Горнодобывающая промышленность характеризуется значительной степенью воздействия на окружающую среду. Впроцессе деятельности она коренным образом трансформирует компоненты природной среды. При этом негативные изменения отмечаются впервую очередь впочвенном покрове иотражаются вдальнейшем на других составляющих экосистем.
Цель исследования. Для достоверной иполной оценки экологических изменений, происходящих впочвенном покрове впроцессе разработки месторождения, необходимо изучение фонового состояния почвенного покрова территории месторождения до начала промышленного освоения.
Материлы иметоды исследования
Работы проводились методом рекогносцировочных илабораторных исследований. Вкамеральных условиях анализы химических свойств почвенных образцов выполнены по общепринятым методикам [1]. Микроэлементный состав почв определен вГУПе «Центргеоланалитик» спектральным полуколичественным анализом вединых методических рамках. Исследования выполнены вЮжной Якутии на территории проектируемого под промышленное освоение Эльгинского каменноугольного месторождения. Почвенный покров региона своеобразен. Это обусловлено горными условиями территории, расчлененностью рельефа, пестротой почвообразующих пород, континентальностью игумидностью климата, прерывистым распространением многолетнемерзлых пород. Врайоне исследований доминируют мерзлотные палево– бурые, мерзлотные торфяные почвы. Типы почв выделены на основании существующей «Классификации идиагностики почв Якутии» [3]. Морфология иагрохимические свойства этих почв описаны [2, 5, 6, 7, 8].
Мерзлотные палево-бурые почвы формируются вусловиях затрудненного дренажа на положительных формах рельефа нижних, частично средних частях склонов на суглинистых элювиально-делювиальных породах. Впочвенном профиле мерзлотных палево-бурых почв выделяются следующие горизонты: неразложившаяся лесная подстилка, аккумулятивно-гумусовый горизонт мощностью 3-15 см, который сменяется иллювиальным суглинистым или супесчаным спрослойками песка, сщебнем икамнями. Глубина протаивания составляет 35-60 см. Заболоченные почвы данного типа характеризуются накоплением мощной подстилки иоторфованостью поверхностного горизонта. Мерзлотные палево-бурые почвы преимущественно легкого гранулометрического состава (пески, супеси), реакция почвенной среды кислая ислабокислая [7].
Мерзлотные торфяные почвы формируются вдолинах рек на пологих склонах иу их подножий или на выровненных понижениях. Почвообразующими породами данных почв являются элювиально-делювиальные иаллювиальные отложения бескарбонатных пород. Мерзлотные торфяно-болотные почвы составляют группу гидроморфных видов. Развитие их связано сналичием на небольшой глубине многолетней мерзлоты 35-45 см, способствующей постоянному избыточному увлажнению. Для мерзлотных торфяно- болотных почв характерно накопление органической массы растительных остатков, находящихся вразличной степени разложения. Данные почвы имеют следующее строение профиля. На поверхности выделяется моховой очес мощностью до 10-15 см, переходящий сглубиной вмокрый слаборазложившийся торф. Под ним находится среднеразложившийся торфяной горизонт, сменяющийся иллювиальным горизонтом, залегающим на мерзлоте. Мерзлотные торфяные почвы характеризуются сильнокислой реакцией водной среды (pH 3,7; 4,3) [8]. Органическое вещество представлено грубыми, слабо гумифицированными растительными остатками, что обусловлено близким залеганием многолетней мерзлоты, консервирующим растительные остатки без разложения.
Результаты исследования иих обсуждение
Микроэлементный состав почв территории исследований многокомпонентен (табл. 1). Фиксируются локальные участки повышенного содержания титана вгумусовом горизонте. Количество данного микроэлемента незначительно превышает ПДК. Вэлювиальном горизонте среднее содержание кобальта выше регионального фона. Висследуемых почвах отсутствует естественное накопление тяжелых металлов как свинец, цинк, кадмий, молибден, марганец, олово, хром др. Вцелом, показатели по микроэлементному составу почв свидетельствуют оне загрязненности рассматриваемой территории элементами токсикантами.
Открытые разработки месторождений сопровождаются преобразованием литологической основы, коренной трансформацией природных ландшафтов иформированием карьерно– отвальных ландшафтов [4]. Следует ожидать, что врезультате разработки Эльгинского месторождения угля почвенный покров либо значительно трансформируется, либо полностью уничтожится не только впределах горных отводов, но исопряженных кним территориях. Общеизвестно, что почвы горных ландшафтов отличаются пониженной устойчивостью. Вгорах эрозионные процессы выражены сильнее, чем на равнинах ипроявляются повсеместно [5, 6].
Таблица 1
Среднее содержание микроэлементов впочвах территории месторождения «Эльгинский», мг/кг
|
Элемент |
Горизонты |
Региональный фон** |
ПДК* |
||
|
Органический |
Гумусовый |
Элювиальный |
|||
|
Pb |
1,6 |
4,5 |
6 |
39,00 |
30 |
|
Zn |
18,3 |
35 |
48 |
не опр. |
100 |
|
Cd |
0,3 |
1,0 |
0,98 |
3,2 |
3-5 |
|
As |
5,5 |
не опр. |
не опр. |
21,4 |
10 |
|
Cr |
28,1 |
32,5 |
47 |
63,1 |
100 |
|
Co |
3 |
9 |
11,8 |
6,3 |
50 |
|
Cu |
10,2 |
20 |
20 |
51,4 |
55 |
|
Ti |
1452,2 |
7000 |
4000 |
не опр. |
5000 |
|
V |
3,4 |
35 |
56 |
53,2 |
100 |
|
Mn |
766,6 |
500 |
780 |
не опр. |
1500 |
|
Sn |
0,4 |
1,5 |
3,2 |
7,5 |
50 |
|
B |
11,6 |
15 |
11 |
не опр. |
не опр. |
|
P |
544,4 |
600 |
580 |
– |
– |
|
Ni |
5,4 |
10,5 |
19,4 |
– |
– |
|
Mo |
0,8 |
1,2 |
1,1 |
– |
– |
Примечания: *– нормативы ПДК России (валовые) (Значения ПДК даны всоответствии сПеречнем ПДК иОДК химических веществ впочве М., 1993).
**– региональный фон. Закономерности развития природных иантропогенных комплексов взоне влияния крупных промышленных центров Южной Якутии/ Иванов, Миронова, Тарабукина идр. // Науч. отчет, 2006. – 150 с.
Разработки месторождений, как правило, сопровождаются механическим удалением или нарушением растительного покрова иподстилки– защитного слоя почвы. Врезультате почва, лишившаяся защитного слоя, подвергается промышленной эрозии. Вдоминирующих врайоне исследований мерзлотных палево-бурых почвах склоновое местоположение иих легкий гранулометрический состав обусловят активизацию эрозионных процессов: смыв идефляцию мелкозема. На участках выдувания верхних слоев почва разрушится до обнажения минеральной части, что приведет кформированию обширных пятен открытого грунта. Икак следствие, результатом ускоренной водной иветровой эрозий, возможно опустынивание территории врайоне добычи угля [4].
На рассматриваемой территории близкое залегание мерзлоты (35-45 см) при нарушении иуничтожении почвенно-растительного покрова вызывает увеличение глубины протаивания влагонасыщенных мерзлых грунтов, врезультате которых получат развитие криогенные процессы (термокарст, солифлюкция, пучение идр.) [4]. Неизбежное использование тяжелого транспорта при разработке месторождения также обусловит нарушение теплозащитного слоя травяно-мохового покрова иизменение теплообмена и, соответственно, протаивание грунтов на большую глубину. Колеи грунтовых дорог, концентрируя сток, особенно внижних частях склонов ина равнинных участках, явятся причиной образования термокарстовых эрозионных оврагов или болот.
По ранее проведенным исследованиям на территории Нерюнгринского угольного разреза добыча угля сопровождается загрязнением токсичными элементами почвенного покрова врайоне горных разработок по сравнению сфоновыми почвами [4;7]. Моховые илишайниковые подстилки почв, находящиеся вблизи Нерюнгринского угольного разреза интенсивно аккумулируют токсичные элементы. Ворганических горизонтах почв среднее содержание свинца в2 раза, цинка в3,5, кадмия вболее 2, меди до 7 раз превышает ПДК, отмечается высокое количество идругих элементов [7]. Висследуемых мерзлотных палево-бурых иторфяно-болотных почвах маломощность, грубо перегнойный характер гумуса, пропитанность органикой почвенного профиля предопределяют высокую сорбционную способность почв и, следовательно, низкую устойчивость их кхимическому загрязнению. Вусловиях близкого залегания многолетней мерзлоты почвы инертны. Поэтому втакой ситуации будет происходить накопление загрязняющих веществ. Втоже время впочвах из-за повышенной кислотности, легкого гранулометрического состава при отсутствии подстилающей мерзлоты, вероятна, миграция элементов токсикантов спочвенной влагой вниз по профилю до грунтовых вод, азатем ив водоемы.
Заключение. Врайоне исследований горные условия территории способствовали образованию горных сукороченным почвенным профилем почв. Мерзлота встречается на пониженных участках рельефа изалегает на глубинах 35-60 см. Региональные почвенно-климатические условия обуславливают пониженную устойчивость почв кфизическим имеханическим воздействиям. Почвы судалением или нарушением напочвенно-растительного покрова склонны кширокому развитию деградационных икриогенных процессов. Для них характерна низкая устойчивость кхимическому загрязнению. Возможности почвенного покрова района ксамовосстановлению исамоочищению резко снижены. Врегионе существует проблема сохранения почвенного покрова, поскольку значительная площадь занята грубоскелетными почвами сукороченным почвенным профилем. При горнопромышленном освоении территории вданном регионе необходимо учитывать особенности почв иих неустойчивость ктехногенным воздействиям.
При регулярном инструментальном мониторинге трансформаций вбиогеоценозе возможно предупредить иразработать мероприятия минимизирующие или не допускающие негативных разрушающих последствий техногенного воздействия на природные экосистемы.