CC BY
58
лых металлов, накапливающихся в биомассе, относительно не велико, а при высоких уровнях загрязнения эффективность «извлечения» металлов снижается.
5. Ячмень обыкновенный обладает высокой устойчивостью к кадмию и свинцу. При загрязнении почвы этими металлами в целых растениях ячменя накапливалось до 5,2 мг/кг кадмия и до 3,5 мг/кг свинца без видимых признаков нарушения метаболизма и качества продукции.
6. Свинец и кадмий не оказывали влияния на соотношение структурных компонентов фитомассы ячменя. Относительная доля стеблей в общей массе составила 56-66%, семян 7-8%, корней - 7-14%.
7. Содержание тяжёлых металлов при загрязнении почвы уменьшалось в ряду корни>стебель>семена. При этом содержание кадмия в корнях увеличивалось в 18-25; стебле - 10-16; семенах - 7-15 раз; свинец соответственно в 10-22; 2-3; 1,2-1,7 раза. В корнях оставалось до 59% поступившего в растения кадмия и 84% - свинца.
9. Интенсивность биологического поглощения определялась органами ячменя обыкновенного. Семена ячменя обладают накопительной способностью к цинку, а стебель и корни - к кадмию.
Литература
1. Ефремов И. В., Кузьмин О. П., Перекрестов Е. Н. Миграционная способность тяжёлых металлов в почвеннорастительных системах. Оренбургский государственный университет, 2008, 195 с.
2. Ильин В. Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растение, Новосибирск: Наука, 1991, 175 с.
3. Калинин Б. Д., Плотников Р. И., Соколов М. А. Экологический контроль тяжелых металлов в объектах окружающей среды // Экология и промышленность России, май 2001, 48 с.
4. Региональный доклад «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Тульской области в 2000 году». Тула: ФГУ «ЦГСЭН в Тульской области», 2001, 55 с.
5. Савинова Л.Н., Голополосова Т.В. Влияние плодородия почвы на устойчивость к воздействию тяжелых металлов // Тульский экологический бюллетень. 2000. Тула, 2001, С. 141-143.
6. Соколов Э.М., Еганов ВМ., Самарцев И.Т., Коряков А.Е. Экологическая обстановка и здоровье населения Тульской области. Тула: ТулГУ, 2000, 126 с.
DECREASING HEAVY METAL MIGRATION IN TROPHIC CHAINS BY MEANS OF INDIFFERENTAL VEGETATIVE CULTURE CHOICE
E.M. SOKOLOV, A.I. ZHUCHKOVA., S.A. KAMAKHINA Tula State University, Chair of Protection of Labour and Environment
The decrease of heavy metal migration in trophic chains can be achieved by cultivating stable to pollution and wild plants; this being a problem of current importance for an agroindustrial area, where industrial enterprises and agricultural grounds are situated in immediate vicinity. On the grounds of agricultural purpose being polluted the necessary re-organizing and re-orienting agricultural production should be carried out at the cost of introducing a new structure of plant cultivation, changing to growing those cultures, which are not meant directly for eating or some cultures being indifferent to the polluted top-soil of the given type.
Key words: heavy metals, migration, lead, zinc, cadmium, indifference, phyto toxicity.
УДК 577.95, 577.170.49:546
ВЛИЯНИЕ НАРУШЕННОГО ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ПОДМОСКОВОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА НА РАЗВИТИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ КУЛЬТУР И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
Э. М. СОКОЛОВ, С. А. КАМАХИНА, А. И. ЖУЧКОВА*
Работа угледобывающих предприятий всегда связана с негативным воздействием на природную среду. Современная практика рекультивации нарушенных земель на разрезах базируется в основном на детальном изучении пригодности вскрышных пород конкретных месторождений для биологического освоения, а также на анализе
* Тульский государственный университет, кафедра аэрологии, охраны труда и окружающей среды
технологических схем ведения горных работ и отвалообразования с учетом возможности создания благоприятных условий для произрастания ценных сельскохозяйственных культур и древеснокустарниковых пород, применяемых для этих целей. В результате выполненных на кафедре исследований динамики изменения рН на рекультивированных территориях в период с 2004 по 2010 годы установлено, что на многих участках наблюдается перераспределение уровня кислотности во времени. При этом изменение кислотности на различных участках имеет различную направленность. Это свидетельствует о продолжающейся до сих трансформации нарушенных территорий, что вызывает необходимость продолжения исследований данных процессов.
Ключевые слова: pH, кислотность, тяжёлые металлы, миграция, рекультивация, заболевания населения.
В России находится 10% всех пахотных земель мира. Свыше 4/5 пашни в России приходится на Центральное Поволжье, Северный Кавказ, Урал и Западную Сибирь. Основные сельскохозяйственные культуры: зерновые, сахарная свекла, подсолнечник, картофель, лён.
Сельскохозяйственные угодия Тульской области занимают 1740 тыс. га (2001), или 68% общей площади региона. Пашня занимает 1465 тыс. га (84% сельхозугодий). В структуре посевных площадей 54% приходится на зерновые.
Сельское хозяйство наиболее развито в южной лесостепной части региона, здесь распространено выращивание зерновых (ячмень, пшеница) и кормовых культур, выращивание сахарной свёклы. В северных районах преобладает выращивание кормовых культур и картофелеводство. Очагами получили развитие плодово-ягодное садоводство и овощеводство.
Не смотря на это, большое количество земель остаются непригодными для сельского хозяйства и являются источниками загрязнения территории. На территории Тульской области находится большое количество горных выработок, земли которых могут быть восстановлены и использованы для выращивания сельскохозяйственных культур. Кислые почвы составляют 1,7 млн. га или 88%. В связи с резким уменьшением объемов внесения органических удобрений, темпы снижения содержания гумуса в почве значительно возросли.
Рекультивация земель - искусственное воссоздание плодородия почвы и растительного покрова, нарушенное вследствие горных разработок, строительства дорог и каналов, плотин и т.д.
Цель работы - разработка мероприятий по восстановлению нарушенных почв и последующего использования для сельского хозяйства.
Материалы и методика исследования. Рекультивация поможет восстановить нарушенные земли. Она основана на двух этапах: биологическом и техническом. Применение данных схем формирования отвалов позволит намного улучшить грунтосмеси на поверхности спланированных площадей, что значительно повысит эффективность работ по рекультивации. Мертвые зоны почти полностью исчезнут.
Для определения содержания тяжелых металлов в породной массе карьеров и почвах прилегающих к ним территорий могут быть использованы абсорбционный спектральный анализ, эмиссионный спектральный метод, люминесцентный анализ, потенциометрический и полярографический методы, и т.д.
В наших исследованиях был использован рентгенофлюоресцентный метод. Преимущество этого метода анализа в том, что он не требует растворения пробы перед анализом и дает возможность анализировать один и тот же образец необходимое количество раз. Недостатком этого метода является его невысокая чувствительность и небольшой набор определяемых элементов.
В зависимости от типа почв, кислотно-основных свойств, буферности определяется подвижность элементов для растительных культур и далее по трофическим цепям. Различные виды растений по разному реагируют на токсичность почв, поэтому в наших исследованиях применялся метод экстракции тяжелых металлов серной кислотой. Такая методика эксперимента позволяет определять как абсолютное, так и относительное количество экстрагируемых в данных условиях соединений тяжелых металлов из исследуемой пробы породной массы.
Результаты и их обсуждение. Выбросы с карьерных отвалов имеющие низкий уровень рН, попадая на прилегающие территории, разрушают плодородие почв, вследствие чего вокруг разработки формируется техногенная пустыня. Происходит нарушение равновесия окружающей среды.
В подготовленных пробах породной массы на основе рентгенофлуоресцентного метода анализа определялось количественное содержание исследуемых тяжелых металлов. Затем та же проба выдерживалась в разбавленной серной кислоте с заданным уровнем рН до момента прекращения роста концентрации тяжелых металлов в растворе, что свидетельствовало о полной экстракции растворимых в данных условиях соединений этих элементов. Определение концентрации тяжелых металлов в экстракте проводилось атомно-асорбционным методом, обладающим разрешающей способностью, позволяющей отслеживать динамику процесса выделения металлосодержащих соединений из породной массы, знание которой необходимо при теоретических исследованиях воздействия карьерных отвалов на состояние окружающей среды.
На следующем этапе эксперимента раствор серной кислоты, содержащий пробу породной массы, фильтровался, фильтрат исследовался на содержание в нем растворенных химических соединений (в том числе тяжелых металлов), а оставшаяся на фильтре твердая фаза промывалась бидистиллированной водой, выпаривалась до воздушно сухого состояния и взвешивалась. После этого экстрагированная проба породной массы подвергалась повторному рентгенофлуоресцентному анализу для определения в ней остаточного содержания тяжелых металлов.
Такая методика эксперимента позволяет определять как абсолютное, так и относительное количество экстрагируемых в данных условиях соединений тяжелых металлов из исследуемой пробы породной массы. По указанной методике были исследованы пробы породной массы, отобранные на 8 карьерах. Результаты таких исследований по отвалу одного из карьеров приведены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты исследования процесса экстракции тяжелых металлов серной кислотой из породной массы участка 8 Кропотовского Кимовского разреза
Исходная проба Концентрация ^804
50% 10% 1%
Металл Время экстракции, мин
20 40 60 20 40 60 100
Содержание ТМ, мг/кг
Sr 65,6 24,52 38,2 24,71 41,17 47,31 37,15 53,68
Pb 107,0 84,07 104,0 69,14 105,5 97,84 66,79 75,36
As 25,2 18,98 23,01 16,44 21,66 21,19 17,06 17,45
Zn 23,3 10,22 13,65 15,18 17,67 13,67 12,35 10,15
Ni 12,9 14,5 15,17 14,27 16,80 17,76 16,97 15,74
Fe 3,161 2,305 2,83 2,191 3,858 3,531 2,663 2,842
Mn 29,2 41,77 43,93 68,97 23,38 18,09 40,74 42,8
Cr 60,1 73,19 66,41 52,36 64,69 68,44 52,16 60,15
Анализ полученных данных показывает, что при воздействии на породную массу серной кислоты с концентрацией 50% не наблюдается существенной экстракции таких элементов, как марганец, железо, хром, никель, цинк и мышьяк. То есть эти элементы в породной массе находятся практически в нерастворимых в серной кислоте формах.
Следовательно, в настоящее время на большинстве карьерных отвалов Подмосковного бассейна тяжелые металлы практически не экстрагируются из породных отвалов и не попадают на прилегающие к отвалам территории.
Растительная пища является основным источником поступления ТМ в организм человека и животных. По разным данным с ней поступает от 40 до 80% ТМ, и 20-40% - с воздухом и водой. Поэтому от уровня накопления металлов в растениях, используемых в пищу, в значительной степени зависит здоровье населения.
Химический состав растений, как известно, отражает элементный состав почв. Поэтому избыточное накопление ТМ растениями обусловлено, прежде всего, их высокими концентрациями в почвах. В своей жизнедеятельности растения контактируют только с доступными формами ТМ, количество которых, в свою очередь, тесно связано с буферностью почв. Однако, способность почв связывать и инактивировать ТМ имеет свои пределы, и когда они уже не справляются с поступающим потоком металлов, важное значение приобретает наличие у самих растений физиологобиохимических механизмов, препятствующих их поступлению.
Механизмы устойчивости растений к избытку ТМ могут проявляться по разным направлениям: одни виды способны накапливать высокие концентрации ТМ, но проявлять к ним толе-
рантность; другие стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих барьерных функций. Для большинства растений первым барьерным уровнем являются корни, где задерживается наибольшее количество ТМ, следующий -стебли и листья, и, наконец, последний - органы и части растений, отвечающие за воспроизводительные функции. Уровень накопления ТМ разными растениями в зависимости от их генетических и видовых особенностей при одинаковом содержании ТМ в почвах наглядно иллюстрируется данными, представленными в табл. 2 [8].
Таблица 2
Содержание свинца и цинка в огородных культурах, выращенных на техногенно загрязненной почве, мг/кг сырой массы
Культура (орган растения) Zn Pb
Томат (плод) 2,2 0,08
Капуста белокочанная (кочан) 3,6 0,11
Картофель (клубень) 6,1 0,15
Морковь (корнеплод) 8,5 0,21
Свекла(корнеплод) 14,8 0,28
Однако не всегда эти закономерности повторяются, что, вероятно, связано с условиями произрастания растений и их генетической спецификой. Отмечаются случаи, когда разные сорта одной культуры, произрастающие на одинаково загрязненной почве содержали различное количество ТМ. Данный факт, по-видимому, обусловлен присущим всем живым организмам внутривидовым полиморфизмом, способным проявить себя и при техногенном загрязнении природной среды. Это свойство у растений может стать основой генетико-селекционных исследований с целью создания сортов с повышенными защитными возможностями по отношению к избыточным концентрациям ТМ.
Несмотря на существенную изменчивость различных растений к накоплению ТМ, биоаккумуляция элементов имеет определенную тенденцию, позволяющую упорядочить их в несколько групп: 1) Сё, Об, ЯЬ - элементы интенсивного поглощения; 2) 7п, Мо, Си, РЬ, Аб, Со - средней степени поглощения; 3) Мп, N1, Сг -слабого поглощения и 4) 8е, Бе, Ва, Те - элементы, труднодоступные растениям.
Влияние токсичных концентраций ТМ на растения приведено в табл. 3, а на здоровье человека и животных - в табл. 4.
Таблица 3
Влияние токсичных концентраций некоторых тяжелых металлов на растения
Элемент Концентрация в почве, мг/кг Реакция растений на повышенные концентрации ТМ
Pb 100-500 Ингибирование дыхания и подавление процесса фотосинтеза, иногда увеличение содержания кадмия и снижение поступления цинка, кальция, фосфора, серы, снижение урожайности, ухудшение качества растениеводческой продукции. Внешние симптомы - появление темно-зеленых листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва
Cd 1-13 Нарушение активности ферментов, процессов транспирации и фиксации СО2, торможение фотосинтеза, ингибирование биологического восстановления N02 до N0, затруднение поступления и метаболизма в растениях ряда элементов питания. Внешние симптомы - задержка роста, повреждение корневой системы, хлороз листьев.
Zn 140-250 Хлороз молодых листьев
Сг 200-500 Ухудшение роста и развития растений, увядание надземной части, повреждение корневой системы, хлороз молодых листьев, резкое снижение содержания в растениях большинства незаменимых макро- и микроэлементов (К, Р, Бе, Мп, Си, В и др.).
Ni 30-100* Подавление процессов фотосинтеза и транспирации, появление признаков хлороза
Как было отмечено выше, породные отвалы являются мощным источником подкисления прилегающих территорий.
В кислых почвах железо, алюминий и марганец находятся в формах доступных растениям, а их концентрация достигает токсического уровня. При этом затруднено поступление в растения фосфора, калия, серы, кальция, магния, молибдена. На кислой почве может наблюдаться повышенный выпад растений без внешних причин - вымочка, гибель от мороза, развитие болезней и вредителей.
Таблица 4
Влияние загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами на здоровье человека и животных
Элемент Характерные заболевания при высоких концентрациях ТМ в организме
Pb Повышение смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, рост общей заболеваемости, изменения в легких детей, поражения органов кроветворения, нервной и сердечно-сосудистой системы, печени, почек, нарушения течения беременности, родов, менструального цикла, мертворождаемости, , врожденных уродств. Угнетение активности многих ферментов, нарушение процессов метаболизма.
Cd Нарушения функций почек, ингибирование синтеза ДНК, белков и нуклеиновых кислот, снижение активности ферментов, замедление поступления и обмена других микроэлементов ^п, Си, Бе, Бе), что может вызывать их дефицит в организме.
Zn Изменение морфологического состава крови, злокачественные образования, лучевые болезни; у животных - снижение прирост живой массы, депрессия в поведении, возможность абортов.
Cu Увеличение смертности от рака органов дыхания.
Cr Изменение иммунологической реакции организма, снижение репаратив-ных процессов в клетках, ингибирование ферментов, поражение печени.
Ni Нарушение синтеза белка, РНК и ДНК, развитие выраженных повреждений во многих органах и тканях.
Опасность кислых почв состоит в том, что в кислой среде основные элементы питания (азот, фосфор, калий) недоступны растениям, а токсичные в больших концентрациях ионы марганца, железа, алюминия, тяжелых металлов и радионуклидов приобретают высокую подвижность.
Величины рН меньше 4 выдерживают лишь мхи, вереск, багульник, то есть растения верховых болот или песчаных подзолов.
Нейтральные почвы зафиксированы в 20% проанализированных проб и присутствуют на всей обследованной территории, кроме первого и пятого Кропотовских участков Кимовского разреза. Слабощелочные почвы представлены 45% процентами проб.
Щелочные почвы, губительные практически для всех видов культурных растений, представлены 10% проб.
В следствии эксперимента следует, что на данных нарушенных территориях необходимо периодически проводить рекультивацию для восстановления плодородия почв.
В качестве интегрального показателя изменения свойств почв под влиянием карьерных разработок можно принять их основные агрохимические показатели: содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия, кислотность почвы.
Основные нормативные показатели химических свойств отвальных пород по данным водной вытяжки по шурфам № 1-8 приведены в табл. 5, 6.
Таблица 5
Участок Кропотовский 7
№ п/п Показатели Значения от-до Среднее значение
1 Водородный показатель, рН 2,57-7,0 4,52
2 Бикарбонаты, НСОз 1,6-6,2 3,55
3 Содержание сульфатов в пересчете на ионы БО 42- 80,57-656,67 2,27-18,52 Ch 4 9, со
4 Содержание хлоридов в пересчете на С1- 7,1-1593,95 0,2-44,90 221,87 6,25
Таблица 6
Участок Кропотовский 8
№ п/п Показатели Значения от-до Среднее значение
1 Водородный показатель, рН 4,1-6,74 5,18
2 Бикарбонаты, НСОз 0,6-3,4 1,4
3 Содержание сульфатов в пересчете на ионы БО 42- 40,37-411,29 1.14-11,6 293,80 8,28
4 Содержание хлоридов в пересчете на С1- 10,65-1100,5 0,3-31,0 204,3 5,75
По данным таблицы виден большой разброс химический свойств отвальных пород. Таким образом по сей день в породах происходят различные химические процессы, которые негативно влияют на окружающую среду.
Для определения характера пород вскрышной толщи их пригодности к дальнейшему биологическому освоению были использованы агрохимические анализы, (по архивным данным), выполненные Плавской агрохимлабораторией (табл.7, 8).
Таблица 7
Участок Кропотовский 7
№ п/п Показатели Значения на глубинах
0,6 0,6-1,2 1,2-1,8
1 Содержание фосфора Р2О5 2,2 0,8 1,9
2 Содержание калия К2О 1,0 1,8 1,7
3 Содержание алюминия А1 0,13 1,17
4 Содержание железа Бе
5 Обменная кислотность 0,22
Таблица 8
Участок Кропотовский 8
№ Значения на глубинах
п/п 0,6 0,6-1,2
1 Содержание фосфора Р9О5 2,2 0,7
2 Содержание калия К?О 1,0 1,8
3 Содержание алюминия А1 9,45 85,05 3.36 30,2
4 Содержание железа Бе 0,38 10,6
5 Обменная кислотность 9,6 13,8
По классификации грунтосмеси на участках Кропотовский 7 и 8 относятся ко II группе грунтов (индифферентные) пригодные для залужения.
Водно-физическая характеристика этих почв, в основном, неблагоприятная. После интенсивных дождей они уплотняются, образуют на поверхности корку, которая препятствует прорастанию растений, нарушает газообмен, препятствует фильтрации и способствует интенсивному испарению влаги.
Нами тоже были проведены агрохимические исследования почв. Результаты исследования содержания в пробах почв подвижных форм фосфора, калия и железа показывают значительный разброс этих показателей, но в общем (за некоторыми исключениями) их содержание находится в пределах значений характерных для естественных и различной степени окультурен-ности почв данного района Тульской области (табл. 9).
Таблица 9
Кимовский разрез
N п/п Место отбора пробы рН Al P2O5 K2O Fe
1 Участок 7 Кропотковский Блок 1 проба 1 6,2 0 42 51 23
2 Участок 7 Кропотковский Блок 1 проба 2 7,3 0 105 72 20
3 Участок 7 Кропотковский Блок 1 проба 3 7,4 0 76 53 19
4 Участок 7 Кропотковский Блок 1 проба 4 7,6 0 84 66 23
5 Участок 7 Кропотковский Блок 1 проба 5 5,2 0,018 46 43 24
6 Участок 8 Кропотковский Блок 1 проба 1 2,5 2,41 28 41 46
7 Участок 8 Кропотковский Блок 1 проба 2 2,7 3,03 23 23 51
8 Участок 8 Кропотковский Блок 1 проба 3 4,6 0,69 31 41 35
9 Участок 8 Кропотковский Блок 1 проба 4 6,7 0 43 53 28
10 Участок 8 Кропотковский Блок 1 проба 5 2,6 2,96 19 29 56
Повышенная кислотность почв подавляет деятельность полезных бактерий, которые участвуют в разложении навоза, торфа, компостов и других местных удобрений и высвобождают в доступную растениям форму находящиеся в них питательные вещества. На кислых почвах плохо развиваются клубеньковые бактерии (обитающие на корнях бобовых растений), гибнут в таких почвах и живущие вблизи корней бактерии, усваивающие азот воздуха и накапливающие его в почве.
Для выражения степени кислотности почвы пользуются показателем рН, величина которого колеблется в разных почвах в пределах от 3,5 до 8,0-8,5. Сильнокислые почвы имеют величину рН 3,5-4,0, кислые - 4,0-5,0, слабокислые - 5,0-6,0, нейтральные -6,0-7,0, щелочные - 7,0-8,0, сильнощелочные - 8,0-8,5.
Овощные культуры по-разному реагируют на кислотность почвы. Большинство из них лучше растет и развивается на почвах с реакцией, близкой к нейтральной. По требованиям к кислотности почвы овощные культуры можно разделить на три группы: первая - рН от 7 до 7,5 (артишок, капуста кочанная и цветная, морковь, свекла, сельдерей, салат, лук репчатый, спаржа, пет-
рушка); вторая - рН от 6 до 7 (фасоль, баклажаны, чеснок, капуста листовая, брюссельская, редис, кабачки, свекла листовая, репа, томаты, лук-шнитт, лук-шалот, лук-порей, дыня мускатная, цикорий, огурцы, хрен, шпинат, ревень); третья - рН от 5 до 6 (тыква, картофель, пастернак, щавель).
Для устранения избыточной кислотности почв проводят их известкование. Наиболее широко распространено известкование молотым известняком (известковая мука). Качество всех известковых материалов оценивается по тонине дробления. Чем тоньше помол или дробление, тем быстрее будет нейтрализоваться кислотность почвы. Известковая мука I класса (есть в продаже) должна иметь влажность до 1,5%, содержать не больше 5% частиц диаметром свыше 1 мм и до 70% диаметром менее 0,25 мм. Гашеная известь, или пушонка, также используемая для известкования, образуется в результате гашения жженой извести (полученной при обжиге твердых известняков) водой перед внесением в почву. Это тонкий рассыпающийся порошок, хорошо растворимый в воде и быстро нейтрализующий кислотность почвы. Имеющаяся в продаже доломитовая мука содержит до 16% влаги, действует медленнее, чем известь, не требующая размола. В ее составе кроме углекислого кальция содержится углекислый магний, внесение которого в почву, особенно супесчаную и песчаную, оказывает положительное действие на повышение урожая многих овощных культур - огурца, томата, перца и др. Хорошим материалом для известкования является мел после тонкого размола или очень мелкого дробления.
В процессе проведения технического этапа рекультивации нарушается структура, воздушный и водный режим почвы, происходит потеря питательных веществ. Поэтому, нами предусматриваются меры по восстановлению структуры почв, ее физикохимических и биологических свойств. Площадь биологического освоения участка составляет: для улучшения физико-химических, агротехнических свойств почвы и обогащения её органическим веществом проектом предусматривается посев однолетних и многолетних трав, которые являются важным средством окультуривания почв на современном уровне развития земледелия.
Рекомендуется посев многолетних трав относящихся к виду рыхлокустовых злаков (тимофеевка луговая, овсяница луговая). Эти травы относительно малотребовательны к почвам, обладают достаточной зимостойкостью, имеют хорошо развитую корневую систему и дают большое количество зеленой массы.
Состав травосмеси в проекте принят следующий:
Викоовсяная смесь - 3,3 ц/га.
тимофеевка луговая - 0,06 ц/га.
Такой состав травосмеси обеспечит более высокий урожай зеленой массы и окажет благоприятное влияние на почву.
Работа угледобывающих предприятий всегда связана с негативным воздействием на природную среду.
При открытой разработке месторождений на поверхности земельного отвода располагаются карьеры, которые являются рассредоточенными источниками аэрозольных и газовых выбросов. В результате чего происходит окисление и возгорание горючих компонентов карьера.
Результатом посттехногенной трансформации карьерных разработок является образование значительного числа химически активных растворимых соединений. В результате окисления минералов, содержащих серу, под воздействием атмосферных осадков образуются растворы серной кислоты.
На поверхности карьера постоянно идет процесс образования пыли, которая сдувается ветром и уносится на значительные расстояния, загрязняя атмосферу и поверхностный почвенный слой. Пыль влияет на здоровье человека, увеличивает вероятность осадков, туманов и облаков, снижает поток солнечной радиации, влияет на плодородие почвы.
По результатам экспериментальных исследований установлено, что при различной степени загрязнения почвы серной кислотой не происходит миграции тяжелых металлов.
Выводы.
1. В настоящее время на большинстве карьерных отвалов Подмосковного бассейна тяжелые металлы практически не экстрагируются из карьерных разработок и не попадают на прилегающие к отвалам территории.
2. В результате экспериментальных исследований установлено, что породные отвалы угольных карьеров главным образом
являются источниками поступления на прилегающие территории выбросов, содержащих серную кислоту.
3. Нейтральные почвы зафиксированы в 20 % проанализированных проб, кислые почвы представлены 45% процентами почв, слабощелочные почвы представлены 25% процентами проб, щелочные почвы, представлены 10 % проб.
4. Приведенные данные показывают, что в рекультивированных почвах на всех участках разработки Кропотовского месторождения наблюдается перераспределение уровня кислотности во времени. При этом изменение кислотности на различных участках имеет различную направленность.
5. В следствии эксперимента следует, что на данных нарушенных территориях необходимо периодически проводить рекультивацию для восстановления плодородия почв.
6. При биологическом этапе рекультивации необходимо проводить известкование почв и посев однолетних и многолетних растений (тимофеевка луговая, овсяница луговая).
Литература
1. Методические указания по проектированию рекультивации нарушенных земель на действующих и проектируемых предприятиях угольной промышленности. Пермь ВНИИОСуголь, 1991, С. 143.
2. Технологические решения по рекультивации нарушенных земель при ликвидации шахт и разрезов (отраслевой нормативно-методический документ) К.: УкрНИИпроект, 1995, С. 210.
3. ГОСТ17.4.2.03-86 «Охрана природы. Почвы. Паспорт почв».
4. ГОСТ 17.5.1.03-86 «Охрана природы. Земли».
5. Г0СТ17.5.3.05-84 «Рекультивация земель».
6. В.С.Эскин. «Рекультивация земель нарушенных открытыми разработками». М. Недра 1975, С. 184.
7. Региональный доклад «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Тульской области в 2000 году». Тула: ФГУ «ЦГСЭН в Тульской области», 2001, 55 с.
8. Савинова Л.Н., Голополосова Т.В. Влияние плодородия почвы на устойчивость к воздействию тяжелых металлов // Тульский экологический бюллетень - 2000. - Тула, 2001, С. 141-143.
9. Соколов Э.М., Еганов ВМ., Самарцев И.Т., Коряков А.Е. Экологическая обстановка и здоровье населения Тульской области. - Тула: ТулГУ, 2000, 126 с.
THE INFLUENCE OF FAULTED TOP-SOIL OF COAL-FIELDS NEAR MOSCOW UPON THE VEGETATIVE CULTURE DEVELOPMENT AND PUBLIC HEALTH
E.M. SOKOLOV, S.A. KAMAKHINA, A.I. ZHUCHKOVA Tula State University, Chair of Protection of Labour and Environment
The activities of coal-mining industry are always connected with negative effect upon the environment. Contemporary practice of re-cultivation of spoiled grounds at the places of open-pit mines is generally based upon detail studying the level of overburden rock aptitude for further biological development. At the same time, according to the analysis of technological mining schemes and piling, taking into consideration the possibility of creating favourable conditions for growing valuable agricultural cultures and wood and shrubby species, used for such purposes should be taken into consideration. The researches of dynamics of pH change upon the territories under recultivation (2004-2010) resulted in detecting redistribution of acidic level in the course of time. At that the acidity change at different parts is characterized by different orientation. That shows the transformation of faulted territories, which have been going on up to now, and demands continuation of studying such kinds of processes.
Key words: pH, acidity, heavy metal, migration, re-cultivaion, population morbidity.
