Экологические особенности формирования растительности в зоне влияния карьеров горно-обогатительных комбинатов Южного Урала

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ЮЖНОМ УРАЛЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Южный Урал является старым промышленным районом страны. Исследование промышленности Южного Урала началось одновременно со строительством горных заводов. В 1762 году была написана работа П.И. Рычкова «Топография Оренбургской губернии», в которой впервые дана оценка сырьевых ресурсов южноуральского горнозаводского района, приведены сведения о строительстве заводов (Хохряков и др., 2011).
На Южном Урале получило развитие машиностроение, химическая и нефтехимическая, лесная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная и крупная черная и цветная металлургическая промышленность. Важную роль в промышленном
«Новые технологии в промышленности, науке и образовании» (Оренбург, 2017),
VIII Всероссийской научно-
практической конференции «Научные проблемы использования и охраны природных ресурсов России» (Самара, 2016); Международой научно-практической конференции
международной конференции «Инновационные подходы к обеспечению устойчивого
развития социо – эколого – экономических систем» (Тольятти, 2018),
развитии и формировании экологической обстановки занимают горно-обогатительные комплексы (Тарчевский, 1970; Мосинец, 1981; Чуянов, 1992; Косинова, 1993; Рыбаков, 1998; Назаренко, 2000; Рудский, 2000; Семячков, 2001; Бойков, 2004; Фоминых, 2005; Хохряков и др., 2011; Дребенштедт, 2013; Старикова, 2014; Гильмутдинова, 2017). Приведена характеристика исследуемых объектов: горно-обогатительных комбинатов Челябинской области, Республики Башкортостан и Оренбургской области, раположенных в пределах южноуральского региона. В местах добычи полезных ископаемых формируются особые ландшафтно-геохимические системы – горнопромышленные ландшафты. Техногенная нарушенность естественных ландшафтов и растительного покрова в районах расположения горно-добывающих предприятий охватывает значительные площади. На этих площадях наблюдается обеднение видового состава прежде всего за счет мхов, лишайников, а затем хвойных и лиственных деревьев (Овчинников, 1970; Дончева, 1978; Левин, 1989; Горбунова, 1999; Калабин, 2001; Шерстюк, 2013).
ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ПРИРОДНО-РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ЮЖНОГО УРАЛА
На основе анализа литературных источников представлено физико-географическое описание природных условий и природно-ресурсного потенциала Южного Урала, а также охарактеризовано общее экологическое состояние территории. Изложены сведения о географическом положении, геологическом строении, климате, почвенном покрове,
поверхностных водах и растительном покрове (Башенина, 1947; Колесник, Макунина, 1974; Кисарев, 1979; Клюжина, 1985; Серавкин, 1986; Рукосуев, Ефимов, 1999; Гареев, 2001; Андреева, 2002; Абдрахманов, 2005; Пучков, Дубровская, 2013; Пигорев, 2015).
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1968; 1994; 2010;
Исследование проводилось в 2012-2021 годах в зоне влияния семи горно- обогатительных комбинатов Южного Урала, в состав которых входят: 1-Кыштымский горно-обогатительный комбинат в (г. Кыштым), 2-Томинский горно-обогатительный комбинат (пос. Томино), 3-Учалинский горно-обогатительный комбинат (г.Учалы), 4- Белорецкий горно-обогатительный комбинат «БГРК» (г.Белорецк), 5-Сибайский филиал «Учалинский горно-обогатительный комбинат» (г.Сибай), 6-Гайский горно- обогатительный комбинат (г.Гай), 7-Киембаевский асбестовый горно-обогатительный комбинат (г.Ясный) (Рис. 1).
При проведении научных исследований основным способом организации наблюдений за растительным покровом являлся метод закладки пробных площадей на трансектах.
При изучении объектов пробные площади закладывались по методикам Н.Т. Смирнова (1979) и А.Г. Мошкалева (1988). Размер пробных площадей составлял 10*10 м. На каждом объекте закладывались по 16 пробных площадей на расстоянии 125 м – 5000 м от источника загрязнения. Выбор мест закладки пробных площадей проводился на основании рекогносцировочных обследований территорий карьеров, который включает в себя ознакомление с растениями, произрастающими на исследуемой территории.
Рис. 1. Карта-схема расположения горно-обогатительных комбинатов Южного Урала. 1-Кыштымский горно-обогатительный комбинат в (г. Кыштым);
2-Томинский горно-обогатительный комбинат (пос. Томино);
3-Учалинский горно-обогатительный комбинат (г.Учалы);
4- Белорецкий горно-обогатительный комбинат «БГРК» (г.Белорецк);
5- Сибайский филиал «Учалинский горно-обогатительный комбинат» (г.Сибай); 6-Гайский горно-обогатительный комбинат (г.Гай);
7- Киембаевский асбестовый горно-обогатительный комбинат (г.Ясный).
Также проводился анализ показателей розы ветров – площадки закладывались по направлению наибольшей повторяемости господствующих ветров. Еще одним важным фактором закладки пробных площадей являлась характеристика микрорельефа и ландшафтных особенностей, т.к. не на всех изучаемых объектах место закладки площадей было равнинным, а трансекты пересекались с водными объектами или каменистыми участками.
Подсчет количества и видов растений на пробных площадях производился в течение вегетативного периода (с середины мая до середины сентября). По шкале Браун – Бланке (1964) и с использованием метода экологического доминирования (А.А. Шенников 1966) было подсчитано обилие видов и среднее проективное покрытие.
Полученные данные фиксировали в полевом
журнале.
Для идентефикации растений использовались определители (Горчаковский, 1966;
Куликов, 2010; Вакар, 2012). По результатам полевых работ был подсчитан и проанализирован видовой состав на каждой пробной площади. С использование определения экологической стратегии Раменского – Грайма были выделены виоленты, патиенты и эксплеренты.
Проективное покрытие было определно на глаз по визуальной шкале с 10 градациями:
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100%.
Для оценки степени сходства на изучаемых объектах был вычислен коэффициент Жаккара (коэффициент флористического сходства). Подсчет коэффициента основан на отношении числа общих видов для первого и второго объекта к сумме количества видов на первом и втором объекте с вычетом количества видов, общих для первого и второго объекта. Коэффициент был вычислен по формуле:
К;
где а-количество видов на первом объекте, b- количество видов на втором объекте, c- количество видов, общих для первого и второго объектов.
Графики анализа увеличения площади проективного покрытия и количества видов на пробных площадях были построены с использованием программ STATISTICA 10.0 и MS Excel 2000. Обработка основных материалов в камеральный период проведена с использованием программы MS Excel 2000. Для отображения пробных площадей на карте использовались программы STATISTICA 10.0 и MapInfo MapBasic.
С целью проверки гипотезы STATISTICA 10.0
В ходе работ на исследуемых объектах нами были выделены специфические виды, встречающиеся только вблизи определенных горно-обогатительных комбинатов, виды, относящиеся к лекарственным и охраняемым растениям, инвазивные виды.
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ И ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ
В данной главе проанализированы результаты многолетних исследований по каждому из семи комбинатов. Эколого-флористический анализ растительного покрова на территории горно-обогатительных комбинатов позволил оценить распределение количества растений, в том числе и древесных видов, на расстоянии от 125 метров от источника загрязнения окружающей среды до 5000 метров, а также рассмотреть изменение площади проективного покрытия (рис. 1,2).
На графике показано, что резкое увеличение видов растений происходит на расстоянии 500 м от карьера. Проективное покрытие увеличивается на расстоянии 600 м от карьера и практически на всех объектах досигает наивысшего показателя – 100%, За исключением Сибайского филала «УГОК». Здесь увеличение проективного покрытия достигает максимум 50%.
На территории горно-обогатительного комбината г. Кыштым преобладают сосновые леса со значительной долей других хвойных и лиственных деревьев: береза, сосна, вяз. Богата и разнообразна и травянистая растительность, наиболее часто встречаются: клевер, молочай, подорожник, полынь, чертополох, щавель и др. Доминирующими являлись виды: Betula pendula (375 м – 5000 м), Ulmus laevis (375 м – 5000 м), Picea obovata (375 м – 5000 м), Ligustrum vulgare (375 м – 5000 м), Potentilla anserina (375 м – 5000 м), Trifolium montanum (375 м – 5000 м), Arctium lappa (до 5000 м), Linaria vulgaris (до 5000 м), Elytrigia repens (700 м – 5000 м), Achillea millefolium (500 м- 5000 м).
о статистической значимости двух и более
переменных был применен корреляционный анализ (вычислен при помощи программ
MS Excel 2000,
), который показывает зависимость одного фактора от
другого.
По литературным данным (Горчаковский, 1966; Колесник, 1968; Миркин,
Наумова, 2001) проведен анализ соотношения общего количества видов на естественных ненарушенных хозяйственной деятельностью территориях – в зонах экологического
оптимума, к обнаруженному количеству видов на деградированных участках.
Рис. 1. Особенности формирования растительности по мере удаления от источника загрязнения
.
Рис. 2. Изменение площади проективного покрытия нарушенных территорий по мере удаления от источника загрязнения.
Показано распространение видового и количественного состава растений, в том числе и древесных пород, на расстоянии от 125 метров от источника загрязнения окружающей среды до 5000 метров.
Для территории Томинского горно-обогатительного комбината характерны лугово-степные ценозы, березовые, осиново-березовые и сосновые боры, остепененные луга и участки злаковых степей. Доминирующими являлись виды: Betula pendula (250 м- 5000 м), Tilia cordata (850 м- 5000 м), Populus tremula (до 5000 м), Astragalus helmii (850 м – 5000 м), Petasites radiatus (до 5000 м), Cypripedium calceolus (850 м – 5000 м), Convolvulus arvensis (2000 м – 5000 м), Trifolium montanum (до 3000 м), Stipa pennata (250 м – 5000 м), Potentilla anserina (до 5000 м), Vincetoxicum hirundinaria (850 м – 5000 м), Erigeron podolicus (до 5000 м), Euphorbia virgata (735 м – 5000 м), Plantago stepposa kuprian (до 5000 м), Artemisia absinthium (до 5000 м), Eryngium planum (850 м – 5000 м), Achillea millefolium (до 5000 м), Cichorium intybus (125 м – 5000 м), Carduus acanthoides (735 м – 5000 м), Rumex confertus (до 5000 м).
Наиболее распространенными видами на территории горно-обогатительного комбината г. Учалы являлись: Betula pendula (850 м – 5000 м), Ulmus laevis (1400 м – 5000 м), Alnus glutinosa (375 м – 5000 м), Petasites radiatus (125 м – 5000 м), Cirsium setosum (850 м – 5000 м), Bistorta officinalis (125 м – 2500 м), Trifolium montanum (125 м – 2000 м), Alnus glutinosa (до 2500), Rhodiola rosea (850 м – 5000 м).
Для территории горно-обогатительного комбината г. Белорецк характерны следующие виды: Ligustrum vulgare (850 м – 5000 м), Rosa majalis (2500 м – 5000 м), Centaurea sibirica (850 м – 5000 м), Anemonastrum biarmiense, Vicia cracca, Fragaria vesca (1000 м – 5000 м), Bistorta officinalis (до 5000 м), Trifolium montanum (до 5000 м), Trollius europaeus (1000 м – 5000 м), Potentilla anserina (до 3400 м), Arctium lappa (до 5000 м), Linaria vulgaris (375 м – 5000 м), Taraxacum officinale (до 3400 м), Sonchus arvensis (до 850 м), Artemisia vulgaris (4600 м – 5000 м), Achillea millefolium (до 4200 м), Carduus acanthoides (до 5000 м), Asperula petraea (2000 м – 4600 м).
На территории горно-обогатительного комбината г. Сибай распространенными видами являлись: Ulmus laevis (до 5000 м), Rosa majalis (700 м – 5000 м), Ledum palustre (375 м – 5000 м), Ligustrum vulgare (до 5000 м), Convolvulus arvensis (1000 м – 5000 м), Vicia cracca (до 3000 м), Scorzonera austriaca (до 3000 м), Knautia arvensis (125 м – 3000 м), Euphorbia virgata (до 5000 м), Nonea rossica (до 5000 м), Artemisia vulgaris (850 м – 5000 м), Achillea millefolium (850 м – 5000 м), Setaria pumila (1000 м – 5000 м).
Анализ растительного покрова пробных площадей показал, что на территории горно-обогатительного комбината г. Гай доминирующими видами являлись: Acer negundoo (до 5000 м), Populus balsamifera (до 5000 м), Ligustrum vulgare (125 м – 5000 м), Cotoneaster melanocarpus (375 м – 5000 м), Cirsium setosum (до 3000 м), Crataegus laevigata (1000 м – 5000 м), Convolvulus arvensis (850 м – 5000 м), Inula hirta (до 5000 м), Potentilla argentea (850 м – 5000 м), Arctium lappa (до 5000 м), Euphorbia virgata (125 м – 5000 м), Nonea rossica (850 м – 5000 м), Tanacetum vulgare (до 5000 м), Artemisia absinthium (850 м – 5000 м), Crepis tectorum (3400 м – 5000 м), Phleum pratens (850 м – 5000 м), Achillea millefolium (125 м – 4600 м), Cyclachaena xanthiifolia (до 5000 м), Cichorium intybus (до 5000 м), Carduus acanthoides (до 5000 м), Setaria pumila (375 м – 5000 м), Pilosella officinarum (4600 м – 5000 м).
На территории горно-обогатительного комбината в г. Ясный доминирующими видами являлись: Ulmus laevis (125 м – 5000 м), Populus balsamifera (до 5000 м), Pimpinella saxifraga (850 м – 5000 м), Cirsium setosum (125 м – 5000 м), Convolvulus arvensis (850 м – 5000 м), Dianthus campestris (до 5000 м), Sonchus arvensis (до 5000 м), Sonchus asper (4600 м – 5000 м), Artemisia absinthium (до 5000 м), Artemisia vulgaris (850 м – 5000 м), Rhodiola rosea (850 м – 3400 м), Eryngium planum (125 м – 5000 м), Cichorium intybus (до 2500 м), Setaria pumila (до 5000 м).
В ходе работ на исследуемых объектах нами были выделены специфические виды, встречающиеся только вблизи определенных горно-обогатительных комбинатов:
 Кыштымский горно-обогатительный комбинат – Plantago lanceolata (700 м – 3000 м).
 Томинский горно-обогатительный комбинат – Tilia cordata (850 м – 3000 м), Cotoneaster lucidus (850 м – 3000 м), Althaea officinalis (1000 м – 9000 м), Aulacospermum multifidum (850 м – 3000 м), Heracleum sibiricum (850 м – 3000 м), Stachys officinalis (1400 м – 2500 м), Thalictrum simplex (850 м – 3000 м), Cypripedium guttatum (850 м – 5000 м), Veronica chamaedrys (850 м – 3000 м), Epipactis palustris (850 м – 3000 м), Stipa pennata (250 м – 5000 м), Rubus saxatilis (1000 м – 1400 м), Allium nutans (2500 м – 3000 м), Lupinus albus (3000 м – 3400 м), Medicago falcata (3800 м – 4200 м), Erigeron podolicus (250 м – 5000 м).
 Учалинский горно-обогатительный комбинат – Astragalus helmii (от 1000 м до 2000 м), Archangelica officinalis (2000 м – 2500 м), Solidago virgaurea (850 м – 2500 м), Hedysarum alpinum (3400 м – 5000 м), Anacetum kittaryanum (от 3000 м до 5000 м), Lathyrus vernus (3400 м – 5000 м).
 Белорецкий горно-обогатительный комбинат – Astragalus danicus (от 4200 м до 5000 м), Cirsium arvense (850 м – 5000 м), Anemonastrum biarmiense (1000 м – 5000 м), Conioselinum tataricum (1000 м – 5000 м).
 Сибайский филиал «Учалинского огорно-обогатительного комбината» – Inula germanica (1000 м – 4600 м).
 Гайский горно-обогатительный комбинат – Crataegus laevigata (от 1000 м до 5000 м), Phalaris arundinacea (125 м – 700 м), Hieracium vulgatum (4600 м – 5000 м).
 Киембаевский горно-обогатительный комбинат – Melilotus albus (4200 м – 5000 м).
Были выделены виды, которые относятся к лекарственным, охраняемым и адвентивным растениям: Tilia cordata, Sorbus aucuparia, Crataegus laevigata, Prunus fruticosa, Rosa majalis, Althaea officinalis, Ledum palustre, Cypripedium guttatum, Inula hirta, Epipactis palustris, Archangelica officinalis, Hypericum maculatum, Allium nutans, Artemisia absinthium, Agrimonia pilosa, Crepis tectorum, Carum carvi, Achillea millefolium, Oberna behen, Cichorium intybus.
На изучаемых объектах было подсчитано общее количество видов растений. Для более глубокого анализа видового богатства был вычислен коэффициент флористического сходства между объектами по формуле П. Жаккара (1901) г. (табл. 1). Также были выделены специфические виды, встречающиеся только на определенном объекте, и виды, которые относятся к лекарственным и охраняемым видам растений (Табл. 2).
Проведенный анализ показал, что специфические виды встречаются, в среднем, на расстоянии от 1000 м и далее от источника загрязнения (Кыштымский, Томинский, Сибайский горно-обогатительные комбинаты), а на некоторых – на расстоянии более 2000 м (Учалинский, Белорецкий, Гайский, Киембаевский горно-обогатительные комбинаты).
No
1 2 3 4
5 6 7
Таблица 1 Коэффициент флористического сходства Жаккара (1901) для видов, произрастающих в
зоне влияния горно-обогатительных комбинатов
Коэффициент флористического сходства
Жаккара, в %
Наименование исследуемых объектов
Кыштымский ГОК
Учалинский ГОК
1500
Томинский ГОК
1680
55(3,3)
Белорецкий ГОК «БГРК»
54(3,2)
Сибайский филиал «Учалинский ГОК»
Гайский ГОК
1610
48(3)
Киембаевский ГОК
40(2,5)
31 (2,1) 69 (4,6)
37(2,2)
– 20,5 21,1 30,8 20,5 – 24 25,5 21,1 24 – 26,7 30,8 25,5 26,7 –
36 27,7 24,3 37,9
27,4 33 21,2 41,7
36 27,4 29,1 27,7 33 23,9 24,3 21,2 26,7 37,9 41,7 38,2
– 41,7 42,6
41,7 – 61,0
29,1 23,9 26,7 38,2
* – данные о видовом разнообразии представлены на основе анализа литературы (Куликов, 2005; Савин,
2009 Наумова, Миркин, 2011)
42,6 61,0 –
12
Общее количество видов для данной природной зоны*, шт
Количество видов на исследуемом объекте, шт. (%)
Кыштымский ГОК
Томинский ГОК
Учалинский ГОК
Белорецкий ГОК «БГРК»
Сибайский филиал «Учалинский ГОК»
Гайский ГОК
Киембаевский асбестовый ГОК

Таблица 2 Виды растений по групповой принадлежности, встречающиеся на исследуемых объектах (%)
Наименование исследуемых объектов
Кыштымский ГОК
32,3
3,2
25,8
нет
32,3
нет
Томинский ГОК
29,0
24,6
31,9
4,4
14,5
7,3
Учалинский ГОК
16,4
10,9
29,1
нет
9,1
1,8
Белорецкий ГОК «БГРК»
35,2
9,3
29,6
нет
24,1
3,7
Сибайский филиал «Учалинский ГОК»
Гайский ГОК
45,8
6,3
22,9
нет
25,0
10,4
Киембаевский ГОК
35,0
2,5
20,0
нет
27,5
5,0
No
1 2 3 4
5 6 7
37,8
2,7
27,0
2,7
18,2
2,7
12,9 14,5 12,7 13,0 18,9
13,0
17,5 * – в данном случае, и далее по тексту, под термином «спецефические» понимаются виды, которые
встречаются только на исследуемом объекте.
Лесостепная зона Горно-лесная зона Степная зона
Были выделены виды, которые относятся к лекарственным, охраняемым и адвентивным растениям: липа сердцелистная (Tilia cordata Mill), рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.) боярышник обыкновенный (Crataegus laevigata (Poir) Dc.), вишня степная (Prunus fruticosa Pall.), роза майская (шиповник) (Rosa majalis Herrm), алтей лекарственный (Althaea officinalis L.), багульник болотный (Ledum palustre L.), венерин башмачок пятнистый (Cypripedium guttatum Sw), девясил шершавый (Inula hirta L.), дремлик болотный (Epipactis palustris L.), дягиль лекарственный (Archangelica officinalis Hoffm), зверобой пятнистый (Hypericum maculatum Ggants), лук поникающий (Allium nutans L.), полынь горькая (Artemisia absinthium L.), репешок волосистый (Agrimonia pilosa Ledeb), скерда кровельная (Crepis tectorum L.), тмин обыкновенный (Carum carvi L.), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), хлопушка обыкновенная (Oberna behen (L.) Ikonn.) цикорий обыкновенный (Cichorium intybus L.).
Лекарственные виды также имеют различный характер произрастания в зависимости от исследуемого горно-обогатительного комбината. В зоне влияния Кыштымского, Томинского и Сибайского горно-обогатительных комбинатов зарастание происходит на расстоянии 500 – 700 м от источника загрязнения. Вблизи Гайского и Киембаевского горно-обогатительных комбинатов их наличие отмечается на расстоянии 1000 м от ситочника загрязнения. На территории Учалинского и Белорецкого горно- обогатительных комбинатов зарастание лекарственными видами происходит на расстоянии 2500 м от источника загрязнения. Некоторые лекарственные виды растений являются биоиндикаторами загрязнения окружающей среды (одуванчик лекарственный (Taráxacum officinále), помимо этого лекарственные растения являются сырьем для фармокологических компаний для изготовления лекарственных препратов, а также применяются населением в лечебных целях.
Доминантные виды, %
Специфические виды*, %
Виды – аборигены, %
Охраняемые виды,%
Лекарственные виды, %
Адвентивные виды, %
Инвазивные виды, %

Рис. 3. Хронологическая характеристика карьеров исследуемых объектов
Наибольшее количество специфических видов произрастает вблизи Томинского горно-обогатительного комбината. Наименьший показатель флористического сходства показан для Кыштымского горно-обогатительного комбината и для Киембаевского горно-обогатительного комбината. Это можно объяснить длительностью ведения добывающей деятельности: Кыштымский горно-обогатительный комбинат ведет добычу с 1940, а Киембаевский горно-обогатительный комбинат с 1966 года и период активной добычи на данных карьера значительно выше/
Большую долю занимают доминантные виды, которые адаптировались к условиям обитания. Охраняемые виды растений сохранились лишь вблизи Томинского горно-обогатительного комбината и Сибайского филиала «Учалинского горно- обогатительного комбината».
Анализ видового разнообразия травянистых и кустарниковых видов с позиции определения групп экологических стратегий позволил определеить соотношение виолентов, патиентов и эксплерентов по Раменскому-Грайму (Миркин, 2003) (табл. 3).
На основе данных таблицы был построен график, который показывает долю присутствия эксплерентов, виолентов и патиентов на исследуемой территории (рис. 4,5). На всех графиках отмечено, что наибольший показатель численности имеют представители эксплерентов. Виоленты и патиенты встречаются значительно реже, при
этом в зоне влияния Учалинскоого горно-обогатительного комбината патиенты отсутствуют. На остальных исследуемых объектах отмечено незначительное присутсвие эксплерентов – от 2% до 6% от общего видового разнообразия. Патиенты имеют также незначительную долю – 5-15%.
Также показано преобладание рудеральных видов растений на всей исследуемой территории. На обьектах Белорецкого, Сибайского, Кыштымского и Учалинского горно- обогатительных комбинатов количество эксплерентов достигает 70 – 90 % от общего числа. Такое преобладание связано с тем, что перечисленные карьеры, имеют больший, по сравнению с другими, период активной добычи. Рудеральные формы приспособились к экологическим условиям и в процессе самозарастания занимают обширные ареалы. Постепенно вытесняя эксплерентов и патиентов.
На количество рудеральных представителей также влияет продукт добычи: на территории Кыштымского ГОКа рудеральные виды наименее распространены, в сравнении с другими карьерами, т.к. здесь ведут добычу наименее токсичных пород – кварцевую руду. Установлено, что на территории карьера Гайского месторождения увеличена доля патиентов, а в зоне влияния карьера Кыштымского ГОКа – доля виолентов составляет 6 и 23% соответственно.
Таблица 3 Типы экологических стратегий видов (по Раменскому-Грайму, 1935)
No
Тип стратегии по Раменскому-Грайму (1935), %
виолент, конкуренты (К)
эксплерент,
рудералы (R)
патиент, стресс- толеранты (S)
Объекты в градиенте «север-юг»
общее количество видов
31 23 69 13
55 13 54 7
37 11
48 13 40 10
1 Кыштымский ГОК
2 Томинский ГОК
3 Учалинский ГОК
4 Белорецкий ГОК «БГРК»
Сибайский филиал
5 «Учалинский ГОК»
6 Гайский ГОК
7 Киембаевский ГОК
74 3 84 3
87 0 89 4
86 3
81 6 88 2
Рис. 4. Распределение растительности, произрастающей в зоне влияния горно- обогатительных комбинатов, по типам экологических стратегий (согласно классификации Раменского-Грайма, 1935)
Проанализировав данные таблиц 1 и 3, можно сделать заключение о том, что в зоне влияния Кыштымского Учалинского, Сибайского, Белорецкого, Гайского и Киембаевского горно-обогатительных комбинатов низкий показатель количества специфических и охраняемых видов растений, который связан с длительным периодом добычи природных ресурсов.
На изучаемых объектах было подсчитано общее количество видов растений. Доминирующими видами на всех исследуемых объектах являлись: береза повислая (Betula pendula Roth), вяз гладкий (Ulmus laevis Pall.), ель обыкновенная (Picea abies (L.) H.Karst.), бирючина обыкновенная (Ligustrum vulgare L.), роза майская (шиповник) (Rosa majalis Herrm.), багульник болотный (Ledum palustre L.), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.), горошек мышиный (Vicia cracca L.), клевер горный (Trifolium montanum L.), козелец Рупрехта (Scorzonera austriaca Willd.), короставник полевой (Knautia arvensis (L.) Coult.), лапчатка гусиная (Potentilla anserina L.), лопух большой (Arctium lappa L.), льнянка обыкновенная (Linaria vulgaris Mill.), молочай прутьевидный (Euphorbia virgata L.), нонея русская (Nonea rossica (L.), полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris L.), пырей ползучий (Elytrigia repens (L.), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), щетинник низкий (Setaria pumila (Poir.).
Рис. 5. Доля групп стратегии (согласно классификации Раменского-Грайма, 1935), присутствующих на исследуемой территории.
Для определенного ландшафта характерны различные этапы зарастания в зависимости от экологических и природных условий. Рассмотрим основные этапы ренатурализации карьеров горно-обгатительных комбинатов Южного Урала (рис. 6).
Первые 5-6 лет растения с широким диапазоном толерантности (рудералы) вытесняют присутствующие растения и занимают территорию
в последующие 5-8 лет формируются многовидовое сообщество растений (30…40 видов), в котором заметно проявляются зональные черты и складывается многоярусная структура биоценозов
после 10-12 лет начинает преобладать дифференциация видового состава, господство переходит к многолетникам, создается устойчивый растительный покров с выраженной ярусностью, хорошо прослеживается сезонная динамика.
Рис. 6. Этапы зарастания карьеров (Ерошенко, 2004)
ГЛАВА 5. ПУТИ ОПТИМИЗАЦИИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОАНИЯ И ОХРАНЫ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА
В данной главе подробно рассматриваются методы снижения негативного воздействия на каждом горно-обогатительном комбинате.
В качестве основного метода восстановления ландшафта чаще всего рассматривается посадка стойких и неприхотливых культур, произрастание которых приводит в ограниченные сроки к формированию почвенного покрова и ограничению миграции экотоксикантов.
Для сохранения экологической безопасности на территории Кыштымского горно- обогатительного комбината наиболее оптимальным является биологический метод, который предусматривает посадку деревьев хвойных пород.
На территории железорудных карьеров (Кыштымский ГОК, Белорецкий ГОК), сложенных лессовидными суглинками и супесями, процессы самозаростания протекают более интенсивно.
На территории карьера Томинского горно-обогатительного комбината в целях сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу при разработке карьера
предусматривается комплекс следующих мероприятий:
 пылеподавление за счет орошения водой экскаваторных забоев, дорог и рабочей
поверхности отвалов в период с положительнойтемпературой воздуха (эффективность пылеподавления – до 70%);
 применение буровых станков, оснащенных системами пылеподавления;
 оснащение автосамосвалов нейтрализаторами для сокращения выбросов продуктов сгорания дизельного топлива;
 оснащение вспомогательных производств пылеулавливающими устройствами и укрытиями;
 озеленение отвалов с целью предотвращения пылевыделения.
На территории карьера Учалинского горно-обогатительного комбината и Сибайского филиала «Учалинский горно-обогатительный комбинат» ведутся работы по
обеспечению эффективной работы действующих очистных сооружений на обоих промплощадках. Наиболее рациональным является биологический метод, предусматривающий посадку на прилегающей территории карьеров древесных культур.
При разработке метода снижения негативного воздействия на окружающую среду для территории карьера Белорецкого горно-обогатительного комбината применим метод буровых станков с сухим и мокрым пылеподавлением, который снижает пылевые выбросы в атмосферу и приводит к снижению оседания пылевых частиц на растительном покрове.
Для карьера Гайского горно-обогатительного комбината создана и функционирует система экологического мониторинга, включающая оперативный контроль, паспортизацию и оценку состояния всех стационарных и передвижных источников загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, отходов производства, санитарно-гигиенические условия труда. На данном этапе необходимо
проводить ежегодное засеивание территорий древесными породами и создание лесополос, которые будут сдерживать распространение пылевых частиц.
ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. На основании оценки состояния растительности проведена экологическая инвентаризация флоры вблизи карьеров Южного урала, составлен аннотированный таксономический список видов флоры. Установлено, что на территории Кыштымского горно-обогатительного комбината произрастает 31 вид растений, Томинского горно- обогатительного комбината – 69 видов, Учалинского горно-обогатительного комбината – 55 видов, Белорецкого горно-обогатительного комбината – 54 вида, Сибайского филиала «Учалинский горно-обогатительный комбинат» – 37 видов, Гайского горно- обогатительного комбината – 48 видов, Киембаевского горно-обогатительного комбината – 40 видов.
2. На территории карьеров Южного Урала процесс естественной ренатурализация происходит за счет рудеральных форм растительности.
Выявлено увеличение количества видов растений при удалении от источника загрязнения окружающей среды, что сопряжено с успешным зарастанием и увеличением площади проективного покрытия. На расстоянии 125 метров площадь проективного покрытия составляет в среднем 30%, на расстоянии 3000 метров проективное покрытие составляет в среднем 60%, а на расстоянии 5000 метров площадь проективного покрытия увеличивается до 90% и более. При этом установлено, что в зарастании нарушенных территорий вблизи карьеров принимает участие не более 5% видов, от общего количества флористического состава Южного Урала.
3. Коэффициент флористического сходства Жаккара между исследуемыми горно- обогатительными комбинатами, показал относительно низкое сходство между объектами степной, лесостепной и горно-лесной зоны: 21% – 43% для разных объектов, что объясняется спецификой производства. Наибольший показатель специфических видов был отмечен на территории Томинского горно-обогатительного комбината и составил 25%. Наименьший показатель, характеризующий наличие специфических видов отмечается для территории Киембаевского горно-обогатительного комбината – 2,5%.
4. Анализ динамики флористического состава показал степень влияния горно- обогатительных комбинатов на состояние флоры. Значительную долю занимают эксплеренты (74-89%), которые адаптировались к условиям произрастания и являются преобладающими на исследуемой территории. Растения, занесенные в Красную книгу
Челябинской области и Республики Башкортостан, сохранились лишь на территории Томинского горно-обогатительного комбината – 3 вида (венерин башмачок пятнистый (Cypripedium guttatum Sw), дремлик болотный (Epipactis palustris), лук поникающий (Allium nutans) и на территории Сибайского филиала «Учалинского горно- обогатительного комбината» – 1 вид (багульник болотный (Ledum palustre).
5. Предложенная система рекомендаций по улучшению экологической обстановки на территории санитарно-защитных зон горно-обогатительных комбинатов Южного Урала, включает в себя мероприятия по фиторемидиации и предусматривает создание насаждений с использованием древесных растений: Betula pendula, Picea obovata, Populus balsamifera, Pinus sylvestris, Larix sukaczewii.
6. Система фитомониторинга должна включать в себя оценку динамики изменения общего проективного покрытия, а также степени участия патиентов и виолентов в процессе ренатурализации прилегающей территории. Увеличение данных параметров может свидетельствовать о темпах и эффективности восстановления нарушенных земель.