ЭКОЛОГИЯ

Оригинальная статья

УДК 622.882:504.054 © А.В. Шарапова, И.Н. Семенков, С.А. Леднев, А.М. Карпачевский, Т.В. Королева, 2020

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 10-2020 /1135/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-10-56-61

Название

Биохимический потенциал саморазвития посттехногенных горнопромышленных геокомлексов Подмосковного буроугольного бассейна

Авторы

Шарапова А.В., канд. геогр. наук, научный сотрудник географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Россия, e-mail: avsharapova@mail.ru

Семенов И.Н., канд. геогр. наук, старший научный сотрудник географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Россия, e-mail: semenkov@geogr.msu.ru

Леднев С.А., инженер географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Россия, e-mail: sled1988@mail.ru

Карпачевский А.М., канд. геогр. наук, научный сотрудник географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Россия, e-mail: karpach.am@yandex.ru

Королева Т.В., канд. геогр. наук, заведующий лабораторией географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Россия, e-mail: korolevat@mail.ru

Аннотация

Для оценки интенсивности посттехногенной самореабилитации горнопромышленных геокомплексов в Тульской области исследовано функционирование почвенного микробоценоза на 17 мониторинговых площадках. Установлено, что по биохимическому потенциалу почвы образуют пять групп. Наибольшая интенсивность биологических процессов при широком диапазоне условий существования микробоценоза характерна для природных и примитивных почв задернованных отвалов. В кислой среде и присутствии значительного количества углефицированного материала незадернованных техногенных субстратов терриконов, отвалов и делювиальных шлейфов биологическая активность минимальна. В стратоземах делювиальных шлейфов под сомкнутой травянистой растительностью биохимические процессы интенсифицируются. В реплантаземах ландшафтов фитомелиорированного отвала и на горелых участках терриконов и отвалов реальная биологическая активность варьирует от низкой до средней, тогда как биологическое потребление кислорода колеблется от среднего до высокого.

Ключевые слова

Биогеохимия, биохимическое состояние почв, токсичные соединения, кислотные стоки, кислые сульфатные воды, целлюлозолитическая активность, деградация экосистем, ремедиация нарушенных земель, техногенные поверхностные образования, черноземы, лугово-черноземные почвы, антропогенные почвы.

Список литературы

1. Солнцева Н.П., Никифорова Е.М. Влияние угледобычи на геохимию ландшафтов (на примере Подмосковного и Кизеловского бассейнов). В сборнике: Охрана геологической среды от отрицательного влияния предприятий горнодобывающего профиля. М.: Издательство МГУ, 1984. С. 189–192.

2. Technogenic geochemical evolution of chernozems in the sulfur coal mining areas / P. Krechetov, O. Chernitsova, A. Sharapova, E. Terskaya // Journal of Soils and Sediments. 2019. Vol. 19. No. 8. P. 3139–3154.

3. Рябов Г.Г., Сарычев В.И., Жабин А.Б. Экологическая характеристика территории Подмосковного угольного бассейна // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. 2014. № 4. С. 25–36.

4. Растительные сукцессии на отвалах угольных шахт в лесостепи Тульской области / С.А. Леднев, А.В. Шарапова, И.Н. Семенков и др. // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2020. Т. 84. № 2. С. 239–245.

5. Ekka N.J., Behera N. Species composition and diversity of vegetation developing on an age series of coal mine spoil in an open cast coal field in Orissa, India // Tropical Ecology. 2011. Vol. 52(3). P. 337–343.

6. Soil quality index for evaluation of reclaimed coal mine spoil / S. Mukhopadhyay, R.E. Masto, A. Yadav et al. // Science of The Total Environment. 2016. Vol. 542. Part A. P. 540–550.

7. Ciesielczuk J., Kruszewski L., Majka J. Comparative mineralogical study of thermally-altered coal-dump waste, natural rocks and the products of laboratory heating experiments // International Journal of Coal Geology. 2015. Vol. 139. P. 114–141.

8. Брагина П.С., Герасимова М.И. Почвообразовательные процессы на отвалах горнодобывающих предприятий (на примере юга Кемеровской области) // География и природные ресурсы. 2014. № 1. С. 45–51.

9. Морфогенетическая диагностика процессов почвообразования на отвалах каменноугольных разрезов Сибири / Д.А. Соколов, В.А. Андроханов, С.П. Кулижский и др. // Почвоведение. 2015. № 1. С. 106–117.

10. Беспалов А.Н., Андроханов В.А. Влияние специфики почвенного покрова посттехногенных ландшафтов Кузбасса на восстановление сообществ жуков-жужелиц (COLEOPTERA, CARABIDAE) // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 1 С.55–59.

11. Гаврилова В.И., Герасимова М.И. Целлюлозолитическая активность почв: методы измерения, факторы и эколого-географическая изменчивость // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2019. № 1. С. 23–27.

12. Drewnik M. The effect of environmental conditions on the decomposition rate of cellulose in mountain soils // Geoderma. 2006. Vol. 132. P. 116–130.

13. Wasak K. Forest soil science cellulose decomposition rate and features of organic matter in forest soils in the Tatra mountains // Gruntoznavstvo. 2014. Vol. 15. P. 1-2.

14. Саморазвитие горнопромышленных ландшафтов старого района угледобычи в Тульской области / А.В. Шарапова, И.Н. Семенков, С.А. Леднев и др. // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 12. С. 54–59.

Поддержка

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-35-70066. Авторы благодарны П.П. Кречетову за обсуждение промежуточных результатов исследования.

Иллюстрации

Рис. 1. Расположение территории исследования

Рис. 2. Показатели оценки биохимического потенциала саморазвития почв и ТПО

Рис. 3. Типы сезонной динамики БО ЛГОВ в почвах: 1 – (токси)литостраты и незадернованные стратоземы; 2 – реплантаземы и задернованные стратоземы; 3 – агро-природные стратифицированные почвы и примитивные почвы на техногенном субстрате

Для цитирования

Биохимический потенциал саморазвития посттехногенных горнопромышленных геокомлексов Подмосковного буроугольного бассейна / А.В. Шарапова, И.Н. Семенков, С.А. Леднев и др. // Уголь. 2020. № 10. С. 56-61. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-10-56-61.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 30.04.2020

Одобрена рецензентами: 18.05.2020

Принята к публикации: 09.09.2020

РЕЦЕНЗИЯ

на статью: «Биохимический потенциал саморазвития посттехногенных горнопромышленных геокомлексов Подмосковного буроугольного бассейна», авторы: Шарапова А.В., Семенков И.Н., Леднев С.А., Карпачевский А.М., Королева Т.В.

Рецензент:

Андроханов В.А., доктор биол. наук, заведующий лабораторией, заместитель директора по научной работе

Рукопись проблемно-ориентированной статьи посвящена актуальным вопросам самовосстановления территорий, нарушенных в результате добычи угля в Тульской области.

Целью работы является установление биохимического потенциала горно-промышленных геокомплексов Тульской области на посттехногенном этапе саморазвития. Поставленная цель успешно достигнута на основе комплексного сравнительного анализа биохимических параметров функционирования микробоценоза в корнеобитаемом слое природных и антропогенных почв.

В рукописи статьи приводятся результаты экспериментальных данных, полученных на 17 мониторинговых точках, расположенных на техногенно нарушенных территориях, касающиеся целлюлозолитической активности почв, биологического потребления кислорода, содержания углерода органических веществ и величины рН. Необходимо, отметить что в основе рассматриваемой рукописи лежит классический биогеохимический подход исследования техногенно нарушенных экосистем М.А. Глазовской и Н.П. Солнцевой. В статье успешно применены оригинальная система показателей и классификация горно-промышленных ландшафтов. Проведенная методическая работа и представлены результаты могут успешно использоваться для описания техногенных экосистем, находящихся на различных этапах нарушенных в результате угледобычи земель, по всей России.

Рукопись рассматриваемой статьи производит приятное впечатление благодаря своей целостности и логической последовательности в изложении полученных результатов. В целом, авторы достигли обозначенной цели и установили следующее:

- наиболее токсичные и поэтому незадернованные или с пионерными группировками растительности почвы отвалов и делювиально-пролювиальных шлейфов имеют минимальную биологическую активность. Пирогенная трансформация терриконов в результате горения способствует интенсификации их зарастания и стимуляции микробиологической активности почв;

- в почвах делювиальных шлейфов биологическая активность возрастает по мере увеличения сомкнутости травяно-кустарничкового яруса. Микробиологическая активность стратоземов под сложными фитоценозами сопоставима с уровнем в фоновых лугово-черноземных почвах;

- под действием токсичных стоков с терриконов биологическая активность поверхностных горизонтов почв просадок понижается относительно фоновых вариантов.

Таким образом, авторы настоящей работы получили новые знания, благодаря которым существенно уточнены параметры функционирования экосистем Тульской области, нарушенных в результате добычи высокосернистого бурого угля.

Замечания. В таблице 2. голубым выделено градации по величине рН – нейтральная слабощелочная, при этом интервал значений в знаменателе 4,6-7 ед. характеризует слабокислую - нейтральную среду. В статье авторы группируют мониторинговые точки на 5 групп, которые дифференцированы по условиям существования микробоценоза и интенсивности биологических процессов. При этом желательно пояснить или сделать хотя бы предложения почему в разных точках получены такие значения, или же все объясняется приведенными данными рН и С_орг?

В заключение следует отметить, что работа написана простым, доступным языком, в ней четко и последовательно изложены интересные результаты биогеохимических исследований агроландшафтов северной части черноземной зоны Среднерусской возвышенности.

Рукопись статьи «Биохимический потенциал саморазвития посттехногенных горнопромышленных геокомлексов Подмосковного буроугольного бассейна» после устранения указанных замечаний может быть рекомендована для опубликования в журнале «Уголь».