КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОЧВ В ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНАХ И ПРОГНОЗ ПОСЛЕДСТВИЙ ИХ ТЕХНОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ : КОМПЛЕКСНА ОЦІНКА СТАНУ ГРУНТІВ У ГІРНИЧОДОБУВНИХ РАЙОНАХ І ПРОГНОЗ НАСЛІДКІВ ЇХ ТЕХНОГЕННОЇ ТРАНСФОРМАЦІЇ

Краткое содержание

У вступі визначена науково-прикладна проблема та обгрунтована її актуальність, сформульовані мета, задачі, предмет і об’єкт досліджень, наведена наукова новизна отриманих результатів та їх практичні значення, представлені наукові положення, що виносяться на захист, а також інформація про апробацію результатів дисертації та публікації за її темою.

У першому розділі проаналізовані питання щодо специфіки дослідження грунтів в умовах впливу на них гірничодобувних підприємств. Цей аналіз проводили на прикладі грунтів Дніпропетровської області, надра якої багаті корисними копалинами та експлуатуються вже понад ста років.

Виконаний порівняльний аналіз сучасних підходів до комплексної оцінки впливу виробничої діяльності на довкілля. Надана загальна картина функціонування різних типів гірничих підприємств з аналізом їх здатності до техногенної перебудови грунтів, в тому числі під впливом хімічних факторів. Наведена характеристика забруднення грунтів найбільш поширеними в промислових районах компонентами – важкими металами, нафтою та нафтопродуктами, мінеральними формами азоту, а також поверхнево-активними сполуками з аналізом екологічної небезпеки цієї форми техногенезу.

Обгрунтована необхідність комплексного (системного) підходу до вивчення грунтів в гірничопромислових районах, що вимагає їх дослідження з визначенням рівня техногенного впливу на них підприємств цього профіля, аналізом факторів техногенезу, що спричиняють перебудову грунтів, визначенням реакції цих грунтів на вплив гірничих об’єктів, оцінкою екологічних наслідків цього впливу для самих грунтів та інших компонентів біосфери, які підпорядковані їм згідно з правилами зворотного зв’язку та ін. Вказано, що ці розробки можна використовувати самостійно, а також як теоретичну базу для вирішення задач практичної спрямованості для оцінки рівня екологічної небезпеки трансформації грунтів; при визначенні екологічно обгрунтованих параметрів техногенної дії гірничих об’єктів на грунти суміжних з ними ландшафтів; для прогнозу наслідків техногенної перебудови грунтів під впливом гірничого виробнитва та ін.

Аргументована необхідність додаткової розробки методів оцінки грунтів, які межують з гірничими підприємствами. Вона викликана тим, що оцінка грунтів за традиційними методами не забезпечує її об’єктивний характер, а також формалізацію визначень через суттєві недоліки. Головні серед них – відсутність комплексного підходу, неможливість обліку повторних та комбінованих ефектів, недостатній рівень імовірності та аналіз часткових, а не загальних закономірностей. Тому розробка методів, які дозволять уникнути цих вад є однією з першочергових задач при поліпшенні контролю над екологічною безпекою грунтів в межах впливу гірничих виробництв.

На підставі аналізу відомих наукових праць, а також власного досвіду сформульовані мета і задачі наступних досліджень.

У другому розділі розроблені підходи до створення системи екологічного моніторингу грунтів в гірничих районах, а також структура відповідної бази даних. Особливість цієї системи – її науково-методична основа, яка включає методи комплексної оцінки грунтів та прогнозу наслідків їх техногенної трансформації. При її формуванні була використана також інформація, яку одержали та систематизували за традиційними методами.

Всі необхідні дослідження були проведені на грунтах Дніпропетровської області, де є практично всі основні типи гірничодобувних підприємств України. Проби грунтів відбирали з їх акумулятивного горизонту (шар 20 см) за традиційною методикою в межах створених полігонів (Дніпропетровсько-Дніпродзержинська агломерація – ДДА, Західний Донбас – ЗД, Нікополь-Марганець-Орджонікідзе – НМО, Кривий Ріг-Жовті Води – КР, Перещепіно-Магдалинівка-Царичанка – ПМЦ, фоновий полігон – контроль).

Первинний аналіз грунтів здійснювали в лабораторії фізико-хімічних досліджень Інституту проблем природокористування та екології НАН України за існуючими методами (потенціометричними, спектрофотометричними, ензиматичними, газохроматографічними та аналітичними). З їх допомогою визначали концентрацію (мг/кг грунту) важких металів (Cu, Pb, Zn, Co, Cd, Cr, Ni), нафти і нафтопродуктів, мінеральних форм азоту та синтетичних поверхнево-активних сполук, а також вміст гумуса (%), концентрацію органічних форм вуглецю (%) та елементів живлення (К, Р, N, мг/кг грунту), ємкість катіонного обміну (мг-екв./100 г грунту), активну кислотність (рН, ум. од.), вміст аніонів (Cl^-, SO₄², мг/кг) та активність ферментів (ум. од.) – поліфенолоксидази, пероксидази, дегідрогеназ і каталази, які за міжнародною класифікацією визначають відповідно як КФ 1.10.3.1, КФ 1.11.1.7, КФ 1.1.1, 1.2.1, 1.4.1 та КФ 1.11.1.6. Крім того, для апробації розроблених у роботі методів проводили вивчення агроландшафтів Дніпропетровської області з використанням результатів агрохімічного аналізу грунтів сільгоспугідь, який було виконано в межах обласного екологічного моніторингу.

Результати первинного аналізу грунтів за відомими методами дозволили розрахувати показники першого та другого рівня їх досліджень в межах відповідної системи екологічного моніторингу: коефіцієнти забруднення (накопичення) (С_З) і недостатності (С_Н) для окремих компонентів забруднення, інтегральні (або приведені) коефіцієнти забруднення (С_З) і недостатності (С_Н), коефіцієнти дисбалансу (С_D), інтегральні показники забруднення (ІПЗ), інтегральні показники екологічної напруги (ІПЕН), коефіцієнти аномалії концентрації забруднювачів (К_а), глибину гуміфікації (К_г), сумарні показники забруднення (Z_C), а також питому кількість пилу пилогазової хмари під час масових вибухів при буропідривних роботах.

Всі роботи з первинного аналізу грунтів проводили в 5-7-кратній повторності, а їх результати оброблювали з використанням методів математичної статистики при 95% рівні імовірності. Крім того, в роботі були використані методи ГІС-технології (Surfer for Windows ver. 5,0), експертних оцінок та системного аналізу, а також математичного моделювання, що дозволило перевести екологічний моніторинг грунтів з біоекологічного на геосистемний рівень.