![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Настоящие исследования будут посвящены изучению процессов формирования и развития техногенно-трансформированных ландшафтов зон влияния терриконов угольных шахт. На основании комплекса почвенно-геохимических, геоботанических, геодезических работ планируется создание модельной схемы саморазвития ландшафтной структуры территории района старой угледобычи.
Actual research will be dealt with formation and development processes of technogenic-transformed landscapes in areas of influence of coal mines waste piles. In reliance upon a package of soil-geochemical, geobotanical and geodesic works it is planned to create a model of self-development of landscape structure in areas of abandoned coal mining.
Целью настоящего проекта является создание модели посттехногенного саморазвития лесостепных ландшафтов в зонах влияния терриконов угольных шахт. Планировалась визуализация модели путем создания серии карт, отражающих современное состояние почвенно-растительного покрова территории, включая характеристику динамики показателей саморазвития ландшафтов. В качестве основы для построения карт на первом этапе исследований (в 2016 году) планировались следующие характеристики: стадии развития первичных сукцессий на поверхностях терриконов, делювиальных и пролювиальных шлейфов; степень трансформации растительных сообществ в зонах влияния терриконов; степень развития и трансформации морфологических свойств почв и техногенных субстратов в зонах распространения делювиальных и пролювиальных шлейфов.
Работы выполнялись в пределах Центрального промышленного района Подмосковного буроугольного бассейна (ПБУБ), большая часть шахт которого ликвидирована в период 80-х и 90-х годов прошлого века. В административном отношении территория работ принадлежит Киреевскому и Узловскому агропромышленным районам Тульской области. Площадь территории обследования - 9284 га. Всего на изученном участке в разное время функционировало 13 шахт. Большая часть месторождений угля в пределах изучаемой территории к настоящему моменту отработана. За время функционирования горного производства на поверхности сформировались многочисленные отвалы и терриконы, содержащие техногенные восстановленные и токсичные вещества; объем отработанной породы в таких отвалах может достигать 1-3 млн. м3. С течением времени под действием различных экзогенных факторов часть этих веществ переместилась на сопредельные территории, сформировав новые природно-территориальные комплексы. Кроме того, наследием шахтной добычи угля является формирование обширных территорий просадок грунта над горными выработками. В результате проведения комплекса полевых (снегогеохимических, гидрохимических геоботанических, почвенных и др.) и камеральных (обработка полевых наблюдений, дешифрирования, химико-аналитических исследований, картографических и др. работ) выполнена типизация ландшафтов и составлена карта Ландшафтной организации территории района работ» масштаба 1:50000. Установлено, что горнопромышленные ландшафты занимают до 36% картографируемой площади. Наиболее высокому иерархическому уровню – типу – отвечают стихийно развивающиеся (делювиально-пролювиальные-шлейфы и просадки над горными выработками) и сознательно созданные (отвалы и терриконы угольных шахт) ландшафты. Более низкий иерархический уровень типизации горнопромышленных ландшафтов (подтип) включает спланированные и гребневидные отвалы (3,96% от картографируемой территории), терриконы, или отвалы конической формы (0,35%), пролювиально-делювиальные шлейфы (линейные и плащевидные) (2,89%), замкнутые и открытые просадки над горными выработками (2,53%). Типы и роды ландшафтов выделены по особенностям динамики фитоценоза и по специфике почвенного покрова соответственно. Для отражения саморазвития ландшафтов разработаны матричные схемы, использованные как легенды к построенным картам саморазвития (масштаба 1:10000) ландшафтов участков расположения терриконов и отвалов. Особенности изменений или деградации почвенно-растительного покрова отражают стадии саморазвития ландшафтов Среднерусской лесостепи в старых районах угледобычи. Факторами прогрессирующего развития ландшафтов являются начальное планирование складируемых масс, а также их пирогенная трансформация, способствующая уменьшению токсичности субстратов, что, в свою очередь, приводит к интенсификации зарастания техногенных объектов. Доля ландшафтов начальной стадии саморазвития терриконов и отвалов составляет 0,56%, а более поздних стадий - 2% от картографируемой площади. Для стихийно развивающихся ландшафтов пролювиальных шлейфов преобладают наиболее зрелые стадии, которые отличаются формированием стратифицированных почв и сложных фитоценозов, что обусловлено развитием на субстрате, перемещенным водными потоками. Этот процесс способствует более эффективному окислению восстановленных веществ субстрата терриконов. В дальнейшем по итогам исследований 2017 года планируется провести дополнение представленной схемы биогеохимическими показателями, иллюстрирующими специфику почвенных процессов в техногенно-трансформированных ландшафтах старых районов угледобычи.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Посттехногенное саморазвитие ландшафтов Среднерусской лесостепи в зоне влияния терриконов угольных шахт |
Результаты этапа: В результате проведения комплекса полевых (снегогеохимических, гидрохимических геоботанических, почвенных и др.) и камеральных (обработка полевых наблюдений, дешифрирования, химико-аналитических исследований, картографических и др. работ) выполнена типизация ландшафтов и составлена карта Ландшафтной организации территории района работ» масштаба 1:50000. Установлено, что горнопромышленные ландшафты занимают до 36% картографируемой площади. Для отражения саморазвития ландшафтов разработаны матричные схемы, использованные как легенды к построенным картам саморазвития (масштаба 1:10000) ландшафтов участков расположения терриконов и отвалов. Особенности изменений или деградации почвенно-растительного покрова отражают стадии саморазвития ландшафтов Среднерусской лесостепи в старых районах угледобычи. | ||
2 | 1 января 2017 г.-1 декабря 2017 г. | Посттехногенное саморазвитие ландшафтов Среднерусской лесостепи в зоне влияния терриконов угольных шахт |
Результаты этапа: По результатам проведенных исследований представлен анализ ландшафтной структуры модельной территории ПБУБ в Тульской области и варианты саморазвития горнопромышленных ландшафтов. На основе камеральной обработки полученных данных разработана четырехуровневая типизация горнопромышленных ландшафтов и составлена карта ландшафтной организации модельной территории. Составлены матричные схемы, иллюстрирующие стадии саморазвития ландшафтов в пределах модельных территории. Выявлена площадная структура территории. Во время полевого этапа на мониторинговых площадках, расположенных проведены комплексные исследования биологической активности почв и техногенных субстратов. Охарактеризованы направления, интенсивность и сезонная динамика биогеохимической трансформации в ландшафтах различных стадий саморазвития. | ||
3 | 1 января 2018 г.-12 апреля 2018 г. | Посттехногенное саморазвитие ландшафтов Среднерусской лесостепи в зоне влияния терриконов угольных шахт |
Результаты этапа: На данном этапе выполнения работ в рамках проекта проведена детализация схемы посттехногенного саморазвития старых районов угледобычи биохимическими параметрами функционирования компонентов ландшафтов. Комплекс используемых показателей представлен двумя группами: 1 – параметры, характеризующие токсичность среды и ее благоприятность к заселению; 2 – показатели, отражающие реальную степень биологической активности. В качестве объекта исследований рассматривали поверхностный горизонт почв и ТПО. Для характеристики химического состава почв определяли: содержание окисляемых органических веществ (ООВ) методом И.В. Тюрина; легкорастворимых солей (потенциометрическим методом); величину рН потенциометрическим методом. Для характеристики вещественного состава, а также определения валовых концентраций вредных и опасных элементов проведены исследования на рентгенофлуоресцентном анализаторе по 16 элементам и окислам (V, Cr ,Mn, Fe2O3, Cо, Ni, Cu, Zn, As, Pb, СaO, Al2O3, SiO2, P2O5, K2O, MgO, Sr) по 19 пробам. Оценку биологической активности почв проводили на основании натурных сезонных наблюдений за показателем биохимического окисления легкогидролизуемых органических веществ (БО ЛГОВ) и показателя биологического потребления кислорода в почвах (БПК) (Шарапова, 2013). В рамках реализации этого этапа работ выполнено 420 пробопределений. Сезонные натурные наблюдения за интенсивностью и особенностями сезонной динамики показателя БО ЛГОВ проводились на 20 площадках, характеризующих основные ландшафты различных стадий саморазвития, которые были выбраны в соответствии с разработанной классификацией. Динамика исследований охватывала 5 периодов (май-июнь, июнь-июль, июль-август, сентябрь-октябрь, октябрь-ноябрь). Натурные наблюдения сопровождали отбором поверхностных почвенных горизонтов, в которых контролировали: влажность (ежемесечно), БПК, рН, ЭП, ООВ (%Сорг) (однократно), а также плотность. Кроме того, для дополнительного контроля природных условий среды осуществлялся мониторинг метеорологических условий (температуры почвы, воздуха, количества осадков, влажности воздуха) по данным электронного ресурса rp5.ru). Осуществлено моделирование однократного поступления кислотных стоков с терриконов и оценка трансформаций свойств почв и растительности на экспериментальных площадках (период проведения эксперимента и последующих наблюдений: с 18 мая по 7 октября 2017 года). По итогам выполнения работ получены следующие результаты: Выявлены особенности сезонной динамики биохимического окисления ЛГОВ (БО ЛГОВ) в поверхностных горизонтах почв/ТПО ландшафтов различных стадий саморазвития. Для этого проведено дополнение схемы посттехногенного саморазвития старых районов угледобычи биохимическими параметрами функционирования компонентов ландшафтов. Ландшафты различных стадий саморазвития организованы в пять групп, которые отражают сочетание параметров токсичности поверхностных горизонтов почв/ТПО, факторов способствующих их заселению почвенными микроорганизмами, а также параметрами биологической активности. По результатам натурных полевых наблюдений установлено два типа сезонной динамики показателя биохимического окисления ЛГОВ, отражающего активность микроорганизмов осуществлять биохимическое окисление. Для первого типа характерны минимальные значения показателя в весенний и осенний сроки наблюдений, и максимальными в весенне-летний период, который совпадает с общим пиком вегетативной активности. Для второго типа свойственно равномерное распределение показателя БО ЛГОВ на всех этапах наблюдения. В большинстве случаев второй тип приурочен к техногенным ландшафтам делювиальных шлейфов, тогда как первый свойственен природным участкам и непосредственно поверхностям отвалов. Результаты экспериментального моделирования верифицировали группировку ландшафтов по биохимическому потенциалу саморазвития, согласно которому почвы пролювиальных шлейфов (условия аналогичные экспериментальному участку с лугово-черноземными почвами) тяготеют к природным группам. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".