Корниенко М.В., Выборов С.Г. - Проблема влияния терриконов на качество почво

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.