VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Для ненарушенных территорий характерно наличие сотен видов растительного мира и десятков видов животного мира. Горные работы разрушают биологические связи, происходит исчезновение большого числа растительных видов, изменяется структура грунтов, нарушается аэродинамический и гидрологический режим на огромных пространствах (сотни гектар). При ведении горных работ продукты разрушения горного массива перемещаются на значительные расстояния, изменяя химический состав поверхности обнаженных грунтов. Нарушение гидрологического режима приводит либо к заболачиванию, либо к чрезмерному осушению выработанного пространства. Динамика негативного воздействия горных работ практически не позволяет запустить механизм вторичной сукцессии. Правильная организация ведения горных работ и выработанного пространства может способствовать более активной вторичной сукцессии даже в процессе ведения горных работ. Продуктами техногенеза при добыче известнякового камня являются мелкодисперсные фракции известняка, нитраты и парниковые газы. Нарушенный ландшафт (беспорядочное неорганизованное размещение вскрышных пород) создает локальные микро-водоемы и временные потоки ливневых вод, нарушая гидрологию больших территорий. В микро-водоемах, временных водотоках, несмотря на техногенное воздействие, возникает вторичная сукцессия. Мы видим своей задачей использовать естественные процессы восстановления жизни на нарушенных землях через механизм создания «регулярных» (искусственно созданных и организованных) микро-водоемов для активизации процессов вторичной сукцессии.

Исследования были произведены на примере водоема, находящегося в непосредственной близости от карьера известнякового камня. Водоем был искусственно создан ранней весной при проведении горных работ. Вокруг него, вследствие работы тяжелой техники, был поврежден верхний плодородный слой почвы вместе с растительностью.

Для воды, загрязнённой взвешенными веществами и органикой, характерен тёмный цвет и низкая прозрачность, что характерно для воды с малым количеством растворенного кислорода и это подтверждается фактом отсутствия признаков жизни.

Как известно, горные работы на карьерах ведутся с использованием взрывчатых веществ, поэтому в газовых облаках после взрыва образуется большое количество оксидов азота.

Оксиды азота, трансформируясь в атмосфере при местных инверсиях, выпадают на поверхность почвы в виде нитратных соединений, которые растворяются в воде атмосферы, атмосферных осадках и в конечном итоге попадают в водоём.

Учитывая особенности ведения горных работ и веществ, сопутствующих горным работам (нитраты, карбонаты), предлагается активизировать процессы вторичной сукцессии. Для этого необходимо создать на рекультивируемом участке рельеф, в котором будут образовываться небольшие водоёмы за счёт выпадения атмосферных осадков. Достаточно 3-5 градусов наклона поверхности, чтобы вода скапливалась в понижениях рельефа. Далее за счёт хороших показателей инсоляции, хорошей обеспеченности водой и внедрения быстрорастущих видов водной растительности может быть создан мощный фундамент для скорейшего развития биологического разнообразия даже в непосредственной близости от груди забоя.

Схема развития биологического разнообразия с использованием небольших водоёмов представлена на рис. 1.

Рис.1. Схема развития биологического разнообразия с использованием небольших водоёмов

Было решено ускорить развитие растений в околоводном пространстве путем посадки рогоза, который неприхотлив и легко переносит пересадку с места на место. Посадку осуществляли полосами с интервалом в 0,7- 0,8м.

Для поглощения нитратов из воды необходимы растения, которые хорошо их усваивают. Такими являются: элодея, водный гиацинт (эйхорния) и роголистник.

Пересаженный рогоз прижился, появились его новые побеги. Также появились растения: ряска малая, частуха подорожниковая, ежеголовник, фиалка болотная.

Рис. 2. Водоем до и после проведения исследований

Количество растений в околоводном пространстве водоема значительно увеличилось естественным образом.

Состояние воды также претерпело значительные изменения. Вода стала заметно прозрачнее, появились некоторые виды водорослей: спирогира, улотрикс. Судя по следам, к этому водоёму стали приходить животные на водопой, чего ранее не наблюдалось.

Был произведён анализ проб почвы, взятых на различном удалении от груди забоя, на содержание нитратов колориметрическим методом с использованием дисульфофеноловой кислоты. Глубина отбора проб составляла 5-15см.

Результаты исследований показаны на рис. 3.

Рис. 3. Изменение концентрации нитратов при удалении от места взрывных работ

Как видно из рисунка, наблюдается изменение концентрации нитратов в почвенных растворах по мере удаления от груди забоя. Атмосферные осадки смывают нитраты и накапливают их в микро-водоемах. Как показывают исследования плотности развития растений, имеется хорошая взаимосвязь между концентрацией нитратов в микро-водоемах и плотностью размещения растений.

Помимо этого, был произведён анализ воды из исследуемого водоёма на содержание нитратов и отмечено снижение концентрации нитратов во времени.

В водоеме в течение одного сезона проходили процессы разложения органики с образованием на первом этапе аммиака и аммонийных соединений, а затем проходили процессы нитрификации с образованием и усвоением нитратов.

При развитии активной фазы нитрификации и развитии биомассы растений процесс пошел более активно, и мы вправе ожидать снижение нитратов в водоеме до естественных значений концентрации.

Исследования характера растительности на восстановленных (рекультивируемых) участках показывают, что процесс идет активно на участках с достаточно мощным слоем плодородного грунта и при наличии воды.

При обследовании территории было установлено, что на отдельных участках достаточно плотный травяной покров и высокие показатели биоразнообразия.

На участках с нарушенным плодородным слоем или при его практически полном отсутствии, несмотря на наличие хорошей инсоляции, растительный покров значительно ослаблен, видовое разнообразие весьма бедное.

Немаловажное значение имеет наличие биогенных веществ, стимулирующих развитие растений. К таким биогенным веществам относят органику, азотные соединения. Азотные соединения, по данным многочисленных наблюдений, способствуют развитию растений, особенно в первый период их вегетации. Для растений, получающих азот, характерен более быстрый цикл развития с переходом азота в другие соединения.

Именно поэтому мы решили превратить негативные последствия от ведения горных работ в положительную динамику для возобновления и расширения биологического разнообразия.

Таким образом, можно выделить следующие положительные стороны:

1. Процесс восстановления биоразнообразия идёт во время ведения горных работ;

2. Для карьера может быть выработана эффективная стратегия по поддержанию оптимального уровня биоразнообразия в водных объектах и околоводном пространстве;

3. Предлагаемые мероприятия малозатратны и обеспечивают хорошую экономию денежных средств из-за небольших объёмов рекультивации выработанного пространства;

Из вышесказанного можно сделать вывод, что при создании нужных условий, вещества, выделяющиеся в процессе ведения взрывных работ, могут стать фактором, ускоряющим процессы восстановления биоразнообразия.

Организация поверхности отвалов, чередование участков размещения вскрыши и участков с возобновляемым растительным сообществом, использование водных и почвопокровных видов растений будут способствовать не только быстрому восстановлению растительных сообществ, но и воссозданию биологических пирамид.

Код для цитирования: Скопировать