Transformation of the surface and soil-vegetation cover in the conditions of industrial development of the Udachninsk MPP territory

Удачнинский горно-обогатительный комбинат (ГОК) — структурное подразделение АЛРОСА в Западной Якутии. Комбинат добывает алмазы на кимберлитовых трубках «Удачная», «Зарница», а также Верхне-Мунском месторождении алмазов, россыпных месторождениях «Законтурная делювиальная россыпь трубки «Удачная» и «Пироповый ручей».

Промышленное освоение территории Удачнинского ГОК, как и любого другого крупного горнодобывающего комплекса, неизбежно связано с масштабными преобразованиями поверхности и почвенно-растительного покрова. Эти изменения обусловлены необходимостью развертывания производственной инфраструктуры, добычи полезных ископаемых, а также складирования отходов производства. Цель работы является изучение степени техногенной нарушенности земель в зоне влияние карьера «Удачный» и определение их состояния.

Для достижения цели перед нами поставлены следующие задачи:

1. Провести исследование почвенного покрова и флоры на участках отвалов карьера «Удачный» и в пределах зоны воздействия Удачнинского горно-обогатительного комбината.

2. Дать оценку текущему положению территорий, подвергшихся антропогенному воздействию и утративших свои первоначальные свойства.

Объектом исследования является Южный отвал карьера «Удачный» как отработанный в настоящее время и готовый к проведению рекультивационных работ.

Район находится в зоне сплошного развития многолетнемерзлых пород, мощность которых колеблется от 400 до 450 м. Ниже залегают отрицательно-температурные породы, содержащие в трещиноватых интервалах холодные высокоминерализованные воды. Глубина оттайки в летний период составляет до 1,5–2,0 м на ненарушенных залесенных участках склонов северной экспозиции и 3 м — южной. В местах, где снят растительный слой или был пожар, вследствие инфильтрации вод в летний период образуются радиационно-инфильтрационные несквозные талики глубиной до 10 м.

При разрушении почвенно-растительного покрова нарушается и мезо- и микрорельеф, изменяется режим снеготаяния и снегоотложения. Это приводит к резкому изменению мерзлотных и гидрологических условий и к развитию термокарста, солифлюкции, эрозии, оврагообразованию.

По геоморфологии район находится в пределах южного склона Анабарской антеклизы, сложенной комплексом карбонатных пород палеозоя, где климат более или менее однороден и отличается резкой континентальностью

Естественные почвы характеризуются повышенным содержанием грубого перегноя органического происхождения, возникшего в результате пирогенных процессов. В связи с этим, содержание гумуса в почвах невысокое, а уровень обогащенности азотом крайне низок. В верхнем горизонте наблюдается повышенное содержание доступных форм фосфора и калия, которое резко снижается с глубиной почвенного профиля. Это является типичной чертой мерзлотных почв данного региона. Почвенный поглощающий комплекс не насыщен основаниями, при этом преобладает кальциево-магниевая составляющая. Таким образом, естественный почвенный покров характеризуется крайне низким уровнем плодородия.

Растительность относится к среднетаежной и северотаежной подзонам таежной зоны, представленной светлохвойными лесами из лиственницы. Северная граница территории также охватывает подзону горнотаежных редколесий. Общая площадь лесов сокращается в направлении с запада на восток, что приводит к увеличению площади болот

Развитие растительности обусловлено суровым резкоконтинентальным климатом, наличием сплошного распространения многолетнемерзлых пород, а также полого-увалистым рельефом водораздела (р. Далдын) с абсолютными отметками 280–450 м

Основным лесообразующим видом является лиственница Гмелина, доля ели незначительна. Леса характеризуются низкими классами бонитета (V–V a-V б), хорошо развитым мохово-лишайниковым покровом под пологом. Древостои имеют низкую сомкнутость (0,2–0,3), деревья отличаются узкой кроной, угнетенным ростом и высоким содержанием сухостоя.

Преобладают мохово-лишайниковые голубично-багульниковые лиственничные редколесья. На междуречьях, сложенных карбонатными породами, встречаются моховые редколесья, занимающие меньшие площади по сравнению с лишайниковыми, располагаясь узкими полосами по мелким эрозионным ложбинкам. В этих местах отмечается более обильный подрост лиственницы.

Поймы рек слабо развиты, в них распространены ивовые и ерниковые сообщества, а также моховые лиственничники в комплексе с заболоченными участками.

В пониженных элементах рельефа выражены процессы заболачивания. Наряду с заболоченными луговыми и лесными сообществами, здесь встречаются типичные болота и кочкарные мари.

Таежные ландшафты характеризуются мозаичностью, что влияет на их способность к самовосстановлению. Наблюдается возрастание неустойчивости природных экосистем к антропогенному воздействию в направлении с запада на восток, что оказывает влияние на процессы формирования почвы и растительности. Однако степень изученности антропогенных нарушений снижается в том же направлении

Первоначальный этап воздействия характеризуется полным уничтожением растительности и почвенного слоя на площадях, отводимых под карьеры, отвалы пустых пород, хвостохранилища и другие промышленные объекты. Это приводит к нарушению естественного рельефа, изменению гидрологического режима и возникновению техногенных форм рельефа.

В дальнейшем, по мере эксплуатации месторождения, происходит прогрессирующее расширение зоны воздействия. Формируются обширные участки с нарушенным почвенным покровом, подверженные эрозии и деградации. Отвалы пустых пород становятся источником пыли и загрязняющих веществ, негативно влияющих на окружающую среду

Влияние промышленного освоения на почвенно-растительный покров проявляется не только в физическом уничтожении, но и в изменении его химического состава. Загрязнение тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими токсичными веществами приводит к угнетению и гибели растительности, а также к снижению плодородия почв

[8]

.

Рисунок 1 - Карта Удачнинского ГОКа в 1998-м году

DOI:10.60797/IRJ.2026.165.48.1

Рисунок 2 - Карта Удачнинского ГОКа 2022-м году

DOI:10.60797/IRJ.2026.165.48.2

По картам Удачнинского ГОКа можно определить увеличение объема добычи полезных ископаемых в Удачнинском ГОКе. Визуально это выражается в расширении границ карьеров «Удачный» и «Зарница», увеличении отвалов пустой породы. Сравнительный анализ карт демонстрирует более интенсивную разработку месторождения и, как следствие, увеличение объемов добываемой алмазоносной руды. С каждым годом объемы промышленности увеличиваются, что, в свою очередь, приводит к росту количества производимых отходов. Учитывая масштабы промышленного производства, становится очевидным, что без комплексного подхода к утилизации и переработке отходов нельзя говорить о стабильном и безопасном будущем для планеты. В частности, актуальность изучения промышленных отходов значительно возрастает в рамках концепции устойчивого развития, которая стремится сбалансировать экономические, экологические и социальные интересы

[13]

.

В целом нарушенные территории Удачнинского промышленного узла характеризуются повышенными концентрациями лития, галия и марганца с коэффициентами концентрации относительно регионального фона 6,6–10; 2,6–7,5; 1,9–3,5 соответственно.

Накопительные ряды по видам нарушенности территории выглядят следующим образом (табл 1):

В целом в почвенном покрове Западной Якутии на уровне токсичных концентраций находятся бор и хром. Участок локального фона характеризуется высокими концентрациями бора, хрома и цинка. Селитебные территории обладают фитотоксичными концентрациями ванадия и существует тенденция к накоплению свинца. Площадки гидрологических скважин характеризуются высокими концентрациями цинка, марганца, хрома и бора. В почво-грунтах бортов хвостохранилищ отмечено высокое содержание цинка, хрома и бора, а также токсичные концентрации ванадия и никеля. В грунтах карьера в фитотоксичных концентрациях находятся талий, хром и ванадий, а так же наблюдается высокое содержание цинка, меди, марганца и бора. В грунтах отвала «Южный» в фитотоксичных концентрациях обнаружены хром, ванадий и бор. Высокими концентрациями обладают кобольт, молибден, галий, цинк, марганец и бериллий. Необходимо отметить, что цинк, свинец, висмут, талий и бериллий — это элементы-токсиканты первого класса опасности.

Объект исследования отвал Южный Удачнинского ГОКа имеет высоту более 70 метров, угол откоса отвала составляет 35–400 (местами 60–700).

На территории района исследования большое распространение получили антропогенные комплексы, как площадного распространения, так линейного и локального воздействия. К площадным антропогенным комплексам относятся селитебные участки, карьеры, отвалы, гари, хвостохранилища и т.д. Линейные антропогенные комплексы — это дороги, линии ЛЭП и газопроводы. Локальные антропогенные комплексы включают территории небольших хозяйств, участки ГРС, котельных и т.д.

Породы отвалов представляют собой крупно-глыбистые горные породы с примесью глины (суглинков). Зарастания отвалов идет медленно, описаны единичные виды растений на более пологих и затененных участках, причем часто лишь на поверхности старых отвалов.

Грунты, слагающие отвал «Южный», характеризуются как средне- и крупнообломочные с размером плохо окатанных частиц от 10 см и более 20 см. В составе грунтов присутствует до 5% глинистого заполнителя. Реакция среды средне-, сильнощелочная. Содержание биогенных элементов по отчету на 2021 году очень низкая, т.е. о преобразовании органики в гуминовые вещества речь пока не идет.

По фондовым материалам Института грунты Южного отвала характеризуются щелочной рН, ближе к подошве отвала и на бровке, там, где существует вероятность попадания песчано-суглинистого материала, реакция среды становится ближе нейтральной. В составе мелкозема определено некоторое количество органики, но т.к. обогащенность азотом очень низкая, то о преобразовании органики в гуминовые вещества речь не идет. Содержание подвижного фосфора очень низкое, а содержание подвижного калия чрезвычайно высокое, что связано с высоким содержанием калия во вмещающих породах и высоко минерализованных рассолах, которыми пропитаны породы. В составе обменных оснований преобладает кальций, но при этом достаточно высокое содержание калия, что говорит о засоленности пород

Биотестирование почв предполагает комплекс экспериментальных мероприятий, которые направлены на проверку ее токсичности. Она выражается в степени воздействия тех или иных отходов/других веществ, содержащихся в почве, на организмы, которые в ней существуют

Таким образом, промышленное освоение территории Удачнинского ГОК оказывает существенное и многоплановое воздействие на поверхность и почвенно-растительный покров, требующее проведения комплекса мероприятий по рекультивации и восстановлению нарушенных земель

[2]

.

Рисунок 3 - Карта ландшафтов Удачнинского ГОКа

DOI:10.60797/IRJ.2026.165.48.4

По карте можно увидеть что, работа Удачнинского ГОКа неуклонно сопровождается формированием деградированных территорий, требующих пристального изучения в рамках экологического контроля и восстановления. Состояние земель, подвергшихся влиянию добычи, напрямую отражает степень воздействия комбината на окружающую среду и сигнализирует о необходимости корректировки технологических процессов и стратегий управления ресурсами.

В процессе извлечения минеральных ресурсов возникают обширные зоны с нарушенным почвенным покровом, представленные эродированными карьерами, отвалами пустой породы и шламохранилищами. Эти земли утрачивают естественную способность к восстановлению, а экосистемы в окрестностях испытывают негативные последствия в виде сокращения видового разнообразия, загрязнения и ухудшения характеристик почвы. Согласно статистическим данным, область деградированных земель, возникших из-за деятельности УГОКа, охватывает значительные пространства, что вызывает серьезную озабоченность в научных и общественных кругах.

Для минимизации негативных последствий промышленного освоения необходимо проведение тщательного экологического мониторинга, включающего в себя регулярные замеры загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, а также почвенного покрова. Полученные данные позволяют своевременно выявлять очаги загрязнения и разрабатывать меры по их устранению.

Важным направлением является разработка и внедрение технологий, направленных на снижение объема отходов производства и повышение степени их переработки. Это позволит уменьшить площадь, занимаемую отвалами пустых пород и хвостохранилищами, а также снизить риск загрязнения окружающей среды. Кроме того, необходимо внедрение эффективных систем пылеподавления и очистки сточных вод

Рекультивация нарушенных земель является неотъемлемой частью процесса промышленного освоения. Она включает в себя комплекс мероприятий, направленных на восстановление плодородия почв и воссоздание растительного покрова. На первом этапе проводится техническая рекультивация, включающая планировку поверхности, создание дренажных систем и внесение органических и минеральных удобрений. На втором этапе осуществляется биологическая рекультивация, заключающаяся в посадке растений, устойчивых к неблагоприятным условиям.

Эффективность рекультивационных мероприятий во многом зависит от правильно подобранного ассортимента растений. Необходимо использовать местные виды, адаптированные к климатическим условиям региона и способные расти на бедных и загрязненных почвах. При этом следует учитывать не только экологические, но и экономические аспекты, выбирая растения, имеющие хозяйственную ценность.

Для создания устойчивого растительного покрова необходимым элементом является плодородный или потенциально плодородный слой. Снятый плодородный верхний слой почвы используется для рекультивации нарушенных земель или улучшения малопродуктивных угодий. Использование его для целей, не связанных с сельским и лесным хозяйством, допускается только в исключительных случаях, при экономической нецелесообразности или отсутствии возможностей его использования для улучшения земель сельскохозяйственного назначения и лесного фонда. Для озеленения и благоустройства территорий населенных пунктов и других целей, не связанных с сельским и лесным хозяйством, преимущественно используются соответствующие санитарно-гигиеническим и экологическим требованиям потенциально-плодородные слои и породы, а также плодородный слой почвы, снимаемый в черте населенных пунктов при проведении строительных и иных работ.

Особое внимание следует уделять разработке и внедрению экологически безопасных технологий добычи и переработки полезных ископаемых. Это предполагает использование альтернативных методов, позволяющих снизить воздействие на окружающую среду, таких как кучное выщелачивание, подземная газификация углей и другие. Важно также учитывать возможность использования возобновляемых источников энергии для обеспечения производственных процессов, что позволит снизить выбросы парниковых газов и других загрязняющих веществ

Для обеспечения эффективного контроля за соблюдением экологических требований необходимо внедрение системы экологического менеджмента на предприятиях, осуществляющих промышленное освоение. Эта система должна включать в себя разработку экологической политики, определение целей и задач в области охраны окружающей среды, а также разработку и внедрение процедур и процессов, направленных на снижение негативного воздействия на окружающую среду. Важным элементом системы экологического менеджмента является проведение регулярных экологических аудитов, позволяющих оценивать эффективность реализованные меры и определение областей для улучшения.

Не менее важным является повышение экологической культуры и ответственности всех участников процесса промышленного освоения. Необходимо проводить обучение и повышение квалификации персонала в области охраны окружающей среды, а также информировать население о проблемах и перспективах экологического развития региона. Важно вовлекать общественность в процесс принятия решений, касающихся промышленного освоения, и учитывать ее мнение при разработке экологических программ и проектов.

В целом, минимизация негативных последствий промышленного освоения требует комплексного подхода, включающего в себя проведение тщательного экологического мониторинга, разработку и внедрение экологически безопасных технологий, рекультивацию нарушенных земель, внедрение системы экологического менеджмента и повышение экологической культуры всех участников процесса. Только при соблюдении этих условий возможно обеспечить устойчивое развитие региона и сохранить окружающую среду для будущих поколений.