Опыт рекультивации техногенных поверхностных образований на угольных отвалах с использованием вторичного минерального калийсодержащего продукта

Аннотация

Рекультивация земель играет важную роль в восстановлении земель, нарушенных горнодобывающей деятельностью. Изучение использования нетрадиционных средств для повышения плодородия почв и восстановления растительного покрова также важно, как и применение традиционных способов. В качестве мелиорантов при рекультивации могут быть использованы вторичные минеральные продукты, образованные из отходов производств. Территория исследования – Кизеловский угольный бассейн (КУБ) в Пермском крае. Месторождение ликвидировано в начале XX века, но негативный эффект продолжается за счет кислых дренажей, в том числе от отвалов вскрышных пород, рекультивация которых снижает объем дренажей. Исследованы литостраты рекультивированых отвалов Кизеловского угольного бассейна. В лабораторных условиях проведены опыты по оценке эффективности применения NPK-удобрений и вторичного минерального калийсодержащего продукта (ВМП) для улучшения биологических свойств литостратов. ВМП образован из глинисто-солевых отходов калийных предприятий. Для исследования химических свойств почв использованы традиционные методы анализа. Активность каталазы определена перманганатным методом Джонсона и Темпле, активность инвертазы – по методу Бертрана с последующим колориметрированием, в качестве тест-культуры при фитотестировании использован кресс-салат. Количество органического вещества в литостратах не превышает фоновых значений. При внесении в литостраты ВМП отмечается снижение кислотности. Высота и масса растений тест-культуры при внесении удобрения достоверно больше, чем при внесении ВМП, и в варианте без внесения добавок. Активность инвертазы в литостратах снижается при внесении ВМП. Исследования показали, что для получения положительного эффекта внесение вторичного минерального калийсодержащего продукта в литостраты должно быть дополнено внесением азотных и фосфорных удобрений.

Ключевые слова

Угольные отвалы, рекультивация, литостраты, фитотестирование, вторичный минеральный продукт.

Список литературы

1. Feng Y., Wang J., Bai Z., Reading L. Effects of surface coal mining and land reclamation on soil properties: A review. Earth-Science Reviews. 2019;(191):12-25. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.02.015.
2. Jahan I., Reza A.H.M. S., Haque M.M., Reza Md.S., Hasan Md.I. Soil pollution and elemental sources along Barapukuria coal mine, Bangladesh: Implications for eco-environmental and health risk assessment. Heliyon. 2024;10(12):e32620. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e32620.
3. Wang H., Zhang C., Ding Y., Li F., Liu W., Ma Y., Guo Y., Banerjee B., Li J. Spatiotemporal dynamics and key climatic influences on vegetation resilience in opencast coal mine dumps after restoration. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2025;(141):104646. https://doi.org/10.1016/j.jag.2025.104646.
4. Семина И.С., Андроханов В.А., Куляпина Е.Д. Experience of using coal enrichment waste for reclamation of disturbed areas. Mining information and analytical bulletin. 2020;(9):159-175. (In Russ.). DOI: 10.25018/0236-1493-2020-9-0-159-175.
5. Петрова Т.А., Рудзиш Э. Utilization of sewage sludge as an ameliorant for reclamation of technogenically disturbed lands. Journal of Mining Institute. 2021;(251):767-776. (In Russ.). DOI: 10.31897/PMI.2021.5.16.
6. Бондарчук Е.А., Ганнова Ю.Н. Биологическая рекультивация породных отвалов угольных шахт Донбасса с использованием осадка сточных вод / Материалы 5-й Международной научно-практической конференции «Инновационные перспективы Донбасса». Донецк. 2019. Том 4. С. 101-105.
7. Блинов С.М., Меньшикова Е.А. Utilisation the Industrial Wastes in Perm Region. Bulletin of Perm University. Geology (Earth Sciences). 2019;18(2):179-191. (In Russ.).
8. Angst G., Carsten W. Mueller, ?arka Angst, Martin Pivokonsky, Jennifer Franklin, Peter D. Stahl, Frouz J. Fast accrual of C and N in soil organic matter fractions following post-mining reclamation across the USA. Journal of Environmental Management. 2018;(209):216-226. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.12.050.
9. Yuan Y., Zhao Z., Niu S., Bai Z. The reclaimed coal mine ecosystem diverges from the surrounding ecosystem and reaches a new selfsustaining state after 20-23 years of succession in the Loess Plateau area, China. Science of The Total Environment. 2020;(727):138739. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138739.
10. Аканова Н.И., Орлов П.М., Недосеко И.В., Зинатуллин Р.Р. Efficiency of waste soda production as a lime reclamation agent for agriculture. International Agricultural Journal. 2023;3(393):301-305. (In Russ.). DOI: 10.55186/25876740_2023_66_3_301.
11. Аканова Н.И., Троц Н.М., Троц В.Б., Стромский А.С., Стромский А.А. Agroecological assessment of the effectiveness of the use of clay-salt sludge of the Usolsky potash plant in agrocenoses of grain crops. Plodorodie. 2023;(2):71-75. (In Russ.) DOI: 10.25680/S19948603.2023.131.16.
12. Максимович Н.Г., Пьянков С.В. Кизеловский угольный бассейн: экологические проблемы и пути решения. Пермь: Пермский государственный национальный исследовательский университет, 2018. 288 с.
13. Некрасов Р.В., Овчаренко М.М., Аканова Н.И. Agroecological Foundation of Chemical Amelioration of Soils. Zemledelie. 2019;(4):3-7. (In Russ.). DOI: 10.24411/0044-3913-2019-10401.
14. Liu C., Song Y., Dong X., Wang X., Ma X., Zhao G., Zang S. Soil enzyme activities and their relationships with soil C, N, and P in peatlands from different types of permafrost regions, Northeast China. Frontiers in Environmental Science. 2021;(9):456-468. DOI: 10.3389/fenvs.2021.670769.
15. Li J., Zhou X., Yan J., Li H., He J. Effects of regenerating vegetation on soil enzyme activity and microbial structure in reclaimed soils on a surface coal mine site. Applied Soil Ecology. 2015;(87):56-62. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2014.11.010.
16. Новоселова Е.И., Волкова О.О. The influence of heavy metals on the activity of catalase of different types of soils. Bulletin of the Orenburg State Agrarian University. 2017:190-193. (In Russ.)
17. Магда Е.В., Мазиров М.А., Зинченко М.К. Activity of catalase and invertase by different tillage intensity soil. Vladimir agricolist. 2022;(2):24-30. (In Russ.) DOI: 10.24412/2225-2584-2022-2-24-30.
18. Багирова Ч.З. The effect of heavy metals on the enzymatic activity of the soils of Sumgait. Agrarian science. 2021;(10):110-113. (In Russ.) DOI: 10.32634/0869-8155-2021-353-10-110-113.
19. Перевощикова А.А., Малышкина Е.Е., Митракова Н.В. Analysis of the microelement composition of soils from recultivated coal dumps of the Kizel Coal Basin. Ugol’. 2023;(12):85-91. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2023-12-85-91.