Особенности воздействия каменноугольного месторождения на окружающую среду показаны в табл. 3.

Таблица 3

Особенности воздействия на территорию угольного месторождения

При добыче угля открытым способом возникает несколько новых форм техногенного ландшафта:

1. котлованы

2. карьеры

3. гряды.

Котлованы имеют разные размеры как по площади, так и по глубине. В зависимости от размеров и глубины котлованов, их склоны (внутренние стенки) могут быть ступенчатыми (террасовидными) и прямыми. Ступенчатый склон может иметь до десятка уступов с различной шириной горизонтальной поверхности. Прямые склоны могут быть различной протяженности по вертикали и с различным углом наклона.

Формы и размеры склона в котлованах каменноугольных разрезов имеют большое значение для восстановительных работ при воссоздании разрушенного почвенного покрова. Котлованы по своей конфигурации бывают продолговатыми, округлыми и квадратными. Это определяется простиранием угольных пластов. Больше всего встречаются котлованы продолговатой формы. В непосредственной близости от котлованной возникают отвалы из вскрышных горных пород. Это, как правило, гряды, увалы, имеющие превышение над поверхностью в десятки, иногда в сотни метров. Формы отвалов в проекции, так же как и занимаемые ими площади, бывают самые разные: круг, овал, эллипс и т.п. Склоны отвалов также имеют различную крутизну, от 10-15 до 45 градусов. Созданные котлованы и отвалы на открытых разработках каменного угля не только видоизменяют морфологию поверхности, но резко изменяется м гидрологический режим территории. Рельеф в зоне действия каменноугольного разреза становится резко расчлененным. Амплитуда между самой низкой точкой в котловане и самой высокой на отвалах может достигать 500 м. Котлованы становятся водосборниками, а поверхности отвалов подвергаются иссушению. Расчлененность рельефа на возникших нооландшафтах способствует развитию эрозионных и денудационных процессов. Эрозионный снос мелкозема достигает 20 т/га, а языки коллювия простираются до 500 м. Все это препятствует развитию растительного покрова, и он на обнаженных поверхностях, как в котловане, так и на отвалах не может закрепиться в течение 20 и более лет. Одновременно с развитием эрозионных процессов вокруг отвалов, по линии стока возникают вторичные (техногенные) геохимические потоки.

Характер воздействия их на прилегающие к отвалам почвы и на биоту в целом зависит от химического состава вскрышных горных пород, слагающих отвал. Большинство вскрышных пород на каменноугольных месторождениях содержат значительное количество тяжелых металлов (табл.4).

Таблица 4

Содержание химических элементов-загрязнителей (г/т) во вскрышных породах угольного разреза

Химические элементы поступают в почву не только из геохимических потоков, но и через атмосферу (табл.). Это могут быть сернистый ангидрид, оксиды углерода и азота. Они поступают на поверхность почв в виде кислых дождей. Кроме этого, из каменноугольных разрезов выбрасывается большое количество твердых частиц в виде пыли.

Добыча каменного угля закрытым или шахтным способом также оказывает влияние на почвы и почвенный покров. Эти воздействия выражаются проявлением просадочных явлений, в отчуждении почв под терриконы, в образовании вторичных (техногенных) геохимических потоков. Одновременно изменяется гидрологический режим территории, и развиваются эрозионные процессы в виде промоин, неглубоких ложбин. У подножия терриконов, в устьевой части промоин, ложбин образуются конусы выноса из мелкозема. Эти конуса выноса имеют небольшую протяженность. Но возле одного террикона может быть несколько конусов выноса. Размеры ложбин могут достигать нескольких десятков метров в ширину и несколько метров в длину. Конфигурация ложбин обычно вытянутая, но может быть и округлая. Количество терриконов на поверхности зависит от размеров шахтного поля и глубины залегания каменного угля. В своем основании терриконы имеют диаметр размером в несколько десятков метров.

почва трансформация горнорудный добыча уголь

3. Разрушение почв при добыче стройматериалов

Стройматериалы (глины для производства кирпича, пески, гравий, кристаллические породы – граниты, мрамор и др.) добываются открытым способом. При их добыче возникают как замкнутые карьеры, так и открытые. Открытые карьеры возникают на склонах гор, речных террас при добыче гравия, песка, щебня. Закрытые карьеры обычно образуются при добыче глин для кирпичного производства. Они возникают, как правило, на выровненных поверхностях. При добыче строительных материалов возникают лишь карьеры и не образуются отвалы, так как весь материал удаляется на переработку. Карьеры оказывают большое влияние на изменение гидрологического режима прилегающих территорий. Открытые карьеры дренируют прилегающие поверхности, а замкнутые превращаются в водоёмы и в зависимости от глубины могут дренировать или, наоборот, подтапливать прилегающие территории. Глубокие карьеры, с низким уровнем зеркала воды, дренируют прилегающие поверхности, а неглубокие (в которых зеркало воды близко к поверхности) – подтапливают их.

Как открытые, так и замкнутые карьеры, образующиеся при добыче строительных материалов, служат началом развития эрозионных процессов. Степень развития эрозионных процессов разная и может достигать стадии оврагообразования. Степень развития оврагов вокруг карьеров зависит от крутизны увалов прилегающих поверхностей и характера слагающих пород. Наиболее крупные овраги формируются на рыхлых породах. Овраги являются источником образования вторичных (техногенных) геохимических потоков. Возле открытых карьеров по добыче глин и песков нередко возникают селевые потоки, образующие коллювиальные конуса выноса. Протяженность их обусловливается уклонов прилегающей к карьеру поверхности и может составлять несколько десятков метров. Возле открытых карьеров по добыче щебнистого материала образуются короткие по протяженности конусы выноса мелкоземистого материала. Можно говорить о том, что добыча строительного материала сопровождается образованием техногенных нооландшафтов:

- карьеры замкнутого типа,

- карьеры открытого типа,

- овраги,

- конусы выноса.

Карьеры и овраги полностью разрушают почвенный покров, конусы выноса перекрывают его и приводят к образованию пульсирующих (прерывистых) процессов почвообразования. Возникновение карьеров и оврагов вызывает изменение гидрологического режима прилегающей территории. Вместе с этим формируются вторичные (техногенные) геохимические потоки. Карьеры возникают практически повсеместно, и размеры их бывают от нескольких квадратных метров до десятков гектаров. Глубина карьеров от нескольких метров до сотен метров.

4. Воздействие золоторудной промышленности на почвы и почвенный покров

Добыча золота осуществляется двумя способами:

- дражным – россыпное;

- карьерным – рудное.

При этом используются природные воды. Воздействие карьерного способа на почвы и почвенный покров по своему характеру бывает таким же, как и при добыче строительных материалов. Минеральный состав россыпей определяется составом окружающих пород и рудных зон. Добыча россыпных месторождений полностью разрушает почвенный покров в зоне действия драги и создаёт совершенно новые формы ландшафта – «дражные поля». Дражное поле представляет собой серию грядовых возвышенностей, перемежающихся с межгрядовыми понижениями. Высота гряд может быть от нескольких метров до десятков метров. Гряды обычно вытянуты в одном направлении и часто ориентированы вдоль русла реки. Бывают гряды поперечные и дугообразные. Протяженность гряд достигает десятков и сотен метров. В целом дражное поле может занимать десятки гектаров. Сложены гряды обычно гравийным, песчано-гравийным, аллювиальным материалом, то есть теми же отложениями, что и ложе долины, где идет добыча россыпного золота. Склона возникающих на дражном поле гряд имеют разные уклоны, от 10 до 40 градусов. Поверхности дражного поля представляют собой «лунный ландшафт», где уничтожена не только почва, но и вся биота. При разработке россыпей преобладает механическое и химическое загрязнение. Большинство дражных полей возникло в условиях многолетней мерзлоты. Здесь развитие биоты идет медленно, поэтому формирование почв на поверхностях дражных полей происходит намного медленнее, чем в южных районах.

5. Воздействие на почвы перерабатывающих горнорудных предприятий

К перерабатывающим горнорудным предприятиям относятся в основном обогатительные фабрики, ТЭЦ и частично металлургические заводы. Все эти предприятия отчуждают почвы под строящуюся инфраструктуру и под отходы производства. Различные перерабатывающие предприятия в качестве отходов «выбрасывают» отработанную горную породу в виде хвостохранилищ (хвоста производства), золонакопителей от ТЭЦ, а также в виде жидких отходов. Кроме этого, все перерабатывающие предприятия выбрасывают в атмосферу как твердые (пыль), так и газообразные вещества.

Большинство из них являются загрязнителями атмосферы и почв (оксиды серы, углерода, азота, пыль). По данным микроскопии и микрозондирования, в макро- и микродифракциях пыли присутствуют следующие минеральные формы: силикат железа и свинца оксид титана и цинка, халькопирит, галенит, борнит и др. Вокруг отвалов и возле хвостохранилищ по существующим уклонам формируются вторичные (техногенные) геохимические потоки, нередко содержащие токсические элементы (или их соединения). Если не создаются защитные преграды, то протяженность геохимического потока может быть довольно большой. Она обусловливается уклонами местности, размерами хвостохранилища и климатом.

Золонакопители функционирующих ТЭЦ обычно располагают в прилегающих оврагах, логах, ложбинах. При отсутствии таковых золонакопители формируются на любых формах рельефа. Образуя гряды, увалы и другие формы нооландшафтов. Нередко возле золонакопителей по уклонам образуются селевые потоки. Исследования, проведенные Зверевой (2000-2005) позволили ей создать схему воздействия горнорудного производства, гипергенных и техногенных процессов на экосферу. В схеме показано, что любое рудное тело или месторождение, существующее в земной коре, под воздействием естественных агентов выветривания подвергается гипергенным процессам, следствием которых являются гипергенные растворы и их продукты – гипергенные минералы. Все это приводит к созданию естественного геохимического ореола, который является барьером, снижающим воздействие гипергенных процессов на экосферу.

Отработка месторождений открытым и закрытым способами приводит к наличию отвалов некондиционных руд и пустых пород, а переработка руды на горно-обогатительной фабрике – отходов обогащения руд, хвостохранилищ, которые сверху закрыты озерами, состоящими из шламовых вод. В результате этого формируется техногенная система, в которой гипергенные процессы происходят более активно. Эти процессы уже называются техногенными. Хотя их суть и химическая природа не меняются. Техногенные системы в большинстве случаев имеют не просто большие, а гигантские размеры, распространяясь на площади до нескольких десятков гектаров, и содержат десятки миллионов тонн хвостов и некондиционных руд. Следовательно, масштаб техногенных процессов значительно больше, чем гипергенных. Что приводит к уничтожению почвенного и растительного покрова. К нарушению экологического равновесия в природе. Попадая в атмосферу, почвы или водоёмы. Загрязнители не остаются на месте, а включаются в природный круговорот веществ и удаляются очень медленно при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Период полуудаления (или удалении половины от начальной концентрации) элементов следующий: для Zn – 70-510 лет, Cd – 13-110, Cu – 310-1500, Pb – 740-5900. Скорость самоочищения природных систем значительно ниже, чем их загрязнение. Что не позволяет экосистеме вернуться в первоначальное состояние.

Заключение

Воздействие горнорудной промышленности на почвы многогранно и носит ярко выраженный негативный характер. При разработках полезных ископаемых происходит целый ряд нарушений, среди которых выделяются механическая площадная форма, выражающаяся в повреждении поверхности почв, и механическая глубинная – нарушение морфологии почвенного профиля. Кроме того, происходят нарушения в химическом и физическом составе и свойствах почв, активное химическое, а в ряде случаев и радиоактивное загрязнение земель предприятий и прилегающих к ним территорий. Эти территории превышают в несколько раз площади технологических отвалов с химическими элементами-загрязнителями. Негативное давление испытывают на себе почвы и горнодобывающих и горноперерабатывающих предприятий. Главный результат такого воздействия – разрушение почв. Выражается это в изменении системы горизонтов, вследствие их непосредственной трансформации. При разработках полезных ископаемых, в частности, добыче угля, происходит частичное или полное срезание почвенного профиля, перемешивание горизонтов, а также погребение почвенного профиля под минеральным и органическим материалом. Почвенный профиль в ряде случаев замещается техногенными почвоподобными образованиями и непочвенными грунтами. Развитие горнорудной промышленности ведёт к сведению растительного покрова, оказывает влияние на миграцию животных, изменяет гидрологический режим территории. Сохранение и улучшение почвенного покрова, а, следовательно, и основных жизненных ресурсов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства, развития промышленности, бурного роста городов и транспорта возможно только при хорошо налаженном контроле за использованием всех видов почвенных и земельных ресурсов. Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.

Список литературы

1."Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв" - М.: МГУ, 1990.

2. Добровольский Г.В., Гришина Л.А. "Охрана почв" - М.: МГУ, 1985.

3. Ильин В.Б. "Тяжёлые металлы в системе почва-растение" - Новосибирск: Наука,1991.

4. Круглов Ю.В. "Микрофлора почвы и пестициды" - М.: Агропромиздат, 1991

5. Рэуце Н., Кырста С. "Борьба с загрязнением почвы" - М.: Агропромиздат, 1986

6. Соколова Т.А., Дронова Т.Я. "Изменение почв под влиянием кислотных выпадений" - М.: МГУ, 1993

7. Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв. М.: Издательство МГУ, 1987

8. Ивлев А.М., А.М. Дербенцева Техногенез и почвы - Владивосток 2005