Понедельник, 23.04.2018, 03:10
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту



Главная » Статьи » Экология

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ, НАРУШЕННЫХ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СЕРЕБРА НА СЕВЕРЕ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ

П.Е.Тихменев, заместитель министра природных ресурсов и экологии Магаданской области, А.А.Пугачёв, ведущий научный сотрудник ИБПС ДВО РАН; доктор биологических наук, Е.А.Тихменев, профессор кафедры биологии и химии факультета естественных наук и математики СВГУ; заведующий лабораторией геоботаники ИБПС ДВО РАН; кандидат биологических наук, доцент

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ, НАРУШЕННЫХ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СЕРЕБРА НА СЕВЕРЕ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ

Рассматриваются особенности естественного восстановления почвенно-растительных комплексов северо-таежной зоны на нарушенных землях месторождения серебра. Обсуждаются эколого-биологические особенности перспективных для целей рекультивации видов растений. Оцениваются физико-химические и органо-геохимические свойства почв и грунтов на различных формах нарушенных ландшафтов. Определяются задачи рекультивации техногенных образований на рудном месторождении.

Ключевые слова: природные экосистемы, техногенез, почвы, растительность, рекультивация. 

 

В процессе разработки рудных месторождений происходит частичное или полное уничтожение биологических компонентов природных экосистем и формирование биогеохимических аномалий. Складывающаяся ситуация усугубляется тем, что долины водотоков, являясь важными энергетическими узлами экосистем, стабилизаторами природной обстановки, при добычи минерального сырья частично или полностью разрушаются [1; 2]. Нарушенные земли являются источниками загрязнения экосистем в результате эрозионных процессов и нуждаются в направленной рекультивации [3].

Характеристика природных почвенно-растительных комплексов

Растительность. Растительный покров района месторождений «Дукат» входит в Яно-Колымскую провинцию горных редкостойных лиственничных и кедрово-стланиковых лесов Восточно-Сибирской подобласти светлохвойных лесов Берингийской области. Своеобразие флоры и растительности территории определяется ее расположением в переходной полосе от подзоны северотаежных лиственничных лесов к подзоне лиственничной лесотундры. Для районов месторождений характерна мозаика лесов и редколесий, где сообщества лиственницы и кедрового стланика чередуются с участками горных тундр, ерников, ольховников и болот, а также с долинными комплексами растительности. Основной лесообразующей породой является лиственница (Larix cajanderi) и кедровый стланик (Pinus pumila). Здесь достаточно четко выделяются три высотных пояса: лесной, подгольцовый и гольцовый, где большую часть лесопокрытой площади занимают низкопродуктивные заросли кедрового стланика и лиственничные редколесья, что видно на рис. 1.

Рис. 1. Карта-схема растительного покрова Дукатского месторождения

Почвенный покров. В соответствии с природным районированием Северо-Востока России [4], рассматриваемая территория располагается в районе охотско-колымского тундрово-редколесного нагорья, характеризующегося большим разнообразием условий почвообразования. Основными факторами дифференциации почвенного покрова являются: различия в характере атмосферного увлажнения, термических условий поверхностного и внутрипочвенного дренажа, наличие мерзлотного водоупора. Мощность почвенного профиля, в зависимости от генетического типа почв, изменяется 3-5 до 50 см. Наиболее распространены каменистые россыпи с фрагментами слаборазвитых задернованных и оторфованных почв. Значительные территории занимают подбуры. Криоземы глееватые и гидроторфяные почвы доминируют на шлейфах и крутых склонах северных экспозиций. Дерновые почвы распространены на незначительных площадях в долинах водотоков (рис. 2).

Структура почвенного покрова рассматриваемой территории представлена слаборазвитыми задернованными и оторфованны- ми, дерновыми, палевыми, и гидроторфянымии почвами, подбурами, криоземами и глееземами. Мощность почвенного профиля в зависимости от генетического типа почв изменяется 3-5 до 50 см. Наиболее распространены каменистые россыпи в мозаике с слаборазвитыми задернованными и оторфованными почвами. Значительные территории занимают палевые почвы и подбуры. На шлейфах гор и крутых склонах северных экспозиций преимущественное развитие получили криоземы глееватые и гидроторфяные почвы. Дерновые почвы распространены на незначительных площадях в долинах водотоков преимущественно среднего и высокого порядков.

По показателям пригодности для рекультивационных работ почвы представляют собой благоприятный материал для формирования поверхностного корнеобитаемого слоя. Однако фрагментарное распространение, ограниченность запасов и преимущественная приуроченность этих почв к водоохранным зонам водотоков существенно ограничивают возможность их применения для восстановления нарушенных земель. В качестве потенциально-плодородных пород возможно использование песчано-гравийных отложений, аналогичных разрабатываемым для использования в строительстве в карьерах Возвратный, Малютка. Однако высокое содержание токсичных элементов (свинца, цинка, мышьяка, меди, стронция, реже - никеля, хрома) в корнеобитаемых горизонтах почв в значительной мере обусловлено особенностями геохимического фона и определяет необходимость дифференцированного подхода к их использованию. Экологическая ситуация осложняется влиянием антропогенных факторов, проявляющих к локальному загрязнению природной среды тяжелыми металлами. Значимым источником поступления металлов в почвы при проведении являются отвалы пород, содержащие повышенные относительно кларка количества тяжелых металлов: As, Sb, Wi, Ag - в 5-40 раз; Cu, Pb, Zn, Sn, Wo, Mo, Cr, Ni - 2-5 раз, которые при окислении образуют водорастворимые соединения. В ионной форме подвижные элементы Cu, Zn, Mo могут сорбироваться минеральными и органическими частицами почвы, создавая их аномалии (табл. 1, 2).

Рис. 2. Почвенная карта района пос. Дукат

Таблица 1
Содержание тяжелых металлов в почвах территории месторождения, мг/кг

Таблица 2
Содержание тяжелых металлов в техногенных образованиях, 10-4 %

Примечание: * - по ГОСТ 17.4.1.02-83.

Условия для поселения пионерной растительности крайне неблагоприятны на большей части нарушенных участков зоны деятельности комбината. Особенно неблагоприятны условия для поселения растений складываются на отвалах пустых пород, на долю которых приходится большая часть техногенных образований района месторождения. Это обстоятельство предопределяет необходимость проведения рекультивации санитарно-гигиенического направления для локализации источников загрязнения природной среды, в т. ч. и водотоков. В то же время не вызывает сомнений необходимость дифференцированного подхода к объемам и способам восстановительных работ на участках, нарушенных горными работами. На высоких отметках породные отвалы, расположенные большей частью в гольцовом поясе на высотах 1000 м и выше, проведение биологического этапа рекультивации нецелесообразно. Здесь в минимальных объемах необходима техническая рекультивация путем террасирования склонов с землеванием поверхности отвалов потенциально-плодородными породами. Пром- зона с карьерами и отвалами пород расположена, в основном, на высотах, где до начала освоения месторождения были развиты обедненные растительные группировки, обычно лишайниковые тундры, граничащие с высокогорными пустынями и гольцами. Редкостойные лиственничные леса и редколесья с участием кедрового стланика на обследованной территории занимали преимущественно нижние части склонов, плакорные и водораздельные участки, не поднимаясь выше 900 м над уровнем моря.
 
Самовосстановление нарушенных земель

Освоение месторождения привело к уничтожению или резкому изменению почвенно растительного покрова на 70-80 % его площади. Глыбовато-щебенчатый, очень подвижный, с высокой дренированностью и аэрацией субстрат отвалов сдерживает процесс заселения растениями нарушенных земель и естественное восстановление ими протекает крайне медленно. Обследование техногенных площадей в районе месторождения показало, что процесс самовосстановления растительного покрова происходит только на участках, где имеет место накопление мелкозема, чаще всего приуроченные к основаниям горных сооружений и в депрессиях рельефа.

До последнего времени сукцессионные процессы на данных отвалах практически отсутствовали. Только у подножия отдельных отвалов отмечены угнетенные экземпляры ивы ложнопятитычинковой (Salix pseudopen- tandra) и иван-чая узколистного (Chamaenerion angustifolium). На прилегающих участках сохранились фрагменты типично тундровой растительности, являющиеся естественным источник занесения семян на нарушенные земли. Долины ручьев и склоновые участки несут следы мощной техногенной трансформации и растительный покров в значительной степени изрежен. На ненарушенных склоновых участках произрастают несомкнутые куртины кедрового стланика с обедненным травяным ярусом, состоящим главным образом из злаков Calamagrostis holmii, Poa arctica, Poa aggr. glauca, которые чаще других видов поселяются на нарушенных участках. На пойменных участках доминирует иван-чай широколистный - Chamaenerion latifolium с примесью звездчатки Stellaria aggr. ciliatosepala. В местах с застойным увлажнением обычна Eriophorum vaginatum. На нарушенных участках горного рельефа с умеренным увлажнением встречаются антропохоры: полыни, чаще всего полыни арктической (Artemisia arctica), липучки (Lappula squarrosa), единично встречается скерда низкая (Crepis nana), дескурания гулявниковая (Descurania sophioides), ячменек гривастый (Hordeum jubatum), пижмы северной (Tanacetum boreale). На нарушенных горных склонах изредка встречаются небольшие по размерам участки сохранившейся естественной склоновой растительности, состоящей из массовых типично тундровых видов [2]. На более низких высотных отметках размещения техногенных образований (верхняя граница пояса кедрового стланика и лиственничных редколесьев) характерны изреженные группировки из ольхи (Alnus fruticosa), кустарниковых ив (Salix krylovii, S. pulchra и S. аlaxensis), иван-чая (Chamaenerion angustifolium и C. latifolium), злаков - Arctagrostis arundinaceae, Calamagrostis lapponica, Festuca brachyphylla, Hordeum jubatum, ожики Luzula confusa, а также Artemisia arctica, Stellaria ciliatosepala, Crepis nana и других пионерных, а также рудеральных (сорных) видов с различным обилием.

Откосы дамбы хвостохранилища ЗИФ активно заселяются ольхой кустарниковой, тополем, осиной, чозенией и лиственницей. Проведенные подсчеты количества экземпляров возобновляющихся древесно-кустарниковых видов на площадках показали, что на долю поселившейся здесь ольхи приходится основное количество подроста, которое заселило более 45 % площади, немногим меньше (35-40 % подроста) приходится на экземпляры лиственницы, остальная часть пионерной растительности представлена ивами, тополем, осиной и чозенией. На днище хвостохранилища с мелкодисперсным субстратом формируются изреженные куртины рудеральных видов - дескурании гулявниковой (Descurania sophioides), ячменька гривастого (Hordeum jubatum).

Наиболее активные процессы зарастания на нарушенных землях характерны для лесного пояса - долин водотоков среднего и высокого порядков в высотных отметках ниже 800 м. На откосах и бермах дамбы хвостохранилища № 1, сооруженной в 1980 г., сформировались редкостойные лесные насаждения из тополя, лиственницы, ольхи, чозении. Наиболее благоприятные условия для самозарастания нарушенных земель складываются в высотном поясе 800-950 м над уровнем моря на горизонтальных участках и в понижениях микрорельефа на отвалах пород подземной разработки, площадках у устьев штолен, поверхностях не используемых дорог и участках плоскостных нарушений. Откосы дамбы хвостохранилища № 2, сооруженного в 1985 г., заселяются ольхой кустарниковой, тополем, осиной, чозенией и лиственницей. Песчано-гравийные карьеры, интенсивно разрабатывавшиеся в 1975-1985 гг., зарастают по пологим бортам и днищам ольхой и лиственницей. На откосах отвалов, сложенных крупнообломочными отложениями, восстановление растительности практически отсутствует.

Рекультивация техногенных образований

Основными факторами, влияющими на биологическую продуктивность восстановленных земель, кроме теплообеспеченности, является запас доступной влаги в почве и уровень минерального питания для интродуцированных видов растений.

Решение проблемы оптимизации корне- обитаемого слоя рекультивированных земель может иметь три генеральных направления: агрофизическое, агрогеохимическое и агромелиоративное. При этом при проведении работ восстановлению природной ценности нарушенных земель необходимо использовать опробированные на месторождении Кубака приемы выполнения горнотехнической и биологической рекультивации [5]. Они обеспечивает вполне устойчивую консолидированную поверхность техногенных объектов, не подверженную в процессе последующей эксплуатации термокарстовыми про-садками, водной и ветровой эрозии. Качество органогенных горизонтов почв для целей рекультиваци представлена на рис. 3.

Рис. 3. Карта-схема органогенных горизонтов почв для рекультивации техногенных ландшафтов Дукатского месторождения

В 1987 г. нами была выполнена биологическая рекультивация (консервация) отработанной секции хвостохранилища Омсукчанской ЗИФ, показавшая свою высокую противоэрозионную эффективность [6]. Список видов растений, перспективных для биологической рекультивации нарушенных земель обследованной территории месторождения приводится в табл. 3.

Имеющиеся данные позволяют рекомендовать в качестве первостепенной задачи четкую привязку и дифференциацию видов- рекультивантов по их эколого-биологическим особенностям для использования на различных элементах рельефа [7].

Заключение

Таблица3
Список видов растений местной флоры, перспективных для рекультивации нарушенных земель

Отвалы горных пород и другие техногенные образования, занимающие большую часть обследованной территории земельного отвода, где условия для расселения и формирования пионерной растительности резко отличаются от таковых в естественных фитоценозах, что и определяет необходимость проведения здесь противоэрозионной рекультивации в процессе отработки и после завершения освоения месторождения. В то же время не вызывает сомнений необходимость дифференцированного подхода к объемам и способам восстановительных работ (рекультивации) участков, нарушенных горными работами на территории деятельности ГОКа. Прогнозирование целесообразности и способов восстановления нарушенных земель обосновывается путем выявления специфики дифференциации и функционирования естественной ландшафтной среды, в структуру которой «встроены» освоенные участки. Это обеспечивает широкий взгляд на проблему рекультивации, возможность обобщения имеющегося опыта с целью ликвидации нежелательных последствий разработок рудных месторождений.

Библиографический список

1. Андреев А.В. Эталоны природы Охотско- Колымского края / А.В. Андреев // Рос. акад. наук, Дальневост. отд., ИБПС ДВО РАН ; отв. ред. И.А. Че- решнев. - Магадан : СВНЦ ДВО РАН, 2013. - 351 с.
2. Тихменев Е.А. Растительные комплексы и сукцессионные процессы на нарушенных землях месторождения Дукат / Е.А. Тихменев, П.Е. Тихменев // Колыма. - 2003. - № 1. - С. 41-48.
3. Раевских В.М. Лесохозяйственное освоение рекультивированных земель на Крайнем Северо- Востоке / В.М. Раевских, Е.А. Тихменев // Лесное хозяйство. -1989. - № 5. - С. 30-33.
4. Ракита С.А. Природное районирование / С.А. Ракита // Север Дальнего Востока. - М. : Наука, 1970. - С. 335-374.
5. Тихменев Е.А. Технологические аспекты противоэрозионной рекультивации золоторудных месторождений криолитозоны / Е.А. Тихменев, П.Е. Тихменев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - Т. 14. - № 1(3). - С. 817-821.
6. Кулавская Л.А. Использование метода противоэрозионной рекультивации для предотвращения пыления хвостохранилищ / Л.А. Кулавская, Е.А.Тихменев // Колыма. - Магадан : ОСВЗ, 1988. - Вып. 9. - С. 37-38.
7. Пугачёв А.А. Состояние, антропогенная трансформация и восстановление почвенно-растительных комплексов Крайнего Северо-Востока Азии : науч.-метод. пособие / А.А. Пугачёв, Е.А. Тихменев. - Магадан : СВГУ, 2008. - 182 с.

Вестник Северо-Восточного государственного университета / Сев.-Вост. гос. ун-т. ; [редкол.: Р.П. Корсун (гл. ред.) и др.]. - Магадан, 2017. - Вып. 28.

Категория: Экология | Добавил: x5443x (10.02.2018)
Просмотров: 100 | Теги: техногенез, почвы, природные экосистемы | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2018 Обратная связь