Биоиндикационные методы наблюдений как элемент геоэкологического мониторинга зон влияния горнодобывающих предприятий

(на примере Михайловского ГОКа)

И.И. Косинова, М.А. Небольсина, Воронежский государственный университет

Горнодобывающие предприятия являются мощным источником преобразования поверхностных экосистем. Биоиндикационные методы весьма эффективны для оценки данных преобразований. В статье представлены результаты применения биоиндикационных методов для изучения экологической обстановки в зоне влияния Михайловского ГОКа (Курская магнитная аномалия).

Введение Горнодобывающие предприятия являются одним из основных объектов, значительно трансформирующих верхнюю часть литосферы. Как открытые, так и закрытые способы добычи полезных ископаемых кардинально изменяют все компоненты геоэкологической системы. Происходит коренная трансформация рельефа территории с градиентом высот в несколько сотен метров; деградирует почвенный покров, изменяются значения геополей; срабатываются и уничтожаются водоносные горизонты; нарушается естественное напряженное состояние массива, развиваются инженерно-геологические процессы и явления; отмирают малые реки и образуются техногенные поверхностные водотоки и т.п. [2].

Глубокая перестройка верхней части литосферы отражается на состоянии всех экосистем, начиная от растительности и заканчивая человеком. В этой связи объекты горнодобывающего класса являются одним из наиболее значимых при проведении эколого-геологических исследований территории.

Михайловский горнопромышленный район КМА расположен на северо-западе Курской области, занимает площадь около 500 км, приурочен к северной части Среднерусской возвышенности. На его территории разрабатывается Михайловское железорудное месторождение. На базе этого месторождения действует Михайловский ГОК, который является предприятием по добыче и переработке богатых руд, железистых кварцитов.

Комбинат ведет эксплуатацию месторождения открытым способом. Вскрышные породы и железные руды отрабатываются по транспортной системе разработки с внешним отвалообразованием. В настоящее время в состав предприятия входят следующие основные комплексные объекты:

- карьер, в контурах которого разрабатываются богатые руды, окисленные и неокисленные кварциты, вскрышные породы;

- дробильно-сортировочная фабрика;

- дробильно-обогатительный комплекс и фабрика комкования;

- отвалы;

- хвостохранилище;

- объекты железнодорожного, автомобильного транспорта, ремонтного назначения, обслуживающего и вспомогательного назначения, тепловое хозяйство.

В геостуктурном отношении рассматриваемая территория расположена в пределах северо-западной части Воронежской антеклизы, разделяющей Московскую синеклизу и Днепровско-Донецкую впадину. Выделены 2 структурных этажа. Нижний представлен сильнодислоцированными и метаморфизованными породами архея и протерозоя, образующими кристаллический фундамент. Верхний этаж (осадочный чехол) сложен породами палеозоя, мезозоя и кайнозоя (средняя мощность в контуре действующего карьера 400-600 м).

Богатые железные руды приурочены к протерозойскому комплексу пород. Породы раннепротерозойского возраста претерпели низкую степень метаморфизма (фация зеленых сланцев). Кроме того, железистые кварциты испытали значительные изменения, связанные с процессом щелочного метасоматоза. Верхняя часть толщи железистых кварцитов (поздний протерозой) подверглась окислению различной степени.

В пределах рассматриваемого района подземные воды приурочены ко всем возрастным подразделениям осадочного чехла и трещиноватым зонам кристаллического фундамента. Широкий круг дренажных мероприятий, необходимый для обеспечения нормальных условий эксплуатации карьера, способствует существенному изменению режима подземных вод в районе. Система дренажного обеспечения заключаются в поверхностном прибортовом дренаже на технологических горизонтах для приема и сброса вод с последующим отводом системой дренажных канав и перепуском в водосбросные скважины. Понижение уровня грунтовых вод осуществляется как правило системой подземного дренажного комплекса и восстающих скважин.

В результате техногенного воздействия Михайловского ГОКа произошло коренное преобразование ландшафта, появился крупный карьер площадью 12 км2, глубиной 300 м, отвалы вскрышных пород, многие овраги и балки засыпаны вскрышными породами, на крупных балках созданы обширные техногенные водоемы, хвостоханилище на реке Песочной, водоханилище на реке Свапа (Копенковское), система мелких искусственных водоемов на реках Речица, Погарщина, Рясник.

Теория и методика Состояние биоты является индикатором экологического благополучия территории вследствие миграции элементов в системе «горные породы – подземные воды – газы – почва – биота». Под биотой будем понимать совокупность всех живых организмов, включая человека, связанных посредством обмена энергией и питательных веществ в единое целое. Это единое целое есть экологическая пирамида, фундаментом пирамиды являются автотрофные растения, которые трофически связаны с вершиной пирамиды – человеком [3].

Суть тератологического метода заключается в изучении влияния геологической среды на биоту, в частности на растительные организмы, которые в свою очередь являются биоиндикаторами геологической среды. Методика исследований разработана В.М. Захаровым и др. в рамках программы «Биотест» [1].

Растительная биомасса быстро реагирует на различные стрессовые воздействия, на отклонения от оптимума условий существования. Лимитирующие факторы