Особенности грунтов и потенциал восстановления природно-технической системы "Хвостохранилище ЕВРАЗ КГОК"

Abstract

Актуальность. Природно-технические системы, формирующиеся в горнодобывающих районах, являются объектами повышенного экологического внимания в связи со значительным техногенным преобразованием всех компонентов природной среды. Состояние техногенного ландшафта среди прочих составляющих определяется свойствами литогенного ресурса, которым для территорий горной добычи выступают многотоннажные отходы - породы вскрыши и отходы обогащения полезных ископаемых. Целью настоящей работы является оценка почвенно-экологического потенциала техногенных грунтов природнотехнической системы хвостохранилища Качканарского горно-обогатительного комбината («Хвостохранилище ЕВРАЗ КГОК») и выявление перспектив развития экосистем и потенциала их самовосстановления. В задачи исследований входило: установление признаков почвообразования и определение основных агрохимических и экологических характеристик техногенных грунтов, представленных хвостами мокрой магнитной сепарации, оценка их фитотоксичности; оценка состояния растительного покрова; выявление необходимости проведения рекультивационных работ. Объект исследования - техногенные грунты, являющиеся частью литогенной основы природно-технической системы «Хвостохранилище ЕВРАЗ КГОК». Методы. Исследование техногенных грунтов выполнялось на участках их выноса за пределы хвостохранилища. Полевые исследования включали: общее маршрутное знакомство с территорией; полевое изучение почв и техногенных грунтов, отбор образцов; изучение растительного покрова территории. Лабораторные исследования проведены в специализированных лабораториях с применением унифицированных методик. Содержание микроэлементов определяли методом ICP-MS. Результаты. Хвосты мокрой магнитной сепарации с позиций почвоведения диагностированы как техногенные поверхностные образования группы артифабрикаты, подгруппы артииндустраты. По сравнению с фоновыми почвами они характеризуются меньшим содержанием органического вещества, общего азота, менее кислой реакцией почвенного раствора, по содержанию водорастворимых ионов являются незасоленными, характеризуются допустимым уровнем загрязнения элементами 1-2 классов опасности и отсутствием острого токсического действия на исследуемые тест-системы. Активное протекание лесовосстановительных процессов на техногенных поверхностных образованиях и удовлетворительное состояние растительности демонстрируют отсутствие негативного воздействия указанных отложений на растительность. Вслед за восстановлением растительности в них появляются признаки начального почвообразования - образование лесной подстилки, накопление органического вещества и начальная дифференциация почвенных горизонтов. Почвенно-экологическое состояние исследуемой природно-технической системы признано удовлетворительным, не требующим в настоящее время проведения специальных природоохранных мероприятий по восстановлению почвенного и растительного слоя на участках техногенных поверхностных образований.

The relevance. Soil-ecological potential of technogenic landscape among other components is determined by properties of lithogenic resource, which for mining areas are, primarily, heavy tonnage wastes - overburden rocks and mineral processing wastes. The purpose of this work is to assess the soil-ecological state of the natural-technical system of the tailings dump of the Kachkanarsky Ore Mining and Processing Plant and to identify prospects of ecosystems development and potential for their self-restoration. The research objectives included identification of soil formation features and determination of basic agrochemical and environmental characteristics of technogenic surface formations, assessment of their phytotoxicity, assessment of the vegetation cover condition, and identification of the need for reclamation. The object of the study is technogenic soils, which are part of the lithogenic basis of the natural and technical system of the tailings dump of the Kachkanarsky Ore Mining and Processing Plant. Methods. The study of technogenic surface formations was carried out in the areas of their removal outside the tailings dump. The field studies included general acquaintance with the area, field study of soils and technogenic surface formations, soil sampling, and study of vegetation cover of the area. Laboratory investigations were carried out in specialized laboratories using unified methods. The content of microelements was determined by ICP-MS method. Results. According to obtained results, natural and technogenic deposits represented by tailings of wet magnetic separation of sand fraction are identified as technogenic surface formations of artifact group, artiindustrates subgroup. Compared with the background soils, they are characterized by lower content of organic matter, total nitrogen, and less acidic reaction of the soil solution. They are non-saline in the content of water-soluble ions and are characterized by the admissible level of pollution by elements of hazard classes 1-2 and the absence of acute toxic effect on the studied biological test systems. Active reforestation processes on technogenic surface formations and satisfactory state of vegetation demonstrate the absence of negative effect of the mentioned deposits on the vegetation. Following revegetation of technogenic surface formations, signs of initial soil formation appear. These processes are identified by formation of forest floor, accumulation of organic matter in the upper layers, and initial differentiation of soil horizons. The soil-ecological state of the studied natural-technical system can be recognized as satisfactory. Currently, no special environmental protection measures are required to restore the soil and vegetation layer at the waste disposal sites outside the tailings management facility.