Изучение техногенно нарушенных почв Якутии
https://doi.org/10.31242/2618-9712-2022-27-4-547-560
Аннотация
Проблема изучения последствий промышленной добычи полезных ископаемых для объектов окружающей среды была поставлена только в середине ХХ века. За последние десятилетия число публикаций по теме в мире возросло более чем в 10 раз. Можно выделить два основных направления исследований: прикладное – оценка результатов рекультивационных мероприятий и теоретическое – изучение первичного почвообразования. На основе обзора публикаций, индексированных в БД WoS за 1997–2021 гг., выделены основные методические подходы в разработке проблемы. Наиболее широко исследователи используют физико-химические показатели почв; биологические критерии обычно изучают в комплексе с физическими и химическими. Метод хронорядов признан наиболее информативным в изучении динамики техногенных объектов. Однако из 1440 экосистем, описанных в 700 публикациях, 32 % объектов имели возраст менее 5 лет, 75 % – до 20 лет, 3–4 % – старше 40 лет. В последние годы обсуждается проблема создания моделей почвообразования на техногенных объектах. В Якутии к проблеме обратились в 1992 г. с организацией Института прикладной экологии Севера АН РС (Я). В статье на основе обзора публикаций за 1980–2022 гг. проанализированы итоги изучения физикохимических, биологических свойств, особенностей классификации техногенно нарушенных почв (ТНП) на территории Республики Саха (Якутия). В результате наблюдений во всех почвенно-климатических зонах республики к данному моменту составлено представление о степени информативности разных методических подходов для диагностики состояния ТНП в условиях криолитозоны: опробованы экологические индикаторы от ландшафтного до цитокинетического уровня. В заключении обсуждаются перспективы дальнейших исследований по проблеме.
Об авторах
А. А. Данилова
Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН
Россия
Россия
ДАНИЛОВА Альбина Афанасьевна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник
630501, Новосибирская область, р.п. Краснообск, а/я 356
А. А. Петров
Научно-исследовательский институт прикладной экологии Севера, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова
Россия
Россия
ПЕТРОВ Алексей Анатольевич, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Author ID: 57072487900, Researcher ID: A-9853-2014
677000, Якутск, пр. Ленина, д. 43
Список литературы
1. Федеральный закон «О государственной поддержке предпринимательской деятельности в Арктической зоне Российской Федерации» от 13.07.2020 N 193-ФЗ.
2. Tolvanen A., Eilu P., Artti Juutinen A., Kangas K., Kivinen M., Markovaara-Koivisto M., Naskali A., Salokannel V., Tuulentie S., Similä J. Mining in the Arctic environment – A review from ecological, socioeconomic and legal perspectives. Journal of Environmental Management. 2019;233:832–844. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.11.124.
3. Sustinable Development Goals: The 17 Goals [https://sdgs.un.org/goals] Department of Economic and Social Affairs, 2015 [обновлено 14 ноября 2022, процитировано 14 ноября 20222]. Доступно: http://www.example.ru.
4. Lal R., Bouma J., Brevik E., Dawson L., Field D.J., Glaser B., Hatano R., Hartemink A.E., Kosaki T., Lascelles B., Monger C., Muggler C., Ndzana G.M., Norra S., Pan X., Paradelo R., Reyes-Sánchez L.B., Sandén T., Singh B.R., Spiegel H., Yanai J., Zhang J. Soils and sustainable development goals of the United Nations: An International Union of Soil Sciences perspective. Geoderma Regional. 2021;25, e00398. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2021.e00398.
5. Worlanyo A.S., Li Jiangfeng L. Evaluating the environmental and economic impact of mining for postmined land restoration and land-use: A review. Journal of Environmental Management. 2021;279.111623. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111623.
6. Forget M., Rossi M. Mining region value and vulnerabilities: Evolutions over the mine life cycle. The Extractive Industries and Society. 2021;8(1). https://doi.org/10.1016/j.exis.2020.07.010.
7. Uzarowicz L., Charzyński P., Greinert A., Hulisz P., Kabała C., Kusza G., Kwasowski W., Pędziwiatr A. Studies of technogenic soils in Poland: past, present, and future perspectives. Soil Science Annual. 2020;71(4). https://doi.org/10.37501/soilsa/131615.
8. Spasić M., Borůvka L., Vacek O., Drábek O., Tejnecký V. Pedogenesis problems on reclaimed coal mining sites. Soil and Water Research, 2021;16. https://doi.org/10.17221/163/2020-SWR.
9. Martins W.B.R., Lima M.D.R., Junior U. de O.B., Amorim L.S.V-B., Oliveira F.de A., Schwartz G. Ecological methods and indicators for recovering and monitoring ecosystems after mining: A global literature review. Ecological Engineering. 2020;145.105707. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2019.105707.
10. Uzarowicz L., Wolińska A., Błońska E., Szafranek-Nakonieczna A., Kuźniar A., Słodczyk Z., Kwasowski W. Technogenic soils (Technosols) developed from mine spoils containing Fe sulphides: Microbiological activity as an indicator of soil development following land reclamation. Applied Soil Ecology. 2020;156.103699. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2020.103699
11. Thavamani P., Samkumar R.A., Satheesh V., Subashchandrabose S.R., Ramadass K., Ravi Naidu R., Venkateswarlu K., Megharaj M. Microbes from mined sites: Harnessing their potential for reclamation of derelict mine sites. Environmental Pollution. 2017;230. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.06.056.
12. Lemanowicz J., Brzezin´ska M., Siwik-Ziomek A., Koper J. Activity of selected enzymes and phosphorus content in soils of former sulphur mines. Science of The Total Environment. 2020;708.134545 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134545.
13. Baveye P.C., Berthelin J., Munch J.-C. Too much or not enough: Reflection on two contrasting perspectives on soil biodiversity. Soil Biology and Biochemistry. 2016;103. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.09.0080038-0717
14. Huggett R.J. Soil chronosequences, soil development, and soil evolution: a critical review. Catena. 1998;32.
15. Banning N.C., Lalor B.M., Cookson W.R., Grigg A.H., Murphy D.V. Analysis of soil microbial community level physiological profiles in native and post-mining rehabilitation forest: Which substrates discriminate? Applied Soil Ecology. 2012;56.
16. Li J., Xin Z., Yan J., Li H., Chen J., Ding G. Physicochemical and microbiological assessment of soil quality on a chronosequence of a mine reclamation site. European Journal of Soil Science. 2018;69. https://doi.org/10.1111/ejss.12714
17. Schmid C. A.O., Reichel R., Schröder P., Brüggemann N., Schloter M. 52 years of ecological restoration following a major disturbance by opencast lignite mining does not reassemble microbiome structures of the original arable soils. Science of the Total Environmenthttps. 2020;745.140955. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.1409550048-9697
18. Moradi J., John K., Vicentini F., Vesela H., Vicena J., Ardestani M.M., Jan Frouz J. Vertical distribution of soil fauna and microbial community under two contrasting post mining chronosequences: Sites reclaimed by alder plantation and unreclaimed regrowth. Global Ecology and Conservation. 2020;23.e01165. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01165
19. Salom A.T., Kivinen S. Closed and abandoned mines in Namibia: a critical review of environmental impacts and constraints to rehabilitation. South African Geographical Journal. 2020;102(3). https://doi.org/10.1080/03736245.2019.1698450
20. Gwenzi W. Rethinking restoration indicators and end-points for post-mining landscapes in light of novel ecosystems Willis. Geoderma. 2021; Vol:387.114944. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.114944
21. Van der Heyde M., Bunce M., Dixon K., WardellJohnson G., White N.E., Nevill P. Changes in soil microbial communities in post mine ecological restoration: Implications for monitoring using high throughput DNA sequencing M. Science of The Total Environment. 2020;749-20-142262. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142262
22. Muñoz-Rojas M. Soil quality indicators: critical tools in ecosystem restoration. Current Opinion in Environmental Science & Health. 2018;5. https://doi.org/10.1016/j.coesh.2018.04.007
23. Moebius-Clune B.N., Moebius-Clune D.J., Gugino B.K., Idowu O.J., Schindelbeck R.R., Ristow A.J., van Es H.M., Thies J.E., Shayler H.A., McBride M.B., Kurtz K.S.M., Wolfe D.W., Abawi G.S. Comprehensive Assessment of Soil Health – The Cornell Framework. Edition 3.2. NY: Cornell University. Geneva; 2016.
24. Bennett J.McL., Melland A.R., Eberhard J., Paton C., Clewett J.F., Newsome T., Baillie C. Rehabilitating open-cut coal mine spoil for a pasture system in south east Queensland, Australia: Abiotic soil properties compared with unmined land through time. Geoderma Regional. 2021;25. e00364. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2021.e00364
25. Leguédois S., Séré G., Auclerc A., Cortet J., Huot H., Ouvrard S., Watteau F., Schwartz C., Morel J.L. Modelling pedogenesis of Technosols. Geoderma. 2016; 262. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.08.008
26. Государственный доклад о состоянии и охране окружающей среды. Якутск: Министерство экологии, природопользования и лесного хозяйства Правительства Республики Саха (Якутия); 2021. 677 с.
27. Легостаева Я.Б., Журавлев А.И., Попов В.Ф., Шадринова О.В., Ноев Д.С. Инвентаризация нарушенных геологоразведочными работами земель Западной Якутии по данным дистанционного зондирования. Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Серия: Науки о Земле. 2022;25(1).
28. Схема комплексного развития производительных сил, транспорта и энергетики Республики Саха (Якутия) до 2020 года. Сводный том. Якутск: Правительство Республики Саха (Якутия); 2006. 279 с.
29. Лебедева Н.А., Лонкунова А.Я. Биологическая рекультивация земель, нарушенных при добыче алмазов в Якутии. Растения и промышленная среда. 1990;13.
30. Миронова С.И., Кудинова З.А. Зарастание растительности на угольных отвалах в Якутии. Вестник СВФУ. 2012;9(3).
31. Сивцева Н.Е., Легостаева Я.Б. Биологический этап рекультивации на россыпных месторождениях алмаза (в среднем течении реки Анабар, Республики Саха (Якутия)). Экологические проблемы северных регионов и пути их решения. Тезисы докладов VII Всероссийской научной конференции с международным участием. Апатиты; 2019.
32. Миронова С.И., Гаврильева Л.Д., Петров А.А., Никифоров А.А. Биологическая рекультивация промышленных земель Якутии. М.: Издательский дом Академии Естествознания; 2021. 166 с. DOI:10/17513/np.446.
33. Петрова А.Н. Выращивание многолетних злаковых трав на дражных полигонах в Южной Якутии. Освоение Севера и проблема рекультивации. Сыктывкар; 1994:273–281.
34. Миронова С.И., Иванов В.В., Кудинова З.А. Антропогенная динамика растительности Севера (в зоне влияния разреза «Нерюнгринский»). Бюлл. МОИП. Отдел биол. 2009;114(3).
35. Кузьмин Ю.И. Биологическая рекультивация техногенных отвалов в условиях Крайнего Севера. Экология. 1985;(2):21–24.
36. Миронова С.И., Иванов В.В. Рекультивация нарушенных при добыче золота земель Южной Якутии. International journal of applied and fundamental research. 2009;(6):13–15.
37. Саввинов Г.Н. Эколого-почвенные комплексы Якутии. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр»; 2007. 312 с.
38. Шадрина Е.Г., Вольперт Я.Л. Биоиндикация воздействия горнодобывающей промышленности на наземные экосистемы Севера: эффективность ценотического, популяционного и онтогенетического подходов. Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования. Сб. статей V Всероссийской научно-практической конференции. Нижний Тагил 1-4 марта. 2017.
39. Саввинов Г.Н., Пестерев А.П., Дмитриев А.И., Тарабукина В.Г., Данилов П.П. Почвы Южной Якутии в условиях промышленного освоения. Проблемы региональной экологии. 2011;(4).
40. Глязнецова Ю.С., Чалая О.Н., Лифшиц С.Х., Зуева И.Н. Мониторинг состояния нефтезагрязненных почв криолитозоны. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2018;(29): 4;111–128. https://doi.org/10.21513/0207-2564-2018-4-111-128.
41. Легостаева Я.Б., Шадрина Е.Г., Солдатова В.Ю., Дягилева А.Г. Эколого-геохимическая и биоиндикационная оценка трансформации экосистем при разработках коренных месторождений алмазов в Якутии. Современные проблемы науки и образования. 2011;(6).
42. Собакин П.И., Молчанова И.В. Миграция тяжелых естественных радионуклидов в почвенно-растительном покрове в условиях техногенного загрязнения. Экология. 1998;(2).
43. Чевычелов А.П., Собакин П.И. Содержание, распределение и формы миграции 238U почвах природных и техногенных ландшафтов Южной Якутии. Почвоведение. 2020;(1):110–118. htps://doi.org/110-11810.31857/S0032180X20010062
44. Гололобова А.Г., Легостаева Я.Б. Экогеохимический мониторинг почвенного покрова на участках алмазодобычи в Западной Якутии. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020;331(12). htps://doi.org/10.18799/24131830/2020/12/2948146
45. Данилова А.А., Саввинов Г.Н., Петров А.А., Данилов П.П. Биологическая характеристика почвогрунтов многолетних отвалов алмазодобывающей промышленности Якутии. Сибирский экологический журнал. 2012;(5):749–756.
46. Иванова А.З., Десяткин Р.В. Техногенные почвы Куларского золотоносного района. Успехи современного естествознания. 2018;(6):71–72.
47. Курачев В.М., Андроханов В.А. Классификация почв техногенных ландшафтов. Сибирский экологический журнал. 2002;9(3):255–261.
48. Легостаева Я.Б., Сивцева Н.Е. Опыт восстановления нарушенных земель прииска “Маят” (среднее течение р. Анабар). Почвенные ресурсы Сибири: вызовы XXI века. Сборник материалов Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 110-летию выдающегося организатора науки и первого директора ИПА СО РАН Романа Викторовича Ковалева. Новосибирск: 2017; 2:180–185.
49. Данилова А.А., Легостаева Я.Б., Сивцева Н.Е., Петров А.А. Способ оценки устойчивости сапротрофного микробного сообщества почв методом мультисубстратного теста. Патент на изобретение № 2678876. Дата государственной регистрации в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 04 февраля 2019 г.
50. Шадрина Е.Г., Вольперт Я.Л. Опыт применения показателей флуктуирующей асимметрии растений и животных для оценки качества среды в наземных экосистемах: результаты 20-летних исследований природных и антропогенно трансформированных территорий. Онтогенез. 2018;49(1). htps://doi.org/10.7868/S0475145018010044.
51. Пудова Т.М., Шадрина Е.Г. Биоиндикационная оценка состояния техногенно нарушенных земель на территории Западной Якутии. Успехи современного естествознания. 2012;(11).
52. Саввинов Г.Н., Данилова А.А., Данилов П.П., Петров А.А., Боескоров В.С., Алексеев Г.А. Комплексная диагностика почвогрунтов рекультивированных отвалов Западной Якутии по состоянию почвенных беспозвоночных и микробиоты. Проблемы региональной экологии. 2009;(3).
53. Данилова А.А., Петров А.А. Вопросы интерпретации результатов биотеста с применением бактерий рода Azotobacter. Почвы и окружающая среда. 2021;4(3). htps://doi.org/10.31251/pos.v4i3.154.
54. Петров А.А. О начальной стадии почвообразования в посттехногенных ландшафтах Западной Якутии. Успехи современного естествознания. 2012; 11(1):68–70.
55. Петров А.А. Особенности почвенно-восстановительных процессов в посттехногенных ландшафтах Западной Якутии. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Якутск: 2013; 22 с.
56. Данилов П.П., Саввинов Г.Н., Дмитриев А.И. О проблемах рекультивации в посттехногенных ландшафтов алмазодобывающего комплекса Западной Якутии. Проблемы региональной экологии. 2021;2(5): 70–75. https://doi.org/10.24412/1728-323X-2021-5-100-103
57. Петров А.А. Эмбриоземы техногенных ландшафтов алмазодобывающей промышленности в бассейне р. Анабар. Материалы IV Всероссийской конференции молодых ученых (с международным участием) Биоразнообразие: глобальные и региональные процессы Улан-Удэ (Россия), 23–27 июня 2016 г. Улан-Удэ: 2016.
58. Петров А.А. Восстановление почвенного покрова посттехногенных ландшафтов, сформированных при разработке месторождений золота Северо-Востока Якутии. Проблемы региональной экологии. 2018;(5): 120–122. https://doi.org/10.24411/1728-323X-2019-15120.
59. Петров А.А. Почво-восстановительные процессы в посттехногенных ландшафтах Чульманской впадины (Южная Якутия). Проблемы региональной экологии. 2020;(5):49–52. https://doi.org/10.24412/1728-323X-2020-5-49-52.
60. Zverev A., Petrov A., Kimeklis A., Kichko A., Andronov E., Abakumov E. Microbiomes of the initial soils of mining areas of Yakutsk City (Eastern Siberia, Russia). Czech Polar Reports. 2020;10(1). https://doi.org/10.5817/CPR2020-1-7.
61. Саввинов Г.Н., Данилов П.П., Петров А.А., Макаров В.С., Боескоров В.С., Григорьев С.Е. Экологические проблемы Верхоянского района. Вестник СВФУ. 2018;68(6). https://doi.org/10.25587/SVFU.2018.68.21798
62. Gerwin W., Schaaf W., Biemelt D., Fischer A., Winter S., Hüttl R.F. The artificial catchment «Chicken Creek» (Lusatia, Germany) – A landscape laboratory for interdisciplinary studies of initial ecosystem development. Ecological Engineering. 2009; Vol: 35. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2009.09.00
Рецензия
Для цитирования:
Данилова А.А., Петров А.А. Изучение техногенно нарушенных почв Якутии. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2022;27(4):547-560. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2022-27-4-547-560
For citation:
Danilova A.A., Petrov A.A. Studies of post mining soils in the Republic of Sakha (Yakutia). Arctic and Subarctic Natural Resources. 2022;27(4):547-560. (In Russ.) https://doi.org/10.31242/2618-9712-2022-27-4-547-560
Просмотров:
102
Послать статью по эл. почте 