CC BY
11МАТУШКА-ЗЕМЛЯ ПРОСИТ ЗАЩИТЫ!
Часть 1
Светлана Ивановна Миронова,
доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник научно-исследовательского института прикладной экологии Севера СВФУ, г. Якутск
Уже более 100 лет ведётся добыча золота в бассейне р. Алдан, немногим меньший период - разработка алмазов в Мирнинском районе Якутии, угля - в Нерюнгри, газа и нефти - в бассейне р. Вилюй. Эти промышленные территории до 90-х годов ХХ в. были практически закрыты для научных исследований. Лишь когда население Вилюйского района подняло вопрос о загрязнении природной среды в бассейне р. Вилюй, началось изучение этих территорий. Был расширен отдел охраны природы Якутского научного центра СО АН СССР (теперь - ЯНЦ СО РАН), а в 1993 г создан Институт прикладной экологии Севера АН РС(Я), главной целью которого являлась оценка экологического состояния природной среды бассейна р. Вилюй [1-3]. Были исследованы водные и наземные экосистемы, оценено состояние здоровья населения района. В результате были выявлены техногенные изменения в почвенно-расти-тельном покрове и в водной биоте. Вслед за этим началось изучение экологического состояния бассейнов Алдана, Амги и других рек Якутии. Было установлено, что на локальных промышленных территориях нарушено около 50 % растительного покрова, биоразнообразие снизилось до 15-40 %, пострадали охраняемые виды, особенно в бассейне р. Алдан. По итогам проведённой работы перед учёными встали вопросы: как восстановить нарушенную экосистему и предотвратить дальнейшее воздействие на неё промышленности в условиях криолитозоны?
Как известно, растительность является «лёгкими» Земли, и от неё зависит состояние других компонентов природы. Поэтому, для выяснения состояния растительного покрова, нами были изучены нарушенные земли Мирнинского, Алданского и Нерюнгринского районов Якутии, долины рек Вилюя, Алдана, Анабара,
С. И. Миронова DOI: 10.24412/1728-516Х-2022-2-47-50
Яны и других [4-10]. Техногенные земли обычно представлены отвалами пустых пород, хвостохранилищами, промышленными зонами и т.д. Растительность техногенных ландшафтов отличается от естественной нестабильностью и экологической неоднородностью флористического состава и флористической неполночленно-стью [5]. Отвалы пустых пород - это техногенные «горы» высотой до 100 м и крутизной откосов до 600. Зарастание отвалов растительностью представляет собой их первичную сукцессию и зависит от многих факторов: состава отложений, интенсивности накопления мелкозёма, наличия семенного материала [10].
Между тем, недропользование с первых десятилетий ХХ в. начало вытеснять и подчинять себе всю хозяйственную деятельность в Якутии, стимулируя, с одной стороны, социально-экономическое развитие республики (в настоящее время горная промышленность обеспечивает более 70 % валового дохода), а с другой привело к деградации экосистем, нарушаемых недропользователями. Наращивание сопутствующей инфраструктуры во много раз увеличило экологическую нагрузку на природную среду региона, создало реальную угрозу ухудшения состояния северных экосистем, вплоть до потери ими способности самовосстановления на значительной площади. В этой связи актуальна разработка рекультивационных мероприятий, основанных на геоэкологических особенностях тех или иных территорий.
Проблемы рекультивации в Якутии
Законодательство России в области охраны окружающей среды, общетехнических и организационно-методических стандартов требует выполнения комплексной оценки её современного состояния на местах добычи полезных ископаемых. Цель
Хвостохранилище обогатительной фабрики № 3 Мирнинского горно-обогатительного комбината
такой оценки - выявление техногенных изменений и принятие мер по восстановлению (рекультивации), улучшению качества и оздоровлению окружающей среды на отработанной территории.
Рекультивация является одной из ключевых задач прикладной экологии, ибо она, независимо от её вида и направления, выполняет экологические, хозяйственные и социальные функции. Термин «рекультивация» образован от слов «культивировать» (фр. «cultivar»), что значит «обрабатывать, возделывать, выращивать» и приставки «ре», обозначающей возобновление или повторность действия. К объектам рекультивации при открытой разработке полезных ископаемых относятся карьерные выемки, внутренние и внешние отвалы, а при подземной - шахтные отвалы, провалы, мульды оседания и прогибы земной поверхности.
Цель рекультивации - достижение экологической, химической и физической стабильности техногенных территорий и районов размещения промышленных предприятий. Нарушенными считаются земли, утратившие первоначальную хозяйственную ценность и являющиеся источником отрицательного воздействия на окружающую среду [11].
Основными задачами рекультивации являются: предотвращение загрязнения территории, определение методов сохранения плодородного слоя почвы, его последующей укладки, придания естественной формы рельефу, контроль за дренажом, эрозией и другими экзогенными процессами и наносами.
Рекультивация проводится в две стадии: горнотехническая и биологическая. Горнотехническая рекультивация - это подготовка нарушенных земель к последующему целевому использованию в народном хозяйстве. Она включает выполнение следующих работ:
- снятие, транспортировку и складирование плодородного слоя почвы;
- покрытие малопродуктивных угодий снятым плодородным слоем;
- планировку (выравнивание) поверхности, выпола-живание и террасирование откосов, отвалов (терриконов) и бортов карьеров, засыпку и планировку шахтных провалов;
- покрытие рекультивируемой поверхности плодородным слоем почвы;
- ликвидацию послеусадочных явлений;
- строительство осушительной или водоподводящей сети каналов, гидротехнических сооружений и дорог;
- устройство противоэрозионных сооружений;
- химическую мелиорацию токсичных пород;
- подготовку дна и планировку откосов карьеров и различных выемок при создании в них водоёмов рекреационного и народнохозяйственного назначения.
Биологическая рекультивация - это комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий по восстановлению плодородия нарушенных земель путём создания почвенно-растительного покрова.
Целью биологической рекультивации являются:
- снижение или предотвращение последствий техногенных нарушений и восстановление нарушенных ландшафтов;
- закрепление насыпей от водной и ветровой эрозии;
- создание зелёных ландшафтов, соответствующих санитарно-гигиеническим и эстетическим требованиям жителей ближайших населённых пунктов;
- восстановление необходимых условий для животного мира;
- достижение экологической стабильности района размещения предприятия и каждого из объектов.
Работы по рекультивации должны быть начаты сразу после завершения горных работ на определённых площадках, тем самым уменьшая процесс протаивания многолетнемёрзлых пород и решая проблемы эрозии и наносов. Рекультивация, как составная часть технологических процессов, должна завершить план горных и геологоразведочных работ, и её следует рассматривать как часть комплексной программы по охране и воссозданию природных ресурсов.
Рекультивация на Севере имеет свои особенности. При восстановлении нарушенных во время недропользования северных экосистем Севера должен быть обеспечен особый режим природопользования. Суровый климат - главный фактор, ограничивающий развитие биоты. Глубокое промерзание и длительное мёрзлое
Отвалы россыпного месторождения «Биллях» (Анабар)
Отвал № 6 обогатительной фабрики № 3 Мирнинского ГОКа
состояние горных пород не способствуют освоению био-той их толщи [12]. Биоценотические связи между компонентами экосистемы не только становятся теснее, но и само жизненное пространство сужается до небольшого по мощности органогенного слоя, в котором практически замыкается биологический оборот органического вещества. Органо-аккумулятивный слой слабо связан с минеральной породой, т.к. что корневая система растений (80-90 % от общей массы корней, проникающих до 50 см вглубь), сосредоточена в органогенном слое. Это и является основной причиной уязвимости северных экосистем к техногенным воздействиям. Поэтому для предотвращения эрозионных процессов и связанного с этим увеличения нарушенных площадей так необходимы методы интенсивного восстановления техногенных территорий.
Техническая рекультивация на Севере зависит от технологии добычи полезных ископаемых. На Севере нет достаточного для снятия, транспортировки и покрытия техногенной поверхности плодородного слоя почвы, что осложняет проведение мероприятий биологического этапа рекультивации. Рекультивация с предварительным снятием маломощных и малоценных верхних слоёв северных почв приводит к значительному удорожанию рекультивационных работ по сравнению с непосредственным засевом отработанных площадей многолетними травами с применением удобрений [13]. Минеральная толща под органогенным слоем биологически инертна, малогумусна и практически лишена семян, поэтому восстановление плодородного слоя на Севере требует более существенных усилий, чем в других, благоприятных по климатическим условиям частях страны с развитым сельским хозяйством.
Природные условия Севера также затрудняют и ограничивают возможный набор методов рекультивации, особенно биологической [14]. Если во многих регионах России распространённым в биологической рекультивации является метод залужения, то в Якутии при его применении большое внимание должно быть уделено семенам и посадочным материалам. Для Яку-
тии совсем не подходят семена не интродуцированных видов, поскольку они не выдерживают суровых условий и отмирают в первый или второй год после посева. Также не могут расти и саженцы из других регионов России с более умеренным и влажным климатом, более длинным вегетационным сезоном развития растений. Сдерживает эффективность биологической рекультивации и отсутствие питомников, как баз для обеспечения саженцами.
В Якутии работы на нарушенных землях находятся на стадии горнотехнического этапа рекультивации. Биологическая рекультивация, по сути, не выполнялась. Лишь в последние годы горнодобывающие предприятия начали работать совместно с учёными по вопросам восстановления нарушенных земель. Лаборатория охраны природы Института «Якутнипроалмаз» в 80-х годах ХХ в. проводила посевы многолетних трав с применением различных доз минеральных удобрений и с насыпкой плодородного слоя разной толщины [15]. Первые результаты показали перспективность создания на промышленных отвалах кормовых угодий при внесении плодородного слоя толщиной до 20-40 см и определённых доз минеральных удобрений.
В 80-х годах прошлого века аналогичные работы проводились на дражных отвалах Южной Якутии Институтом ВНИИ-1 [16, 17]. Опыты показали возможность использования в условиях криолитозоны рекультивированных земель в сельскохозяйственном производстве. Экспериментально доказаны необходимость и рентабельность биологической рекультивации речных долин и возможность создания на отработанных дражных полигонах пахотных угодий для овощных и кормовых культур [18]. Подобные работы велись Институтом биологии СО АН СССР на Кангаласском разрезе (г. Якутск) и в Южной Якутии, но были приостановлены из-за отсутствия финансовой поддержки.
Институтом прикладной экологии Севера АН РС(Я) в Мирнинском (с 1984 г) и Алданском (с 1994 г.) улусах проводились работы по изучению процессов самозарастания отвалов, их связи с водно-физическими и химическими свойствами пород, динамики процессов почвообразования, подбору ассортиментов кустарников и многолетних трав, возможности озеленения откосов [19, 20]. В долине р. Селигдар в 1994 г. были заложены опытные участки по ускорению самозарастания отвалов. Первые результаты выявили эффективность применения оптимальной дозы (до 100 кг/га) азотных удобрений на молодых отвалах. Удобрения помогают быстрому закреплению трав на техногенном субстрате [4].
Для выполнения биологического этапа рекультивации необходимо было определить рекультивационный потенциал нарушенных земель. Это можно увидеть на примере отвалов пустых пород карьеров алмазных месторождений. На отвалах Мирнинского ГОКа рекультива-ционные работы можно проводить, используя потенциально плодородный слой водораздельных галечников или других россыпных месторождений. Нами озеленён отвал № 6 Мирнинского ГОКа, и это в настоящее время единственный зелёный участок вокруг карьера «Мир».
Применение осадков КОС при рекультивации Первые результаты озеленения (Айхальский ГОК) на отвалах Айхальского ГОКа
На отвалах Айхальского и Удачнинского ГОКов иная картина, поскольку здесь нет плодородного слоя для отсыпки и отсутствует даже песок для использования под субстрат. В этом случае пришлось искать другие материалы, в том числе нетрадиционные. В некоторых регионах страны под субстрат применяют отходы сельскохозяйственного (чего у нас нет) или промышленного производства, если они не опасны для жизни. На Айхаль-ском ГОКе мы использовали канализационные отходы (КОС) и получили положительные результаты. Что же касается посадки саженцев, то здесь для создания питомников, где бы выращивались растения-рекультиванты, необходима помощь добывающих предприятий.
Результаты наших многолетних опытно-экспериментальных работ по биологической рекультивации будут изложены в следующих номерах журнала.
Список литературы:
1. Экология бассейна реки Вилюй : промышленное загрязнение. - Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1992. - 120 с.
2. Экология реки Вилюй : состояние природной среды и здоровья населения. - Якутск : ЯНЦ СО РАН, 1993. - 140 с.
3. Экология Вилюя : материалы по оценке экологического состояния. - Якутск: Полиграфист, 1996. -144 с.
4. Миронова, С. И. Техногенные сукцессионные системы растительности Якутии (на примере Западной и Южной Якутии) / С. И. Миронова. - Новосибирск : Наука, 2000. - 152 с.
5. Миронова, С. И. Растительные сукцессии на природно-техногенных ландшафтах Западной Якутии и их оптимизация. - М. : Изд. дом РАЕ, 2016. -140 с.
6. Саввинов, Г. Н. Эколого-почвенные комплексы Якутии. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007. - 312 с.
7. Природно-техногенные экосистемы Южной Якутии / В. В. Иванов [и др.]; под ред. В. А. Шерстова. -М. : ООО «Недра-Бизнесцентр», 2006. - 186 с.
8. Саввинов, Д. Д. Микроэлементы в северных экосистемах / Д. Д. Саввинов, Н. Н. Сазонов. - Новосибирск : Наука, 2006. - 208 с.
9. Миронова, С. И. Добыча угля в Южной Якутии и её воздействие на растительность (на примере разреза «Нерюнгринский») / С. И. Миронова, В. В. Иванов. - М. : Евроазиатская научно-промышленная палата, 2019. - 102 с.
10. Самозарастание нарушенных земель Севера / Л. П. Капелькина [и др.]. - СПб : Изд-во ВВМ, 2014. -204 с.
11. Постановление Правительства Российской Федерации от 23 февраля 1994 года № 140 «О рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы» / Собрание актов Президента и Правительства Российской Федерации. - 1994. - № 10. - С. 779.
12. Рекультивация земель на Севере. - Сыктывкар : Изд-во Коми НЦ УрО АН, 1997. - 34 с.
13. Conwell C.N. Reclaiming mined lands in Alaska // Trans. Soc.Mining Eng. (AIME). - 1976. - Vol. 260. - № 1.
14. Переверзев, В. Н. Биологическая рекультивация промышленных отвалов на Крайнем Севере / В. Н. Переверзев, Н. И. Подлесная. - Апатиты : Изд. Кольского ФАН СССР, 1986. - 103 с.
15. Лебедева, Н. А. Биологическая рекультивация земель, нарушенных при добыче алмазов в Якутии / Н. А. Лебедева, А. Я. Лонкунова // Растения и промышленная среда. - Свердловск, 1990. - С. 71-75.
16. Кузьмин, Ю. И. Биологическая рекультивация техногенных отвалов в условиях Крайнего Севера / Ю. И. Кузьмин. - Экология. - 1985. - № 2. - С. 21-24.
17. Петрова, А. Н. Выращивание многолетних злаковых трав на дражных полигонах в Южной Якутии / А. Н. Петрова // Освоение Севера и проблема рекультивации. - Сыктывкар, 1994. - С. 273-281.
18. Техногенные экосистемы : организация и функционирование. - Новосибирск : Наука, 1985. - 120 с.
19. Тарабукина, В. Г. Свойства пород отвалов и особенности почвообразования в техногенных ландшафтах / В. Г. Тарабукина // Наука и образование. -Якутск, 1996. - С. 153-160.
20. Миронова, С. И. Динамика растительности тех-ногенно нарушенных территорий Южной Якутии и возможности управления ею / С. И. Миронова //Наука и образование. - Якутск : АН РС(Я), 1996. - № 4. - С. 140-148.
