CC BY
23
Оригинальная статья
УДК 622.85:622.33:622.271:550.814 © Коллектив авторов, 2020
Исследование экологии нарушенных земель на Богословском угольном месторождении с использованием ресурсов дистанционного зондирования
Р0!: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-7-96-99 -
ЗЕНЬКОВ И.В.
доктор техн. наук, профессор,
магистрант Сибирского федерального университета, профессор Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, инженер Федерального исследовательского центра информационных и вычислительных технологий, 660041, г. Красноярск, Россия, e-mail: [email protected]
АГАЛАКОВА А.В.
канд. экон. наук, доцент Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва», 660037, г. Красноярск, Россия
ФЕДОРОВ В.А.,
канд. техн. наук, доцент Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва», 660037, г. Красноярск, Россия
ШИРОЧЕНКО Н.В.
канд. экон. наук, доцент Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва», 660037, г. Красноярск, Россия
ВОКИН В.Н.
канд. техн. наук, профессор Сибирского федерального университета, 660041, г. Красноярск, Россия
КИРЮШИНА Е.В.
канд. техн. наук, доцент
Сибирского федерального университета,
660041, г. Красноярск, Россия
МИРОНОВА Ж.В.
канд. техн. наук, доцент
Сибирского федерального университета,
660041, г. Красноярск, Россия
СКОРНЯКОВА С.Н.
ассистент Сибирского федерального университета, 660041, г. Красноярск, Россия
В статье представлены результаты оценки экологического состояния земель, нарушенных при разработке двух участков Богословского угольного месторождения в Свердловской области. В ходе исследований установлено, что экологически приемлемое восстановление растительного покрова на территории породных отвалов произошло как за счет работ по рекультивации, так и за счет природных процессов его самовосстановления.
Ключевые слова: Богословское угольное месторождение, Средний Урал, угольные разрезы, породные отвалы, нарушенные земли, растительные экосистемы, дистанционное зондирование Земли.
Для цитирования: Исследование экологии нарушенных земель на Богословском угольном месторождении с использованием ресурсов дистанционного зондирования/ И.В. Зеньков, А.В. Агалакова, В.А. Федоров и др. // Уголь. 2020. № 7. С. 96-99. 00!: 10.18796/0041 -5790-2020-7-96-99.
ВВЕДЕНИЕ
В Российской Федерации Богословское буроугольное месторождение расположено в Свердловской области, в 307 км на север от областного центра г. Екатеринбурга, в 100 м на запад и 4,8 км на юг от г. Карпинска. Разработка месторождения с использованием ручного труда началась с 1911 г., а начало масштабным горным работам было положено в 1935 г. Два крупных участка месторождения разрабатывались угольными разрезами «Карпинский 1» и «Карпинский 2». Последние запасы угля были отработаны в 2004 г., после чего добыча угля открытым способом была полностью остановлена из-за невозможности перекрыть затраты на добычу угля доходами от его реализации (рис. 7).
За многолетний период ведения горных работ на этом месторождении образован горнопромышленный ландшафт в виде двух карьеров, полностью заполненных водой (1, 2, см. рис. 7), и четырех внешних породных отвалов (3, 4, 5, 6, см. рис. 7). Горно-геологическое строение участков месторождения обусловило разноску бортов карьеров в ходе добычи угля и отсыпку вскрышных пород во внешние отвалы. Добыча угля осуществлялась бо-
лее 90 лет, поэтому на объектах горнопромышленного ландшафта целесообразно провести оценку экологического состояния нарушенных земель.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Вопросы, касающиеся оценки экологии земель, нарушенных открытыми горными работами, всегда волнуют общественное сознание. Поэтому их решению в нашей стране и за рубежом в последние годы уделяется самое пристальное внимание. Оценке восстановления экологии на территориях с объектами горнодобывающей промышленности посвящены многие работы, в том числе [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]. Но, несмотря на большой объем научных исследований, по-прежнему отсутствуют работы, посвященные оценке экологии земель, нарушенных в ходе добычи угля в Свердловской области.
Как показывает обзор космосним-ков высокого разрешения, на объектах горнопромышленного ландшафта, образованного на исследуемом месторождении, в разное время были остановлены открытые горные работы, и вследствие этого на них по-разному сформировалась экосистема: в карьерах сформированы техногенные водоемы, на поверхности породных отвалов произошло расселение всех ярусов растительного покрова. Горнодобывающими предприятиями проведен комплекс работ по рекультивации нарушенных земель для их использования в сельском хозяйстве и по лесной рекультивации. На момент оценки общая площадь нарушенных земель составляла 3838 га.
Получить картину экологического состояния территорий с открытыми горными работами позволяет оценка, основанная на использовании космических технологий дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Космические снимки исследуемой территории размещены на официальных сайтах: Global Land Cover Facility (GLCF); United States Geological Survey (USGS). В ходе обработки космос-нимков выполнено их дешифрирование с выделением границ классов горнопромышленного ландшафта. В результате выделено восемь классов: участки с полным отсутствием растительного покрова, техногенные водоемы и участки с шестью видами хорошо развитого растительного покрова.
В настоящее время площадь зеркала двух водоемов составляет 1074 га. Общая площадь внешних отвалов равна 2764 га. Структура растительного покрова, его отсутствие, наличие техногенных водоемов, рекультивированных участков на внешних породных отвалах представлены на рис. 2. Количественные показатели классов ландшафта определены с учетом трендов в изменении их площадей на основе дистанционного мониторинга.
Рис. 1. Фрагмент космоснимка с объектами горнопромышленного ландшафта на Богословском угольном месторождении (июль 2020 г.)
Так, структура устойчивой водной экосистемы на территории горнопромышленного ландшафта, образованного в результате отработки запасов угля на двух участках месторождения, представлена двумя водоемами (1,2, см рис. 1) площадью 858 и 216 га.
В ходе исследований было установлено, что поверхность внешних отвалов практически на 100% покрыта растительностью. Наше внимание было обращено на большие площади лиственного леса (береза, осина) -274,3 га, появившегося на породных отвалах в результате ветрового переноса семян, снабженных крыльчаткой. Большие площади участков под молодым смешанным лесом свидетельствуют о высокой эффективности природных процессов, протекающих в условиях Среднего Урала. Этот класс растительного покрова имеет один из высоких показателей - на уровне 331,9 га.
Площадь участков с хорошо развитым хвойным лесом, сформировавшимся в результате работ по лесной рекультивации, составляет 1354,6 га. Участки с травянистой растительностью и с травянисто-кустарниковой растительностью на-
□ горше вира бока и олдпч без ристктельнсго 1 юк|хвда, га
□ участка с травянисто-куетариивовой растительностью, га
□ участки с тра вя инстой растительностью, га
я участки с мрошо развиты« листэсоеыи лесам, га о участки под хмйяш лесом, га
□ участки с есльснохомнствсипьтмнугооьямн, га
□ техногенные водоем ы, га
0 участки с иплииым смешинным иким, га
Рис. 2. Структура нарушенных земель и восстановленной экосистемы на поверхности внешних отвалов, отсыпанных в ходе разработки Богословского буроугольного месторождения в 2019 г.
ходятся на площади 98,2 и 270,9 га. На внешних породных отвалах также проведены работы по рекультивации земель для использования в сельском хозяйстве на площади 357,9 га. В настоящее время на рекультивированных участках предприятия агропромышленного комплекса выполняют земледельческие работы.
В целом, коэффициент восстановления растительной экосистемы на внешних отвалах, отсыпанных при разработке этого месторождения, находится на очень высоком уровне - 0,9775.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе исследований, проведенных с использованием информационных ресурсов дистанционного зондирования, на территории объектов горнопромышленного ландшафта, сформированного в ходе добычи угля открытым способом на Богословском месторождении, выявлено высокоэффективное восстановление экологического баланса при формировании растительной экосистемы. Внешние отвалы можно считать индикаторными с позиции восстановления на них растительного покрова в виде хорошо развитых древостоя и кустарников. Как показали результаты исследования, проведение работ по рекультивации породных отвалов позитивно сказалось на их экологическом состоянии, а также способствовало сдвигу равновесия экобаланса в сторону улучшения его показателей на территории природного ландшафта, прилегающего к участкам нарушенных земель.
Список литературы
1. Результаты дистанционного мониторинга экологического состояния нарушенных земель разрезом «Коркин-ский» / И.В. Зеньков, Б.Н. Нефедов, Е.В. Кирюшина и др. // Уголь. 2018. № 9. С. 99-101. 00!: 10.18796/0041-5790-20189-99-101.
2. Жарко В.О., Барталев С.А., Егоров В.А. Исследование возможностей оценки запасов древесины в лесах Приморского края по данным спутниковой системы Proba-V // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 1. С. 157-168.
3. Автоматическое распознавание используемых пахотных земель на основе сезонных временных серий восстановленных изображений Landsat / Д.Е. Плотников, П.А. Колбудаев, С.А. Барталев и др. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. С. 112-127.
4. Крутских Н.В., Кравченко И.Ю. Использование космос-нимков Landsat для геоэкологического мониторинга урбанизированных территорий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. С. 159-168.
5. Щадов И.М., Франк Е.Я. О результатах и перспективах использования ресурсов ДЗЗ в решении прикладных задач угледобывающей отрасли в формате мировой экономики // Уголь. 2018. № 7. С. 58-61. DOI: 10.18796/00415790-2018-7-58-61.
6. The use of remote sensing to develop a site history for restoration planning in an arid landscape / Meshal M. Abdullah, Rusty A. Feagin, Layla Musawi et al. // Restoration Ecology. 2016. Vol. 24 (1). Р. 91-99.
7. Christa L. Zweig, Susan Newman. Using landscape context to map invasive species with medium-resolution satellite imagery // Restoration Ecology. 2015. Vol. 23 (5). Р. 524-530.
8. A GIS-based decision-making approach for prioritizing seabird management following predator eradication / Stephanie B. Borrelle, Rachel T. Buxton, Holly P. Jones, David R. Towns // Restoration Ecology. 2015. Vol. 23 (5). Р. 580-587.
9. Remote sensing for restoration planning: how the big picture can inform stakeholders / Susan Cordell, Erin J. Ques-tad, Gregory P. Asner et al. // Restoration Ecology. 2017. Vol. 25 (2). Р. 147-154.
ECOLOGY
Original Paper
UDC 622.85:622.33:622.271:550.814 © Collective of authors, 2020
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, № 7, pp. 96-99 DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-7-96-99
Title
ECOLOGY STUDY OF DISTURBED LANDS AT THE BOGOSLOVSKY COAL DEPOSIT USING REMOTE SENSING RESOURCES Authors
Zenkov I.V.1, 2 3, Agalakova A.V.2, Fedorov V.A.2, Shirochenko N.V.2, Vokin V.N.1, Kiryushina E.V.1, Mironova Zh.V.1, Scornyakova S.N.1 ' Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
2 Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
3 Federal Research Center for Information and Computational Technologies, Novosibirsk, 630090, Russian Federation
Authors' Information
Zenkov I.V., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Undergraduate e-mail: [email protected]
Agalakova A.V., PhD (Economic), Associate Professor Fedorov V.A., PhD (Engineering), Associate Professor Shirochenko N.V., PhD (Economic), Associate Professor Vokin V.N., PhD (Engineering), Professor Kiryushina E.V., PhD (Engineering), Associate Professor Mironova Zh.V., PhD (Engineering), Associate Professor Scornyakova S.N., Assistant
Abstract
The paper presents the results of assessing the ecological condition of the lands disturbed during the development of two sections of the Bogoslovsky coal deposit in the Sverdlovsk region. In the course of research it was found that ecologically acceptable restoration of vegetation on the territory of waste dumps occurred both due to restoration work, and due to the natural processes of its self-restoration.
Keywords
Bogoslovsky coal deposit, Middle Urals, Open-pit coal mines, Rock dumps, Disturbed lands, Plant ecosystems, Remote sensing of the Earth.
References
1. Zenkov I.V., Nefedov B.N., Kiriushina E.V. & Zayatz V.V. Rezultaty distan-cionnogo monitoringa ekologicheskogo sostoyaniya narushennyh zemel razrezom "Korkinskiy" [Results of disturbed lands environmental condition remote monitoring in"Korkinsky" open-pit mine]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 9, pp. 99-101. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2018-9-99-101.
2. Zharko V.O., Bartalev S.A. & Egorov V.A. Issledovaniye vozmozhnostey ot-senki zapasov drevesiny v lesakh Primorskogo kraya po dannym sputniko-voy sistemy Proba-V [Investigation of the possibilities of estimating wood reserves in the forests of Primorsky Krai using Proba-V satellite system data]. Sovremennyye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa -Modern problems of remote sounding of the Earth from space, 2018, Vol. 15, No. 1, pp. 157-168. (In Russ.).
3. Plotnikov D.E., Kolbudaev P.A., Bartalev S.A. & Lupyan E.A. Avtomaticheskoye raspoznavaniye ispolzuyemykh pakhotnykh zemel' na osnove sezonnykh vremennykh seriy vosstanovlennykh izobrazheniy Landsat [Automatic recognition of used arable land based on the seasonal time series of Landsat reconstructed images]. Sovremennyye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa - Modern problems of remote sounding of the Earth from space, 2018, Vol. 15, No. 2, pp. 112-127. (In Russ.).
4. Krutskikh N.V. & Kravchenko I.Yu. Ispolzovaniye kosmosnimkov Landsat dlya geoekologicheskogo monitoringa urbanizirovannykh territoriy [Use of Landsat satellite imagery for geo-ecological monitoring of urban areas]. Sovremennyye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa -Modern problems of remote sounding of the Earth from space, 2018, Vol. 15, No. 2, pp. 159-168. (In Russ.).
5. Shchadov I.M. & Frank E.Ya. O rezultatah i perspektivah ispolzovaniya resur-sov DZZ v reshenii prikladnyh zadach ugledobyvayushchey otrasli v formate mirovoy ekonomiki [On the results and prospects of using ERS (Earth Remote
Probing) resources when solving applied tasks of the coal mining industry in the global economic format]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, No. 7, pp. 58-61. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2018-7-58-61.
6. Meshal M. Abdullah, Rusty A. Feagin, Layla Musawi et al. The use of remote sensing to develop a site history for restoration planning in an arid landscape. Restoration Ecology, 2016, Vol. 24 (1), pp. 91-99.
7. Christa L. Zweig & Susan Newman. Using landscape context to map invasive species with medium-resolution satellite imagery. Restoration Ecology, 2015, Vol. 23 (5), pp. 524-530.
8. Stephanie B. Borrelle, Rachel T. Buxton, Holly P. Jones & David R. Towns. A GIS-based decision-making approach for prioritizing seabird management following predator eradication. Restoration Ecology, 2015, Vol. 23 (5), pp. 580-587.
9. Susan Cordell, Erin J. Questad, Gregory P. Asner et al. Remote sensing for restoration planning: how the big picture can inform stakeholders. Restoration Ecology, 2017, Vol. 25 (2), pp. 147-154.
For citation
Zenkov I.V., Agalakova A.V., Fedorov V.A., Shirochenko N.V., Vokin V.N., Kiry-ushina E.V., Mironova Zh.V. & Scornyakova S.N. Ecology study of disturbed lands at the Bogoslovsky coal deposit using remote sensing resources. Ugol' -Russian Coal Journal, 2020, No. 7, pp. 96-99. (In Russ.). DOI: 10.18796/00415790-2020-7-96-99.
Paper info
Received February 21,2020 Reviewed March 19,2020 Accepted March 23,2020
Тугнуйский разрез оказал благотворительную помощь Байкальскому биосферному заповеднику
Накануне Всемирного дня охраны окружающей среды АО «Разрез Тугнуйский», входящее в состав СУЭК, оказало благотворительную помощь Байкальскому государственному природному биосферному заповеднику.
АО «Разрез Тугнуйский» остается экологически ответственным предприятием - бережное и рациональное использование природных ресурсов - это один из ключевых принципов деятельности Сибирской угольной энергетической компании и разреза «Тугнуйский».
АО «Разрез Тугнуйский» проводит большую работу по сохранению биоразнообразия и природных богатств, выполняет все необходимые природоохранные мероприятия. Ежегодно на экологическую деятельность выделяется около 150 млн руб. Предприятие участвует в искусственном воспроизводстве биоресурсов - в 2019 г. в бассейн озера Байкал было выпущено 35 тыс. мальков осетра. Также предприятие оказывает помощь и финансовую поддержку Баргузинскому заповеднику, Забайкальскому национальному парку, визит-центру «Байкал Заповедный» и Алтачейскому заказнику.
В преддверии Всемирного дня охраны окружающей среды представители АО «Разрез Тугнуйский» вручили денежный сертификат коллективу Байкальского природного биосферного заповедника, выделенный на приобретение кормов для их маленьких подопечных - для соболей.
СУЭК
СИБИРСКАЯ УГОЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ
«Вы делаете удивительно благое дело для сохранения прекрасной, чудесной природы нашей республики, а разрез «Тугнуйский» помогает вам в этом деле», - отметил Баир Ангаев, руководитель отделения АО «Разрез Тугнуйский».
Директор заповедника Василий Сутула, в свою очередь, поблагодарил АО «Разрез Тугнуйский» за оказанную помощь и вручил сертификат от Центра охраны дикой природы, который вносит предприятие в книгу почета «Марш парков» за вклад в сохранение природного богатства Бурятии.
