КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 24-27-00324
НазваниеТенденции почвообразования в горнодобывающих ландшафтах и их влияние на геохимическую характеристику почв
РуководительМитракова Наталья Васильевна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет", Пермский край
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2024 г. - 2025 г. |
Конкурс№89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-711 - Геоэкология и природопользование
Ключевые словаПочвообразование, почва, солончакование, осолонцевание, глееобразование, засоление, кислые шахтные воды, сульфидизация, микроэлементы, рекультивация, техногенный ландшафт, Кизеловский угольный бассейн (КУБ), Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей (ВКМКС)
Код ГРНТИ87.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Горнодобывающая деятельность является мощным фактором преобразования природных комплексов. Отходы горнодобывающего производства, которые в жидком и твердом виде складируют на дневную поверхность, являются источниками поступления загрязняющих веществ и как следствие причиной возникновения негативных процессов в окружающей среде. Воздействие фильтрационных вод горнодобывающих предприятий на почвенный покров проявляется в изменении морфологических, химических, физических и биологических свойств почв.
На примере двух крупных месторождений Пермского края: закрытого Кизеловского угольного бассейна (КУБ) и разрабатываемого Верхнекамского месторождения солей (ВКМКС) – исследуется трансформация почвообразовательных процессов на участках интенсивного недропользования.
Научная проблема заключается в уникальности калийного месторождения для нашей страны, его расположение в таежной зоне обуславливает ряд проблем, не характерных для нашего региона. Водообильность горизонтов Кизеловского угольного бассейна привело к возникновению кислых потоков и техногенных почв.
Научная новизна заключается в том, что природные условия, в которых расположены горнодобывающие предприятия, и сформировавшиеся агрессивные потоки создают уникальные объекты для исследования.
Ранее проведенные исследования на Верхнекамском месторождении солей свидетельствуют о сильной степени засоления почв в долинах малых рек, приуроченных к местам складирования калийных отходов. Так в аллювиальных почвах ВКМКС сумма токсичных солей варьирует от 2 до 26 %, обменный натрий занимает доминирующую роль в ППК относительно обменных кальция и магния, под воздействием фильтрационных вод снижается кислотность почв до щелочных условий; в засоленных почвах отмечено накопление Sr, Zn, Li, Be, Cd, Mo, Sn, Sb, Ba, Rb что связано с ассоциацией данных элементов в калийно-магниевых месторождениях.
Исследования почв КУБа: территории водосброса кислых шахтных вод и изливов шахт – показали очень кислую реакцию почвенной среды (рН-H2O = 3,0-3,8), при этом кислотность с глубиной понижается, высокое содержание подвижной серы и валового железа, в почвенно-поглощающем комплексе значительно снижена доля обменных магния и кальция, также в почвах обнаружено наличие сульфидных минералов, в поверхностных слоях почв высокое содержание Fe, Al, Mn, Be, B, V, Zn, Co, Ni, Cd. Наблюдается морфологическая трансформация почв участков водосброса вследствие накопления на поверхности техногенных грунтов, состоящих из тонкодисперсных гидроксидов железа со щебнем, дресвой и песком пород шахтных отвалов. Также изучены почвы, образованные на отвалах Кизеловского угольного бассейна в результате рекультивации проведенной 3-25 лет назад; их морфологические и химические свойства существенно отличаются от почв изливов и участков сброса шахтных вод. Почвы отвалов в основном характеризуются нейтральной реакцией, меньшим содержанием подвижной серы и железа, микроэлементов. Свойства почв отвалов прежде всего связаны с проведенными рекультивационными мероприятиями.
Целью исследования является изучение почвообразовательных процессов в техногенных ландшафтах, геохимических свойств почв и поиск механизмов восстановления экосистемных функций почв в местах накопления экологического ущерба на месторождениях полезных ископаемых. Понимание существующих причин формирования почв в техногенных ландшафтах под влиянием высокоминерализованных вод станет теоретической основой технологий восстановления ландшафтов, которые будут реализованы на месторождениях.
Ожидаемые результаты
В рамках планируемого исследования будут получены фундаментальные результаты, раскрывающие направленность и основные характеристики почвообразовательных процессов в кислых сульфатных почвах и солончаковых почвах таежной зоны, сформированных непосредственно на территории техногенных ландшафтов, а также на прилегающих территориях в условиях воздействия агрессивных растворов, возникших как результат горнодобывающей деятельности. На основе данных исследования почвенной системы, включающих изучение взаимодействия почвенно-поглощающего комплекса почв с техногенными потоками; изучение химических, физико-химических и биологических свойств почв, форм нахождения элементов в почвах, будут разработаны технологии рекультивации и восстановления почв, сформированных под влиянием высокоминерализованных растворов в техногенных ландшафтах. Разработка технологий рекультивации почв в техногенных ландшафтах особо значима для Пермского края вследствие специфики горнодобывающей деятельности региона. Опыт восстановления почв может быть распространен как на действующие, так и на вновь создающиеся предприятия, в том числе угольные месторождения в мире.
Актуальность исследований по изучению техногенных ландшафтов и мероприятий по восстановлению почвенно-растительного покрова подтверждается большим количеством публикаций в журналах высокого рейтинга, например, таких как Catena, Science of The Total Environment, Forest, European Journal of Soil Science, Environmental Pollution, Soil systems и др. Значимость наших исследований подтверждается работами в таких журналах как Forest, Minerals, Frontiers in Environmental Science, Theoretical and Applied Ecology, Journal of Mining Institute.
Наша работа по исследованию почв и почвообразовательных процессов на территориях воздействия высокоминерализованных вод привнесет новые знания в проблемы образования техногенных почв в геосистемах в условиях интенсивного техногенеза. Таким образом, полученные результаты по рекультивации техногенных почв дополнят мировой опыт по восстановлению почвенно-растительного покрова техногенных ландшафтов и снижению негативного воздействия на окружающую среду.
В итоговом отчете будет показано: 1) описание физических, химических и биологических свойств исследованных почв, характеристика протекающих почвообразующих процессов, и классификация техногенных почв согласно российской и зарубежной систематике; 2) геохимическая оценка экологического состояния почв; 3) создание почвенно-ландшафтной карты; 4) разработка теоретических основ технологий рекультивации почв, образованных под влиянием агрессивных растворов горнодобывающих предприятий, апробация технологий рекультивации непосредственно на нарушенных участках.
По результатам выполнения научного проекта будет проведена систематизация и оценка полученных результатов с целью написания не менее 6 научных статей в ведущие научные периодические издания. Будет составлен научный отчет и предоставлены требуемые документы.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ