,09
n·10–4
1,1·10–1
˂ 1

Fe
6,64
9,8·10–1
3,8·10–1
˂ 1

Co
3,6·10–3
3·10–5
1·10–5
˂ 1

Ni
1·10–2
2·10–4
2·10–3
˂ 1

Cu
6·10–3
n·10–4
4·10–4
˂ 1

Zn
8·10–3
1,6·10–3
2·10–3
˂ 1

Ga
1,8·10–3
1,2·10–3
4·10–4
˂ 1

Ge
1,8·10–4
0,8·10–4
0,2·10–4
˂ 1

As
1·10–4
1·10–4
1·10–4
1

Se
1·10–5
5·10–6
8·10–6
˂ 1

Br
2,4·10–4
1·10–4
–
˂ 1

Rb
1,1·10–2
6·10–3
3·10–4
˂ 1

Sr
3,7·10–2
2·10–3
6,1·10–2
1,6

Y
2,9·10–3*
4·10–3
3·10–3
1,03–1,4

Zr
1,6·10–2
2,2·10–2
1,9·10–3
1,4

Nb
2,1·10–3
n·10–5
3.10–5
˂ 1

Mo
1·10–4
2·10–5
4·10–5
˂ 1

Ru
6·10–7
–
–

Rh
1·10–7
–
–

Pd
6·10–7
–
–

Ag
9·10–5
n·10–6
n·10–6
˂ 1

Cd
1,6·10–5
n·10–6
3,5·10–6
˂ 1

In
7·10–5
n·10–6
n·10–6
˂ 1

Sn
2·10–4
n·10–5
n·10–5
˂ 1

Sb
2·10–5
n·10–6
2·10–5
?

J
4·10–5
1,7·10–4
1,2·10–4
˂ 1

Cs
4·10–4
n·10–5
n·10–5
˂ 1

Ba
4,7·10–2
n·10–3
1·10–3
˂ 1

La
3,6·10–3
3·10–3
n·10–4
˂ 1

Глава 1. Красноярск и его окрестности

Окончание табл. 1.1

Элемент

Кларк 
химических 
элементов 
в земной 
коре, К, % 
[26]

Содержание элемента  
в осадочных породах, С, % [59] 
Кларк

в терригенных
в карбонатных

концентрации 
(КК), 
КК = С/К > 1
(положительные аномалии)

рассеяния 
(КР), 
КР = С/К ˂ 1
(отрицательные аномалии)

Ce
7·10–3*
9,2·10–3
1,15·10–3
1,3

Pr
7·10–4
8,8·10–4
1,1·10–4
1,3

Nd
3,1·10–3
3,7·10–3
4,7·10–4
1,2

Sm
7·10–4
1·10–3
1,3·10–4
˂ 1

Eu
1,1·10–4
1,6·10–4
2·10–5
1,45

Gd
7·10–4
1·10–3
1,3·10–4
˂ 1

Tb
1·10–4
1,6·10–4
2 ·10–5
1,6

Dy
4,6·10–4
7,2·10–4
9·10–5
1,6

Ho
1,3·10–4
2·10–4
3·10–5
1,5

Er
2,6·10–4
4·10–4
5·10–5
1,5

Tm
2·10–5
3·10–5
4·10–6
1,5

Yb
3,3·10–5*
4·10–4
5·10–5
1,5–12,1

Lu
8·10–5*
1,2·10–4
2·10–5
1,5

Hf
2,4·10–4
3,9·10–4
3·10–5
1,6

Ta
2,2·10–4
n·10–6
n·10–6
˂ 1

W
1,4·10–3
1,6·10–4
6·10–5
˂ 1

Re
6·10–8
–
–

Os
2·10–8
–
–

Ir
1,8·10–8
–
–

Pt
9·10–7
–
–

Au
3·10–7
n·10–7
n·10–7
?

Hg
4·10–7
3·10–6
4·10–6
7,5–10

Tl
9·10–5
8,2·10–4
n·10–6
9,1

Pb
8·10–4
7·10–4
9·10–4
1,1 

Bi
9·10–7*
1.10–6*
1,1

Th
1,2.10–3
1,7·10–4
1,7·10–4
˂ 1

U
3·10–4
4,5·10–5
2,2·10–4
˂ 1

П р и м е ч а н и е. 3,3·10–5* – данные по А. П. Виноградову (1962).