Проблема влияния терриконов на качество почво-грунтов прилегающих территорий

Аннотация

Корниенко М. В., Выборов С. Г. Проблема влияния терриконов на качество почво‑грунтов прилегающих территорий В данной работе рассмотрена проблема негативного воздействия породных отвалов на почво‑грунты, а также получены данные о степени, характере и масштабах загрязнения почвенного слоя в пределах исследуемой опытной площадки.

Содержание работы. Терриконы являются исторически обусловленной частью ландшафтов г. Донецка. Они возникли в процессе горных разработок каменного угля и до настоящего времени составляют важное звено в технологической цепи данного вида работ, то есть процесс формирования терриконов продолжается. Все исследования, посвященные породным отвалам, обосновывают вывод о высокой степени их экологической опасности. Это связано с процессами окисления и горения, протекающими внутри терриконов.

В качестве опытного полигона для изучения возможного влияния терриконов на состояние почво‑грунтов была выбрана территория урочища Бахмутка, расположенная в центральной части г. Донецка на границе Киевского и Куйбышевского районов, к северу от пр. Панфилова. В ее пределах расположены два крупных недействующих горящих породных отвала № 1–7 Ветка ш. им. Засядько и №1 ш. им. Горького. Объектом исследования помимо терриконов послужили почво‑грунты, которые справедливо считаются зеркалом или центром элементарных и геохимических ландшафтов.

Работы выполнены в несколько этапов в сотрудничестве с ПГП Артемовская гидрогеологическая партия и управлением экологической безопасности исполкома Донецкого горсовета. В 2008 г. были исследованы терриконы, изучены очаги горения, их минералого‑геохимическая зональность. Петрохимический состав и геохимическая специализация разных типов породных образований определялись на основании 14 литохимических проб.

Для изучения динамики загрязнения почво‑грунтов прилегающей территории работы выполнены в два этапа. На первом этапе отбор проб осуществлен в апреле 2009 г. в полном объеме (74 пробы) по относительно равномерной сети с ячейкой 100х100 м. На втором этапе в сентябре 2009 г. пробы отбирались выборочно по контрольному створу, рассекающему исследуемый участок вдоль балки с северо‑запада на юго‑восток (15 проб).

Около 70% территории изысканий занимают насыпные грунты антропогенного происхождения. На остальной территории преобладают первичные почвы лесных массивов, занимающие около 25% площади участка изысканий. Почвы мочарных ландшафтов (заболоченных участков) занимают около 3% исследуемой площади. Около 2% первичных почв расположено на пустырях.

Современные ландшафты территории сформированы и продолжают развиваться при активной антропогенной деятельности. Существенно преобразован рельеф, изменен состав и структура почво‑грунтов, гидродинамический и гидрохимический режим. Высокую экологическую ценность для города представляют сохранившиеся лесные массивы. По периметру площадки изысканий расположено большое число антропогенных источников загрязнения: жилые много‑ и малоэтажные застройки, гаражи, железная дорога, густая сеть автомобильных дорог, илонакопитель. Поэтому предполагалось выявление комплексного воздействия на исследуемый участок.

Основное загрязнение почво‑грунтов территории со стороны терриконов происходит в результате выбросов продуктов горения в атмосферный воздух и последующего их рассеивания в соответствии с направлением ветров. Более локальное загрязнение формируется поверхностным стоком и подземным фильтрационным потоком. В последнем случае загрязнение может проявляться на участках подтопления в долине балки. Общее направление миграции химических элементов и соединений в пределах исследуемой территории происходит в долину балки и далее вдоль нее. Область сноса связана со склонами, а область аккумуляции — с долиной балки. В результате взаимодействия ряда факторов и процессов: водной и воздушной миграции, локализации на геохимических барьерах, вовлечения элементов в биологический цикл, вокруг терриконов формируется закономерно построенный динамически равновесный во времени и пространстве ореол загрязнения, проявляющийся в растительном покрове, почво‑грунтах, поверхностных и подземных водах. Он может менять с течением времени или в зависимости от периода года, климатических особенностей; интенсивность проявления, пространственные очертания, однако будут присутствовать до тех пор, пока источник загрязнения сохраняется. Даже после ликвидации источника длительное время будут существовать остаточные ореолы загрязнения, приуроченные к грунтам зоны аэрации, водовмещающим породам и заболоченной долине, которые будут служить вторичными источниками загрязнения.

В апреле 2009 г. установлена допустимая степень суммарного загрязнения почв исследуемой территории по показателю Zc. При этом почти половина площади почво‑грунтов характеризовалась повышенной‑средней категорией загрязнения (Zc от 10 до 16). На этом фоне выделяются локальные зоны умеренно‑опасной степени загрязнения. Основными элементами, влияющими на степень суммарного загрязнения, являются кадмий, ртуть и свинец. Концентрация остальных токсичных элементов находится в пределах флуктуации нормального геохимического поля. Наиболее масштабные и интенсивные ореолы загрязнения выделяются для кадмия. На большей части исследуемой площади его концентрации превышают ПДК.

Для изучения связи установленных очагов загрязнения с породными отвалами была изучена ассоциативная геохимическая зональность выявленных ореолов и определено ее соответствие геохимическому спектру породных новообразований терриконов на основе корреляционного анализа. Практически во всех очагах загрязнения почво‑грунтов (80% площади) геохимический спектр (ассоциация элементов) с вероятностью 99,9% аналогичен геохимической специализации отвальных пород терриконов. В общую зональность логично вписываются также небольшие участки первичных почв, где загрязнение на момент изысканий не установлено. Здесь связь с породными отвалами отсутствует. Кроме этого к югу от илонакопителя выделяется ореол загрязнения также не связанный с терриконами, здесь главным элементом является свинец.

В рамках контрольного этапа отбора проб в сентябре 2009 г. установлен рост суммарного загрязнении почво‑грунтов до умеренно‑опасной и опасной степени. Также как и на первом этапе кадмий является основным элементом загрязнителем почв. Его концентрации значительно выросли в некоторых пробах и достигли уровня 17,5–20,25 ПДК. Выявленные весной площадные ореолы загрязнения кадмия с размытыми очертаниями, осенью сменились локальными и интенсивными. С учетом того, что почвы исследуемой территории испытывают комплексное влияние со стороны разнообразных источников загрязнения общегородского значения, главным источником поступления нетипичных химических элементов все‑таки являются выбросы горящих терриконов.

Полученные данные о степени, характере и масштабах загрязнения почво‑грунтов в пределах исследуемой опытной площадки доказывают актуальность организации системы экологического мониторинга состояния атмосферного воздуха, почво-грунтов, поверхностных и подземных вод в пределах городской черты.