В свете рационального использования ивосстановления земель, нарушенных хозяйственной деятельностью человека, первоочередным компонентом экосистем, требующим экологической реабилитации икомплекса мер по восстановлению, является почвенный покров. Систематика, специфика образования игенезис почв нарушенных ипреобразованных территорий врайоне исследования до сих пор остается слабоизученным. Следовательно, меры, предпринимаемые на данный момент по реабилитации нарушенных территорий, носят бессистемный характер ине имеют научно-обоснованного подхода, что вцелом приводит кнеоправданной ималоэффективной природоохранной деятельности. Всвязи сэтим, исследование сформированных почво-грунтов техногенных поверхностных образований иразвивающихся под их влиянием антропогенно-преобразованных почв, как основного компонента экосистем, является необходимой иактуальной задачей на сегодняшний день.
Целью исследования является изучение основных свойств исоставов почво-грунтов техногенных поверхностных образований иантропогенно-преобразованных почв Западной Якутии для дальнейшей разработки рекомендаций по их восстановлению.
Материалы иметоды исследования
Материал для статьи подготовлен по результатам исследований, проведенных впериод 2003-2012 гг. на территории Мирнинского района Республики Саха (Якутия). При проведении почвенных исследований нами был использован комплекс общих стандартных методов изучения географического распространения, вещественного состава исвойств почв. Почвенный разрез закладывался на всю глубину протаивания или до материнских пород сморфологическим описанием иотбором почвенных образцов из каждого генетического горизонта или внарушенных территориях из каждого слоя и/или через определенные глубины [10]. Подготовка отобранных почвенных образцов выполнена по ГОСТу. Химические, физико-химические иагрохимические свойства почв определялись стандартными методами [1] влаборатории физико-химических методов анализа НИИПЭС СВФУ (Аттестат аккредитации № РОСС RU. 0001.517741). Анализы проводятся в3-х кратной повторности. Результаты исследований обрабатываются методом дисперсного анализа [7].
Результаты исследования иих обсуждение
На территории Западной Якутии врезультате деятельности объектов алмазодобывающей промышленности сформированы техногенные поверхностные образования (ТПО), содержащие различные по составу исвойствам грунты ипочво-грунты. Официально они впервые систематизированы в«Классификации идиагностики почв России» [9] иподразделены на следующие группы: квазиземы, натурфабрикаты, артифабрикаты итоксифабрикаты.
Квазиземы представляют ссобой гумусированные, внешне сходные спочвами почвоподобные образования. Вгруппе квазиземы выделяют две подгруппы: реплантоземы иурбиквазиземы. Реплантоземы представляют собой целенаправленно созданные образования, которые характеризуются залеганием гумусированного или минерально-органического плодородного слоя на предварительно подготовленной (обычно спланированной) поверхности нарушенных грунтов, втом числе насыпных [9]. Висследуемом районе все рекультивированные территории (отвал «Южный» карьера «Интернациональный», отвал №6, 1, 2, северная часть хвостохранилища 1 и2 очередей ОФ № 3 идр.), нами отнесены кданной подгруппе [2].
Подгруппа урбиквазиземы отличаются от реплантоземов восновном характером толщи, подстилающей гумусированный слой исостоящей из смеси минерального материала (часто спримесью органического вещества) испецифических антропогенных включений ввиде остатков строительных материалов, коммуникаций, дорожных покрытий ипр. [9]. Внастоящее время на исследуемой территории урбиквазиземы распространены впределах селитебных территорий гг. Мирный, Удачный идругих населенных пунктах [6].
Натурфабрикаты представляют ссобой поверхностные образования, лишенные гумусированного слоя исостоящие из природного минерального, органического иоргано-минерального материала. Кним на исследуемой территории относятся грунты отвалы пустых пород икарьеров [5].
Артифабрикаты представляют ссобой искусственные, не встречающиеся вприроде материалы промышленного иурбаногенного происхождения, залегающие на почве или на специально подготовленных площадках сполностью или частично нарушенными почвами [9]. Впределах Мирнинского промышленного района они представлены на различных свалках ив настоящее время являются слабоизученными.
Токсифабрикаты– это токсичные химически активные материалы, на которых без специальных дезактивационных мероприятий долгое время невозможно выращивание с/х илесных культур, атакже возобновление естественной растительности [9]. Ктоксифабрикатам на исследуемой территории нами отнесены грунты «старых» хвостохранилищ инекоторых отвалов пустых пород [4]. Исследования грунтов хвостохранилищ алмазодобывающей промышленности были проведены всреднетаежной (Мирнинский ГОК № 3 и5) исеверотаежной (Удачнинский ГОК № 12 иАйхальский ГОК № 8) природных подзонах Якутии. Вцелом, результаты проведенных исследований показали, что для грунтов всех изученных хвостохранилищ алмазодобывающей промышленности Западной Якутии характерны высокие содержания Ni, Cr инаблюдается тенденция кнакоплению Со иMn.
Как известно, вышеописанные грунты ТПО являются источниками воздействия на прилегающие естественные территории. Вдевственном состоянии врайоне исследования доминантно распространены подтипы мерзлотных дерново-карбонатных почв всочетании сперегнойно-карбонатными ипалево-бурыми [3]. Внастоящее время на стыке естественного почвенного покрова иТПО формировались почвоподобные тела, отличающиеся от естественных почв по морфологическому строению, составу исвойствам. Причиной преобразования естественных почв является воздействие промышленных объектов, вчастности техногенных поверхностных образований [8]. Согласно «Классификации идиагностики почв России» трансформированные врезультате человеческой деятельности почвы выделены отдельно как «антропогенно-преобразованные почвы, формирующиеся во всех стволах» [9]. Врайоне исследования они встречаются восновном, на прилегающих кпромышленным объектам территориях (близ хвостохранилищ обогатительных фабрик, отвалов пустых пород, карьеров ит.п.) спреобладанием относительно пониженных форм рельефа. Ктакого рода образованиям относятся:
•хемозёмы– почвы, испытывающие сильное техногенное химическое загрязнение. При этом восновном трансформация химического состава почв наблюдается вверхних органогенных горизонтах;
•химически преобразованные– почвы, профиль которых трансформирован под воздействием техногенной химической агрессии;
•акваземы– почвы, трансформированные под воздействием длительного затопления.
Хемоземы, по морфологическим признакам могут не отличаться от естественных аналогов иих диагностика возможна только химическими методами [9]. Характерными особенностями хемоземов являются повышенные содержания определенных химических элементов, оценивающиеся как чрезвычайно опасные по принятым нормативам (ПДК, локального ирегионального фона). Вмикроэлементном составе генетических горизонтов хемоземов Западной Якутии были зафиксированы элементы, концентрации которых превышают установленные нормы (ПДК илокальный фон). Особенно выделяются те химические элементы, которые характерны для грунтов ТПО (Pb, Cr, Zn, Ni иMn). При этом, установлена, что повышенная концентрация характерна вверхних генетических горизонтах (А0 иА1) изученных почв, что свидетельствует осуществующем аэротехногенном загрязнении идоказывает существование локального химического загрязнения почвенного покрова [3].
Химически-преобразованные почвы диагностируются по проявлению впрофиле морфологических трансформаций, вызванных воздействием химически агрессивных веществ [9]. На исследуемой территории они обычно формируются под «мертвым» растительным покровом по периметру промышленных объектов и/или вдоль водотоков, где произошли поверхностные несанкционированные сбросы высокоминерализованных вод или инфильтрация схвостохранилищ. Механизм формирования данных почв «запускается» после угнетения растительности, вследствие чего вусловиях криолитозоны на мелкодолинных ландшафтах увеличивается мощность сезонно-талого слоя (СТС), происходит изменение физических свойств, впервую очередь, меняется плотность ивлажность почвенного материала, и, возможно, появление новообразований иобразование подгоризонтов.
Акваземы представляют собой почвы, сформированные под воздействием периодического длительного затопления [9]. При этом наблюдается смена растительности спреобладанием гидрофильных видов, после которой впочвенном профиле постепенно появляются новообразования ипреобразование карбонатного, солевого профилей. Характерным признаком аквазёмов является появление глеевого, оглеенного горизонта.
Дополнительно квышеуказанным отделам согласно «Классификации идиагностики почв России» [9] нами введен новый отдел антропогенно-преобразованных почв: химически преобразованные акваземы, образовавшиеся на стыке двух процессов (заболачивания ихимического загрязнения). Они изучены на окраине отвалов пустых пород, где вследствие изменения мерзлотного иводного режима образовался искусственный водоем.
Заключение
Таким образом, спустя более полувека, на территории Мирнинского промышленного района, на стыке естественного почвенного покрова итехногенных поверхностных образований формировались почвоподобные тела, отличающиеся от естественных почв по морфологическому строению, составу исвойствам. Трансформация мерзлотных почв, восновном происходит врезультате химического загрязнения, изменения мерзлотного иводного режимов. При этом:
–слабое химическое загрязнение поверхностных органогенных горизонтов приводит кформированию хемоземов;
–сильное химическое загрязнение органо-минеральной части почвенного профиля приводит кформированию химически преобразованных почв;
–при изменении мерзлотного иводного режима формируются акваземы.
Необходимо отметить, что указанные виды воздействия могут сочетаться иформировать совершенно новый отдел антропогенно-преобразованных почв, кпримеру, химически преобразованные акваземы.
В целом, почвы исследуемой территории, где наблюдается преобразование естественного ландшафта внастоящее время идентифицируются только на уровне отделов. Более подробная систематика идиагностика антропогенно-преобразованных почв Западной Якутии требует дальнейших специальных проработок.
Работа выполнена при финансовой поддержке Государственной стипендии Республики Саха (Якутия) молодым научным сотрудникам за 2012 г.