Библиографическое описание:

Пигорев И. Я., Лежнина А. В. Применение гуминовых препаратов на объектах КМА [Текст] // Инновационные технологии в сельском хозяйстве: материалы Междунар. науч. конф. (г. Москва, июнь 2015 г.). — М.: Буки-Веди, 2015. — С. 22-25.

Освещены экологические последствия функционирования ГОКов на территории Курской магнитной аномалии, названы перспективные пути снижения их отрицательного влияния.

Ключевые слова: Курская магнитная аномалия, ГОК, техногенный ландшафт, отвалы вскрышных пород, биологическая рекультивация, гумусовые вещества, гумусовые препараты.

 

В настоящее время площадь нарушенных земель на земном шаре составляет около 20 млн. км2, что превышает всю площадь пахотных земель, используемых в земледелии (около 15 млн. км2) [2, с. 64–65]. Земельные угодья отводятся под торфяную, железорудную, строительную промышленность, прокладки газопроводов, нефтепроводов, размещения различных отходов (строительных, бытовых и др.).

В Российской Федерации ежегодно образуется около 7 млрд. т отходов. Среди них наибольший удельный вес (60 %) занимают отходы, связанные с добычей и переработкой минерального сырья, извлекаемого из недр литосферы.

По запасам минеральных ресурсов Курская область занимает лидирующее место среди других регионов [12, с. 20–24].

Основной способ добычи железной руды на территории Курской магнитной аномалии — открытый. Работы ведутся в двух железорудных районах — Старооскольском Белгородской области (Лебединский и Стойленский ГОКи) и Михайловском Курской области (Михайловский ГОК) [7, с. 62–64]. Из недр литосферы за период функционирования горно-обогатительных комбинатов извлечено свыше 2 млрд. м3 горных пород и отходов обогащения железной руды. На прилегающей к ГОКам территории образовался техногенный ландшафт, представленный карьерами (глубиной до 300 м) [3, с.54–55], хвостохранилищами отходов горно-обогатительных комбинатов, отвалами, образованными горными породами, отсыпанными конвейерным, автомобильным, железнодорожным транспортом. Данная технология добычи железной руды вызвала серьезные экологические проблемы. Из землепользования Курской и Белгородской областей для нужд горнодобывающей промышленности изъято свыше 30 тыс. га черноземных и серых лесных почв [3,с. 54–55].

Отрицательное воздействие ГОКов на природную среду проявляется в нарушение растительного и почвенного покровов. И отработанные, и действующие хвостохранилища являются источником сильного запыления окружающих территорий, так как на них, сильно развиты эрозионные процессы. Пылевые частицы, сдуваемые воздушными массами с хвостохранилищ, и сток с поверхности отвалов загрязняют воду, почву, включающиеся в трофические цепи токсиканты попадают в организмы животных и растения, что ведет к увеличению заболеваемости и смертности населения. Предприятиями по добыче железной руды на территории КМА выбрасывается 55 химических ингредиентов, 9 из них относятся к выбросам первого и второго класса опасности [4, с.72–74]. Попадая в атмосферу, различные компоненты промышленных выбросов мгновенно вступают во взаимодействие между собой. Техногенная пыль предприятий КМА содержит до 58 % железа, 26–56 % кремния, 23 % кальция, 12 % алюминия, 3,7 % магния и ряд других элементов [11, с. 5–6].

Значительное накопление вредных веществ в почвенном покрове ведет к снижению продуктивности, к нарушению нормальных процессов роста и развития сельскохозяйственных культур, ухудшению гигиенического качества среды обитания. Возможны изменения в живых организмах, приводящие к заболеваниям [4, с.72–74].

Нарушение земель проявляется, прежде всего в таких глубоких экологических изменениях как: исчезновение биогеоценозов, потеря тысячелетнего почвенного покрова, нарушение гидрологического состояния территорий, загрязнение прилегающих естественных биогеоценозов и агроценозов, что, в свою очередь, ведет к снижению их продуктивной деятельности. Основными загрязнителями территории, подверженной деятельности предприятий ГОКов, являются тяжелые металлы. Состояние тяжелых металлов в почвах в значительной степени определяет генезис и плодородие почв. Загрязнение почв тяжелыми металлами приводит к последовательному изменению течения всех реакций в почве, биоте, в растениях. Изменение биохимических процессов в растениях и биоте влияет на их воздействие на почву [10, с. 22–23].

Техногенный ландшафт с отвалами различной высоты особенно нестабилен в первые годы формирования, пока не закончилась их усадка и отвалы не задернованы. Заселение отвалов растительностью начинается с 3–4 летного возраста после некоторого периода усадки породы [8, с. 366].

Видовое разнообразие растений, поселяющихся на отвалах горных пород, во многом зависит от состава близлежащих фитоценозов, преобладающего направления ветра, способа размножения растений (семенное или вегетативное), посещаемости отвалов птицами, животными и т. д. [2, с.64–65].

Естественный растительный покров оказывает противодефляционное действие, сила которого зависит от степени естественного зарастания и проективного покрытия, породы отвала, рельефа. Формирование растительного покрова на поверхности отвалов вскрышных пород приводит к изменению режима воздушных потоков в приземных слоях воздуха. Чем сильнее естественное зарастание и проективное покрытие, тем меньше контакт воздушного потока с породой. На песчаных и супесчаных отвалах роль растительности выше, чем на лессовидном суглинке. Выше противодефляционный эффект растительности на равнинных участках (плато, бермы) и ниже на склонах. Естественные фитоценозы обладают противоэрозионным эффектом, который увеличивается с возрастом отвала и степенью проективного покрытия растительностью [8, с. 366].

Для предотвращения или уменьшения отрицательного воздействия хвостохранилищ на населенные пункты и природные ландшафты необходимо закрепление их поверхности каким-либо способом. Признано, что наиболее радикальным методом закрепления пылящих поверхностей является биологическая рекультивация (фитомелиорация) путем создания на поверхности отвалов растительного покрова того или иного состава.

В большинстве случаев биологическая рекультивация промышленных отвалов осуществляется путем посева многолетних трав и создания достаточно устойчивого лугового сообщества, способного противостоять развитию ветровой эрозии [5, с. 5–12.]. На крутосклонных отвалах наиболее перспективно залужение и облесение.

Рядом специалистов доказана роль подбора лесных пород с учетом целевого назначения насаждений [9, с. 160–161]. Создание древесно-кустарниковых и травянистых фитоценозов на этих площадях имеет важное экологическое значение, обеспечивающее повышение устойчивости техногенного ландшафта и увеличение его видового биоразнообразия [2, с. 64–65].

Биологическая рекультивация промышленных отвалов приводит к созданию на их поверхности фитоценозов того или иного состава и зрелости. В ходе дальнейшего развития такого «искусственного» фитоценоза структура и состав его усложняются, далее возникают элементы естественных фитоценозов, относящиеся к зональному типу растительного покрова. Под влиянием растительности происходят процессы, свойственные почвообразованию в конкретных биоклиматических условиях, в частности накопление органического вещества. Образование гумусовых веществ — специфических органических соединений, свойственных почвам является важнейшим признаком первичного почвообразовательного процесса — начального этапа формирования почвенного профиля [5, с.5–12.].

Восстановление измененных территорий подразумевает воссоздание всех их компонентов. Достигнуть наилучшего эффекта возможно только в случае, если в разработке решения проблемы будет учитываться эколого-экономический аспект. [11, с. 5–6].

В связи с этим особое значение приобретают исследования, направленные на разработку экономически и экологически целесообразных способов предотвращения ухудшения экологической ситуации в регионе КМА. При рекультивации отвалов облесение склонов приобретает большое значение, в качестве одного из дешевых способов, позволяющих рассматривать создание лесонасаждений на откосах как элемент планомерной перестройки и оздоровления ландшафтов, нарушенных в результате промышленной деятельности человека. Рекомендовано наряду с древесно-кустарниковыми породами осуществлять посадку бобовых трав, которые играют почвозащитную и мелиоративную роль [9, с. 160–161]. Но не все породы в отвала подходят для произрастания защитных насаждений. В бассейне КМА больше половины объема вскрышных пород занимают пески и песчано-меловые смеси, которые не — и малоблагоприятны для произрастания растений, так же есть техногенные ландшафты, обсыпанные токсичными породами, десятки лет подвергающиеся дефляционным процессам и не зарастающие растительностью. Оценка перспектив восстановления таких пород — это актуальная проблема на сегодняшний день. [5, с. 5–12; 11, с. 5–6].

Одним из путей выхода из данной ситуации может быть применение гуминовых препаратов на объектах КМА для создания благоприятных эдафических условий для произрастания растений на не- и малопригодных для этого вскрышных породах.

В решении этой проблемы большую роль может получить протекторная функция специфических гуминовых веществ. Наряду с растениеводством на препараты гуминовой природы начали обращать внимание и специалисты иных областей, таких как животноводство, медицина, рекультивация загрязненных сред и др. Гуминовые вещества обладают адаптогенными свойствами, обусловленными их способностью связывать ионы тяжелых металлов, радионуклиды, пестициды, ускорять и облегчать процесс детоксикации растений. Их полигетерофункциональность обеспечивает их защитные функции в условиях агрессивной химической среды. Наличие у гумусовых кислот таких фундаментальных свойств как: полимолекулярность, полидисперсность, гетерогенность, наличие в составе карбонильных, карбоксильных, фенольных и спиртовых заместителей, тио-и аминогрупп обеспечивает их способность вступать в донорно-акцепторные и ионные взаимодействия, участвовать в сорбционных процессах, образовывать водородные связи. Таким образом гумусовые кислоты участвуют в ионном обмене, образуют аддукты со многими классами органических соединений, комплексы с металлами [1, с. 2104–2107; 6, с. 146–162].

Таким образом ГВ выполняют определенные биосферные функции: регулируют геохимические потоки металлов в почвенных и водных экосистемах, выполняют структурообразующую роль в почве, участвуют в разложении горных пород и минералов, способствуют накоплению в доступной для растений форме питательных элементов и микроэлементов, способны связывать в устойчивые комплексы ионы металлов и органические экотоксиканты. Экологическим следствием этого является изменение миграционной способности и форм существования экотоксикантов, снижение токсичности и биодоступности. На основании этого гумусовые кислоты можно рассматривать в качестве природных детоксикантов.

Гуминовые препараты (ГП) в промышленности получают из природных ресурсов (торфа, угля, донных отложений, органических отходов и др.), поэтому они в большой степени наследуют свойства гуминовых веществ исходного сырья, в следствии этого используются как препараты для детоксикации, рекультивации и ремедиации загрязненных и деградированных почв, а также как мелиоранты и стимуляторы роста растений, повышающие способность растений противостоять засухе, болезням, переувлажнению, переносить повышенные дозы солей азота в почве. Экспериментально доказано, что применение промышленных гуматов аммония, натрия и калия в оптимальных дозах значительно стимулирует прорастание семян, улучшает питание и дыхание растений, повышает ферментативную активность и снижает поступление в растения радионуклидов и тяжелых металлов. Особенно это проявляется на ранних стадиях развития растений, но иногда такой эффект наблюдается в течение всего онтогенеза. Биологическая активность гумусовых препаратов наблюдается также и для грибов, бактерий, водорослей и других организмов. Установлено, что стимулирующее влияние гумусовые вещества оказывают в пределах довольно низких концентраций (10–2—10–4 %).

Особое значение имеет тот факт, что гуминовые препараты не относятся к ксенобиотикам, а значит их использование не причиняет ущерба окружающей среде [6, с. 146–162;13, с. 1334–1343].

 

Литература:

 

1.         Аввакумова Н. П. Природа защитного действия гуминовых веществ различного генезиса. /. Н. П. Аввакумова и др. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. — 2012. — № 1(8). — Том 14. — С.- 2104–2107.- ISSN 1990–5378

2.         Егоров В. Г. Эколого–хозяйственная характеристика фитоценозов техногенных ландшафтов Михайловского ГОКа / Егоров В. Г., Стифеев А. И // Проблемы развития сельского хозяйства Центрального Черноземья: материалы Всероссийской научно-практической конференции, г. Курск, 21–25марта 2005, ч. 1). С. 64–65. — ISBN 5–7369–0438–1

3.         Кемов К. Н. Продуктивность люцерны и донника на вскрышных породах Михайловского горно-обогатительного комбината / К. Н. Кемов // Молодежь. Наука. Производство: материалы межвузовской научной конференции студентов и аспирантов, 2–4 марта 2009 г. Курск. — С. 54–55.

4.         Кемов К. Н. Реабилитация земель, загрязненных тяжелыми металлами в зоне функционирования Михайловского ГОКа КМА / К. Н. Кемов, А. И. Стифеев, Г. И. Степанова // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии.- 2012. — № 3. — С. 72–74. ISSN 1997–0749.

5.         Переверзев В. Н. Агрохимические свойства и плодородие почв, сформированных на отвалах апатитовой промышленности после их рекультивации / В. Н. Переверзев, и др. // Агро ХХ1. — 2010. — № 7–9. — С. 5–12.- ISSN 273–2775.

6.         Перминова И. В. Гуминовые вещества в контексте зеленой химии / И.В., Перминова, Д. М. Жилин; под ред. В. В. Лунина и др. // Зеленая химия в России: сб. науч. ст. –М.: Изд-во МГУ, 2004. — С 146–162.

7.         Пигорев И. Я. Состояние и перспективы отвалообразования вскрышных пород на горно-обогатительных комбинатах КМА / Пигорев И. Я. // Вопросы современного земледелия:материалы научной конференции, 12–14 марта 1997 г. Курск, ч. 1. –Курск: Изд-во КГСХА., 1997. — С. 62–64.

8.         Пигорев И. Я. Экология техногенных ландшафтов КМА и их биологическое освоение. / И. Я. Пигорев. — Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2006. — 366с.- ISBN 5–7369–0473-X.

9.         Пигорев И. Я. Роль многолетних трав в борьбе с эрозией на склонах Стойленского горно-обогатительного комбината / И. Я. Пигорев, Ю. В. Шатунова // Аграрная наука — сельскому хозяйству: материалы Всероссийской научно-практической конференции, 27–28 января 2009 г. Курск, ч. 3. –Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2009. — С. 160–161.

10.     Савич В. И., Фракционный состав тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах и черноземах / Савич В. И. и др. // Агрохимический вестник. — 2014. — № 2. — С. 22–23. — ISSN 0235–2516

11.     Стифеев А. И. Проблема мониторинга рекультивированных земель Курской области / А. И. Стифеев, В. Н. Реунова, В. В. Зюкин // Вопросы современного земледелия: материалы научной конференции, 12–14 марта 1997г., Курск, ч. 1. — Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 1997. — С. 5–6.

12.     Стифеев А. И. Основные направления хозяйственного использования горных пород КМА / А.И., Стифеев, Д. Н. Ивченко // Проблемы развития сельского хозяйства Центрального Черноземья: материалы Всероссийской научно-практической конференции, 21–25 марта 2005 г. Курск, ч. 2. — Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2005. — С. 20–24.- ISBN 5–7369–0438–1

13.     Якименко О. С. Гуминовые препараты и оценка их биологической активности для целей сертификации. / О. С. Якименко, В. А. Терехова // Почвоведение. — 2011. — № 11. — С. 1334–1343. — ISSN 0032–180Х.

Основные термины: Изд-во Курск, вскрышных пород, горных пород, Всероссийской научно-практической конференции, материалы Всероссийской научно-практической, рекультивация промышленных отвалов, железной руды, территории Курской магнитной, гуминовых веществ, объектах КМА, биологическая рекультивация, Похожая статья, поверхности отвалов, растительного покрова, отвалов вскрышных пород, тяжелых металлов, добычи железной руды, горных пород КМА, гуминовых препаратов, поверхности отвалов растительного

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle