932

уровень был превзойден. В довоенные годы строится 9 новых шахт и углеобогатительная фабрика. Во многом причиной бурного роста угледобычи стало развитие энергетических предприятий. Для переработки угля в Губахе в 1936 году введён в эксплуатацию коксохимический завод [3].

В годы Великой Отечественной войны в КУБе открывается 15 новых шахт. Значимость добычи угля для страны возросла, так как уголь Донбасса был недоступен из-за оккупации. Шахтеры в сложнейших для страны условиях добивались выполнения до 5-6 дневных норм благодаря методике П.К. Поджарова. КУБ обеспечивал потребности в топливе Молотовской области (так в тот период называлась Пермская область), 20% угля вывозилось в другие

вызванный выработкой промышленных запасов. В 1965 году добыча угля в КУБе оказалась единственной убыточной отраслью Пермской области [5].

Шахты в КУБе закрывались на протяжении 200 лет с момента начала разработки первых месторождений. Первая штольня «Запрудная», открытая в 1797 году, была закрыта уже в 1825 году.

После 1950-х годов добыча угля в Кизелбассе становилась все менее рентабельной. В 1990-е экономическая эффективность резко снизилась. В основном шахты Кизеловского бассейна были закрыты в период с 1993 по 2000 год. Окончательное решение о сворачивании угледобычи в Кизелбассе было принято в 1995 году, когда была утверждена программа ликвидации ОАО «Кизелуголь». Первой была закрыта шахта им. Крупской, последней – шахта «Шумихинская». Но часть шахт ликвидирована еще в 1980-х годах в связи с низким качеством угля, например, шахты № 42, 26-бис, «Б. Спой». Оставшиеся запасы угля учитываются как государственный резерв (222,6 миллионов тонн) на 11 участках. При суммарной производительности участков резерва 1384 тыс. тонн этих запасов хватит на 104 года.

Добыча сернистых углей в Кизеловском бассейне велась закрытым способом с созданием конусообразных отвалов – терриконов высотой 60-100 м, которые выравнивали до состояния плоских отвалов во избежание самовозгорания и уменьшения разноса угольной пыли. Отвалы имеют площадь основания в несколько гектаров, оказывают непосредственное влияние на ландшафты в радиусе приблизительно 1 км, а их косвенное влияние распространяется на растительность до 10 км [2].

За время эксплуатации Кизеловского бассейна общая площадь техногенных ландшафтов, утративших природные характеристики под влиянием угледобычи, составила 456 га. На территории городского округа города Губаха отвалами занято 72 га площади, из них 10,8 га приходится на г. Губаха [2].

На территории КУБа за годы эксплуатации 1786 – 2003г. было разработано и эксплуатировано 50 шахт. На протяжении всего периода эксплуатации КУБа в различные исторические периоды происходило закрытие шахт, что создает

301

разный возраст отвалов и разную их степень самозарастания. Таким образом, в масштабе времени можно рассмотреть педогенную трансформацию поверхности отвалов и формирование ТПО.

С этой целью составлен реестр шахт с годом их открытия и годом их закрытия проведена группировка по временным периодам существования КУБа. В целом все ша хты сгруппированы в 6 временных промежутков (табл.), что позволяет провести оценку самозарастания по возрасту отвала.

Таблица История развития Кизеловского угольного бассейна в историческое время

На основании исторического анализа эксплуатация КУБа выделены разновозрастные отвалы: 73 года, 55 лет, 45 лет, 31 год, 20 лет. Для изучения особенностей условий и факторов почвообразования заложены разрезы на отвалах шахт «Крупская», «Каменный цветок» и «Центральная (№ 15)». Указанные отвалы имеют различный возраст и образуют следующую хроносерию: «Каменный цветок (1 Мая)» 66 лет (1972 год закрытия шахты) – «Крупская» 30 лет (1993 год закрытия шахты) – «Центральная» 27 лет (1996 год закрытия шахты). В дальнейшем предполагается изучение условий самозаростания и почвообразования, формирования ТПО и почв техногенных ландшафтов в пределах КУБа.

Литература

1.Андроханов В.А. Почвы техногенных ландшафтов: генезис и эволюция. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2004. 151с.

2.Ворончихина Е.А. Рекультивация нарушенных ландшафтов: теория, технологии, региональные аспекты: монография. Пермь, 2010. 163 с.

3.Кизеловский угольный бассейн: 200-летняя история не закончена? [Электронный ресурс] // 2021. URL: https://nashagubaha.ru/2021/09/02/kizelovskij-ugolnyj-bassejn/ (дата обращения: 2.09.2021).

4.Коротаев Н.Я. Почвы Пермской области. Пермь: Пермское книжное изд-во, 1962. 278 с.

5.Митракова Н.В., Хайрулина Е.А., Порошина Н. В., Перминова А.А., Малышкина Е.Е. Классификация и свойства почв, образовавшихся на рекультивированных угольных отвалах Кизеловского угольного бассейна // Теоретическая и прикладная экология. 2022. №4. С. 180-187.

6.Ческидов В.И, Бобыльский А.С. Технолого-экологические аспекты отвалообразования скрышных пород на разрезах Кузбасса // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2017. №5. С. 96-104.

302

BRIEF HISTORY OF THE DEVELOPMENT OF THE KIZELOVSKY COAL BASIN AND

FORMATION OF TECHNOGENIC LANDSCAPES

A.A. Karakulyeva, I.А. Samofalova Perm SATU, Perm, Russia

Abstract. The article discusses a brief history of the development of the Kizelovsky coal basin to analyze the self-overgrowth of technogenic dumps. The research was carried out using materials from the KUB Museum and available publications in the press. Based on the historical analysis of the operation of the KUB, dumps of different ages were identified: 73 years, 55 years, 45 years, 31 years, 20 years.

Key words: Kizelovsky coal basin, coal dumps, rock, technogenic landscapes, soil formation.

References

1.Androkhanov V.A. Soils of technogenic landscapes: genesis and evolution. Novosibirsk: Publishing house SB RAS. 2004. 151 p.

2.Voronchikhina E.A. Reclamation of disturbed landscapes: theory, technology, regional aspects: monograph. Perm, 2010. 163 p.

3.Kizelovsky coal basin: 200yearhistory is not over? [Electronic resource] // 2021. URL: https://nashagubaha.ru/2021/09/02/kizelovskij-ugolnyj-bassejn/ (access date: 09/2/2021).

4.Korotaev N.Ya. Posts of the Perm region. Perm: Perm Book Publishing House, 1962. 278 p.

5.Mitrakova N.V., Khairulina E.A., Poroshina N.V., Perminova A.A., Malyshkina E.E. Classification

and properties of soils formed on reclaimed coal dumps of the Kizelovsky coal basin // Theoretical and Applied Ecology. 2022. No. 4. Р. 180-187.

6. Cheskidov V.I., Bobylsky A.S. Technological and environmental aspects of dumping of overburden rocks in Kuzbass open-pit mines // Physico-technical problems of mining minerals. 2017. No. 5. Р. 96-104.

УДК 631.4

ОСОБЕННОСТИ ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННО-ТЕХНОГЕННОЙ СМЕСИ НА ОБЪЕКТЕ РАЗМЕЩЕНИЯ ОТХОДОВ «ШУВАЛОВСКАЯ СВАЛКА»

А.В. Козлов, М.А. Бодякшина ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Россия e-mail: a.kozlov@rgau-msha.ru

Аннотация. В работе рассматривается общее понятие о несанкционированных свалках, особенностях их образованиях и экологическом состоянии. Представлены результаты эколого-токсикологических исследований техногенных почвогрунтов, отобранных с несанкционированной свалки на территории Шуваловской промзоны в городе Нижнем Новгороде до проведения рекультивационных работ. Было установлено, что почвенно-техногенные смеси характеризовались острой токсичностью (до 80-95 усл. ед.), которая усиливалась в вертикальном направлении. Общий токсикоз почвогрунтов находился на уровне 40-70%, что в целом свидетельствует о неудовлетворительном эколого-токсикологическом состоянии территории и, как следствие, повышает необходимость проведения рекультивационных мероприятий, в том числе для восстановления микробного пула почв и усиления их микробиологической активности.

Ключевые слова: почвенно-техногенные грунты, хроническое загрязнение, экологотоксикологическое и микробиологическое состояние техногенных почвосмесей.

303

Несанкционированные свалки отходов – территории, используемые, но не предназначенные для размещения на них отходов. Состав «свалок» варьируется в зависимости от регионального расположения и видов захороненных в ней отходов: коммунальных, промышленных, строительных и др. Отходы промышленных производств и твердые коммунальные наносят значительный вред окружающей среде, так как в их неоднородной массе может содержаться множество загрязняющих веществ. Твердые коммунальные отходы могут состоять из различных красителей, растворителей, лекарств, синтетических материалов и других веществ. Объекты депонирования отходов (свалки) включают разнообразные геохимические условия со сложными микробными экосистемами – от глубоко погребенных анаэробных метаногенных систем до аэробных систем вблизи поверхности. Все свалки постепенно эволюционируют геохимическим и микробиологическим образом с изменением условий окружающей среды в различных пространственных и временных масштабах [1].

В целом, свалки представляют собой крупномасштабные ландшафтные техногенные объекты, состоящие из различных видов отходов, состоящих из антропогенного и природного органического вещества, неорганических компонентов и местных почв. Таким образом, свалки имеют прямое отношение к антропогенным изменениям микробиологического состояния и экологических путей преобразования микробного пула приповерхностных почв [3].

Объектом исследования в настоящей работе являются почвеннотехногенные грунты на территории объекта накопленного экологического вреда «Шуваловская свалка», расположенного в Ленинском районе города Нижнего Новгорода.

Год открытия Шуваловской свалки не известен. В 70-ые годы прошлого века территория принадлежала Шуваловской промзоне и использовалась для размещения отходов производства и потребления. Она считается официально закрытой с 1983 года, однако отходы продолжали свозить туда в течение еще очень долгого времени [2].

Площадка свалки занимает территорию между Шуваловским каналом на севере и северо-западе и заболоченной территорией на юге и юго-востоке. С восточной стороны свалка граничит с кладбищем «Красная Этна» и гаражными массивами, с севера и северо-запада – с Шуваловским каналом, с юга и юго - востока с посёлком Парижская Коммуна и микрорайоном Керженский квартал, на юге и юго-западе – пересеченная местность (рис. 1).

В 2020 году до начала рекультивации были отобраны пробы почвеннотехногенной смеси на 5 пробных площадках в двух профильных разрезах (0-15 см и 0-150 см) методом конверта с таким расчетом, чтобы каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов типа подзолистых почв. Пробы почвенно-техногенной смеси отбирались непосредственно на территории, подвергающейся длительному негативному воздействию (рис. 2).

304

Рисунок 1. Карта-схема территории Шуваловской промзоны (г. Ниж. Новгород)

В рамках данного исследования почвогрунты с Шуваловской свалки анализировались по следующим экологически значимым показателям: интегральная токсичность и общий токсикоз почвы. Интегральная токсичность почвеннотехногенной смеси Шуваловской свалки определялась методом биоиндикации. Количественная оценка тест-реакции выражается в виде безразмерной величины – индекса токсичности T (Т=0,00-0,20 – допустимая; 0,21-0,40 – низкая; 0,41-0,60 – умеренная; 0,61-0,80 – высокая и 0,81-1,00 – очень высокая).

Рисунок 2. Расположение точек отбора проб почвенно-техногенной смеси на объекте «Шуваловская свалка»

В результате исследования почвенно-грунтовой смеси Шуваловской свалки максимальная вариабельность показателя интегральной токсичности составляла 92,65 усл. ед. в глубине площадки отбора № 4, вариабельность минимального показателя составила – 18,82 усл. ед. (рис. 3). Также, согласно данным рисунка 3, в пределах всей площади почвенно-техногенной смеси наблюдалось увеличение уровня токсичности с глубиной (усл. гор-т В), что

305

говорит о процессах вертикального миграционно-транслокационного переноса загрязняющих веществ в почвогрунтах Шуваловской свалки.

В целом нужно отметить, что по результатам исследования интегральной токсичности почвенно-техногенная смесь большинству отобранных площадок проявляла острую токсичность.

Вариабельность интегральной токсичности почвогрунтов

100

80

60

40

20

0

Рисунок 3. Вариабельность интегральной токсичности в профильном разрезе почвено-техногенной смеси на объекте «Шуваловская свалка»

Для определения общего токсикоза почвенно-техногенной смеси была выбрана тест культура «Кресс-салат». По результатам исследования общего токсикоза почвогрунтов с Шуваловской свалки наибольший процент всхожести семян наблюдался на площадке отбора № 3 в горизонте A, а наименьший – на площадке отбора № 5 в горизонте B (рис. 4). На площадках № 1, 2, 3 и 5 наблюдалось увеличение токсикоза почвы в глубине горизонта B, что также показывает миграционный процесс переноса загрязняющих веществ в почвогрунтах.

Общий токсикоз,% (всхожесть)

80

60

40

20

0

Рисунок 4. Вариабельность общего токсикоза в профильном разрезе почвено-техногенной смеси на объекте «Шуваловская свалка»

По первичным результатам анализа почвогрунтов Шуваловской свалки можно сделать следующие выводы: почвенно-техногенная смесь в большинстве своем обладала острой токсичностью, также наблюдалась тенденция к увеличению интегральной токсичности и общего токсикоза в глубине почвеннотехногенной смеси (горизонт В). Таким образом, эколого-токсикологическое состояние почвогрунта свалки характеризовалась неудовлетворительным

306

состоянием, что требует проведения санационно-технологических работ по устранению накопившихся отходов производства и потребления, а также – рекультивационных мероприятий для восстановления местной экосистемы. В частности известно, что проведение рекультивации способствует не только улучшению экологической составляющей местности, но и оптимизации микробиологической активности восстановленного почвогрунта что, как следствие, повышает экологическую устойчивость как почвенного покрова так и в целом местного биогеоценоза.

Литература

1.Горбатовский В.В., Рыбальский Н.Г. Экологическая безопасность в городе. М., РЭФИА, 1996.

2.Проект рекультивации земельного участка занятого свалкой промышленных и бытовых отходов, расположенной за кладбищем «Красная Этна» на территории Шуваловской промзоны в Ленинском районе города Нижнего Новгорода.

3.Meyer-Dombard D.R., Bogner J.E., Malas J. A Review of Landfill Microbiology and Ecology: A Call for Modernization With ‘Next Generation’ Technology // Front. Microbiol. 2020. Vol. 11.

FEATURES OF ECOLOGICAL AND TOXICOLOGICAL STATE

OF THE SOIL-TECHNOGENIC MIXTURE

AT THE FACILITY WASTE DISPOSAL «SHUVALOVSKAYA LANDFILL»

A.V. Kozlov, M.A. Bodyakshina

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy, Moscow, Russia Abstract. The paper considers the general concept of unauthorized landfills, the features of their formations

and ecological condition. The results of ecological and toxicological studies of technogenic soils selected from an unauthorized landfill on the territory of the Shuvalovskaya industrial zone in the city of Nizhny Novgorod before reclamation works are presented. It was found thatechnogenicsoil mixtures were characterized by acute toxicity (up to 80-95 conl. units), which increased in the vertical direction. The total toxicosis of soils was at the level of -407%, which generally indicates an unsatisfactory ecological and toxicological condition of the territory and, as a result, increases the need for recultivation measures, including to restore the microbial pool of soils and increase their microbiological activity.

Key words: soil-technogenic soils, unauthorized landfill, chronic pollution, ecology-toxicological and microbiological state of technogenic soil mixtures.

References

1.Gorbatovsky V.V., Rybalsky N.G. Environmental safety in the city. M., REFIA, 1996.

2.Project of recultivation of a land plot occupied by a dump of industrial and household waste located

behind the cemetery «Krasnaya Etna» on the territory of thehuvalovskayaS industrial zone in the Leninsky district of Nizhny Novgorod.

3. Meyer-Dombard D.R., Bogner J.E., Malas J. A Review of Landfill Microbiology and Ecology: A Call for Modernization With ‘Next Generation’ Technology // Front. Microbiol. 2020. Vol. 11.

УДК 631.4

СОСТАВ СОЕДИНЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ЗОНЫ ВЛИЯНИЯ ТЕРРИКОНОВ УГОЛЬНЫХ ОТВАЛОВ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Е.С. Лацынник, Т.В. Бауэр, А.В. Барахов, С.С. Манджиева, Т.М. Минкина Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону, Россия

e-mail: lacynnik@sfedu.ru

307

Аннотация. Изучено валовое содержание тяжелых металлов в почвах территории углеотвала шахты им. Ленина (Ростовская область). Выявлены особенности фракционного состава соединений Pb с помощью метода последовательных селективных экстракций BCR. Наибольшее количество металла в почвах сосредоточено в остаточной фракции.

Ключевые слова: последовательная экстракция, тяжелые металлы, фракционный состав, загрязнение, углеотвал.

Введение. Угольная промышленность - одна из экологически сложных народнохозяйственных отраслей страны, оказывающая многостороннее негативное воздействие на все компоненты окружающей природной среды [2]. Воздействие углепородных отвалов на окружающую среду является важной экологической проблемой в России и в других странах мира. Складированная в отвалах масса является источником выбросов в окружающую среду газов, пыли, потенциально токсичных химических и радиоактивных веществ, мигрирующих в сопредельные среды в результате горения горной массы, выветривания, эрозии, дегазации и выщелачивания [3]. Наиболее опасную для окружающей среды группу токсикантов составляют тяжелые металлы (ТМ), которые накапливаются в почве и усваиваются растениями, произрастающими на них.

В северо-западной части Ростовской области находится множество отвалов, что приводит к загрязнению окружающей среды и ухудшению санитарно-гигиенических условий, и создают различные риски для здоровья населения в данной местности. Целью данной работы является выявление особенностей содержания форм ТМ в почвах территории породного отвала угольной шахты «им. В.И. Ленина» Ростовской области.

Объектом исследования являются техногенно-трансформированные почвы (площадки Л1-Л9), расположенные вокруг и непосредственно на территории породного углеотвала шахты им. В.И. Ленина в г. Новошахинск. Данная шахта оказывает значительное влияние на экологическое состояние окружающей среды. Шахта, являющаяся одной из старейших в регионе, была заложена в 1916 г. В 2004 г. шахта была закрыта. За 80 лет эксплуатационных работ шахта добыла около 80 миллионов тонн антрацита. В настоящее время большая часть поверхностного комплекса заброшена, на бывшей территории шахты сейчас отмечаются полуразрушенные административные здания.

Методы. Валовое содержание ТМ в почвах определяли рентгенфлуоресцентным методом с использованием спектроскана «MAKC-GV» (ООО «НПО «СПЕКТРОН», Санкт-Петербург, Россия).

Статистический анализ содержания ТМ в почвах выполнен в пакете Statistica 10, включал расчеты среднего значения, минимальных и максимальных значений, среднеквадратического отклонения, дисперсии и коэффициента вариации для всей выборки.

308

Для интегральной оценки уровня загрязнения почв ТМ рассчитан коэффициент концентрации (Кс), характеризующий уровень техногенной аномальности содержания химических элементов:

Кс = Csi /Cbi,

где Csi - содержание исследованного металла i в образце почвы, а Cbiфоновое содержание металла i в почве.

Вотобранных почвенных образцах проводилось последовательное фракционирование ТМ по схеме BCR [6]. Данная схема предусматривает выделение кислоторастворимой (0,11 М CH3COOH, pH 3), восстанавливаемой

(0,5 М NH2OH-HCl, pH 2), окисляемой (8,8 М H2O2, затем 1M CH3COONH4, pH

2)и остаточной (HCl (37%) и HNO3 (70%)) фракций. Содержание ТМ в вытяжках определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии

Вкачестве фонового содержания ТМ в почвах выбраны данные, установленные для чернозема обыкновенного карбонатного целинного участка ООПТ «Персиановская заповедная степь», приведенные в работах [1].

Результаты исследования и обсуждение. В почвах исследуемой территории установлено значительное варьирование валового содержания ТМ (табл. 1 ), причем для таких элементов, как Cd, Pb и Mn коэффициент вариации CV>33%, что свидетельствует об их неоднородности. Содержание Pb в почвах исследуемой территории составляет от 54,4 до 167,7 мг/кг, в среднем 82,5 мг/кг, Zn – 77-139 мг/кг (в среднем 110 мг/кг), Cu – 53-141 мг/кг (в среднем 101 мг/кг), Ni – 49-93 мг/кг (в среднем 67 мг/кг), Mn – 323-1290 мг/кг (в среднем 747 мг/кг), Cd – 0,3-1,1 мг/кг (в среднем 0,6 мг/кг), Cr – 86-133 мг/кг (в среднем 104 мг/кг). В

целом, среднее валовое содержание ТМ в почвах можно представить в виде последовательно убывающего ряда: Mn > Zn > Cr > Cu > Ni > Pb > Cd.

Расчеты медианных значений коэффициента Кс в почвах территории углеотвала шахты им В.И. Ленина (табл. 2) дают возможность выстроить ТМ в определенной последовательности: Pb (4,1) > Cu (3,7) > Ni (2,1) > Cd (1,9) > Zn (1,6) > Mn (1,2) > Cr (1,1). В отдельных пробах наиболее загрязненных площадок значения Кс достигают следующих значений: Mn – 2,6 (1642,6 мг/кг), Cr – 1,5 (133,3 мг/кг), Ni – 2,9 (92,7 мг/кг), Cu – 7,0 (225,4 мг/кг), Zn – 3,8 (264,8 мг/кг), Pb

309

– 8,0 (167,7 мг/кг), Cd – 3,5 (1,06 мг/кг). Наиболее высокий уровень накопления отмечен для Pb и Cu (табл. 2).

Таблица 2

Коэффициент техногенной концентрации (Кc) ТМ в почвах территории углеотвала шахты «им. В.И. Ленина» (n=7)

* Med, Min и Max – медиана, минимальное и максимальные значения; ** % от выборки

*** значения в круглых скобках указывают на количество площадок (n)

Анализ распределения ТМ по фракциям проведен на примере одного из приоритетных поллютантов почв исследуемой территории – Pb (рис.).

Рисунок. Фракционный состав соединений Pb в исследуемых почвах территории шахты углеотвала им. Ленина, % от суммы фракций

Установлено, что в незагрязненном черноземе обыкновенном ООПТ «Персиановская степь» (фон) отмечается явное доминирование Pb в остаточной фракции (59% от суммы фракций). Относительное содержание металла в

310