Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2020, № 1, стр. 22-27

ВВЕДЕНИЕ

История и судьба г. Соликамск, даже судя по его названию, неразрывно связана с Верхнекамским месторождением калийно-магниевых солей (ВКМКС). К природно-географическим особенностям ВКМКС в первую очередь относится гидрогеологическая специфика Предуральского сложного бассейна блоково-пластовых вод. В пределах ВКМКС выделяют два гидрогеологических этажа, разделенных соляной толщей – водоупором. Вся надсолевая толща насыщена водой. Водоносные комплексы слабо изолированы друг от друга, имея гидравлическую связь между собой и с поверхностными водами [1–3]. Истечение рассолов происходит в виде увлажнения стенок выработок, капежей, высачивания, различных форм высаливания [4, 5]. Для полновесной геоэкологической оценки горнопромышленного района необходимо комплексное и детальное изучение гидрологических и гидрогеологических условий территории, моделирование поверхностного стока в зависимости от современных деформаций земной поверхности [7, 8]. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых приводит к образованию на земной поверхности трещин, провалов и прогибов, заболачиванию и созданию отвалов пустых пород [6, 9]. Для калийного производства специфично накопление значительного количества отходов (легкорастворимые хлориды K, Na и Mg с примесями микроэлементов – Sr, Mn, Ni, Co, Cr, Zn и др.) в шламохранилищах и солеотвалах [10]. Наиболее полные и детальные результаты геолого-экологических исследований 1993–2000 гг. отображены на эколого-геохимической карте ВКМКС в масштабе 1:50 000 [10], где особо отмечена геохимическая неустойчивость пойменных ландшафтов Прикамья, обусловленная возникновением и исчезновением геохимических барьеров. По данным аэрофотоснимков и вертикального электрического зондирования выделены ареалы поверхностного и глубинного засоления. На гидрогеохимической карте территории г. Соликамска (масштаб 1:50 000) приводится оценка инженерно-геологических условий, выделены области распространения разных типов подземных вод (по преобладающим анионам), степень их минерализации в скважинах и гидроизопьезы терригенно-карбонатной толщи [10, 13]. Утверждается, что техногенная нагрузка действующих предприятий на геологическую среду будет в дальнейшем возрастать, что может привести к значительному загрязнению пресных питьевых подземных вод и способствовать активизации различных опасных геологических процессов, усугубляя неблагоприятную экологическую ситуацию в районе [13, с. 71].

Очевидна необходимость особого внимания к источникам загрязнения гидросферы – солеотвалам, являющимся объектами накопленного вреда окружающей среде (ОНВ) (рис. 1).

Рис. 1.

Зона ООПТ местного значения “Охраняемый ландшафт “Родниковское болото” в кадастровом квартале 59:10:0501006 (выделенный полигон). Пунктиром показан техногенный водный объект, питаемый поверхностным стоком (стрелки) с солеотвала. Слева вверху – кадастровые сведения об ООПТ. Источник – публичная кадастровая карта – URL: http://pkk5.rosreestr.ru.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

На основе методов экспресс-анализа геоэкологической ситуации на основе открытых данных (сведений ЕГРН и публичной кадастровой карты (ПКК – URL: http://pkk5.rosreestr.ru), а также возможностей сервиса “Google Планета Земля”) предлагаются методы комплексной оценки негативного воздействия загрязненных земель на природные территории, при этом производится анализ сведений ЕГРН, баланса земель и оценки динамики изменения средоформирующего потенциала территории [13]. Анализ рекомендуется осуществлять на единой картографической основе путем интеграции геоэкологических исследований и данных дистанционного зондирования Земли.

Анализ сведений ПКК показал, что на значительной части территории земельно-правовые отношения не оформлены, а многие сведения о виде разрешенного использования земельных участков устарели или не соответствуют введенному в 2015 г. Классификатору¹¹ .

В комплексной оценке негативного воздействия солеотвалов необходимо учитывать, что они являются не только источниками загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных стоков и подземных вод, но и дополнительной нагрузки на массивы горных пород (см. рис. 1). Предлагаемые методы расчета ориентировочной массы дополнительной нагрузки солеотвала основываются на использовании формулы оценки объема V и массы P для блюдцеобразных форм рельефа [12] и ресурсов Google Планета Земля, позволяющих измерить необходимые параметры. Так, минимальные оценки масс солеотвалов составляют: в кадастровом квартале 59:10:0501003 СКРУ-1 ~15 млн т; в кадастровом квартале 59:10:0501005 СКРУ-2 ~30 млн т.

В квартале 59:10:0501001 “Б” долины Камы земельные участки с оформленными земельно-имущественными отношениями составляют не более 46%. В качестве зон с особыми условиями использования территории присутствуют защитная зона Камского водохранилища и санитарно-защитная зона (СЗЗ) Соликамского магниевого завода и порта ОАО “Уралкалий”. В целом территория квартала, изначально представленная геохимически неустойчивым пойменным ландшафтом, уже в конце 1990-х годов стала интенсивно расчлененным рельефом типа “badlands”. Здесь выделены ареалы поверхностного и глубинного засоления почв, геохимические аномалии элементов с концентрацией выше 4 ПДК, изолинии суммарного показателя загрязнения среды в 3 ПДК по спектру загрязняющих химических элементов (V, Cu, Ni, Co Pb, Zn, Mo, Be) и точечные литохимические аномалии (Mn, Ni, Pb, Sr). Анализ подземных вод загрязнения среды в 3 ПДК по спектру загрязняющих химических элементов, показывает их хлоридный, в единичном случае – сульфатно-хлоридный тип, степень минерализации определена по скважинам в г/дм³: 1 – солоноватые (1–10), 2 – соленые (10–35) и 1 – рассолы (от 35 до 300)^22,33.

Данные дистанционного зондирования Land Cover показали полное отсутствие растительного покрова (index Bare Land)⁴⁴, четко заметное на космическом снимке, где присутствует цветная неестественная окраска земли и пруда-отстойника. Здесь изначально пойменный лугово-кустарниковый ландшафт в результате длительного воздействия, связанного с процессами засоления, превратился в деградированные земли с полной потерей средоформирующего потенциала [11]. Это позволяет отнести всю территорию квартала к нарушенным землям. Однако официально в качестве нарушенных земель могут считаться только учтенные земельные участки (под шламохранилищами и магниевым заводом)! В кадастровом квартале 59:10:0501006, смежном с солеотвалом СКРУ-2, располагается ООПТ местного значения охраняемый ландшафт “Родниковское болото” (см. рис. 1) с не определенными пока границами. Экспресс-анализ геоэкологической ситуации позволяет заметить деградацию пойменного ландшафта в северной части ООПТ. На картах 2000 г. здесь присутствовало большое болото, в которое с востока впадала р. Поповка, а в настоящее время выделяется водный объект в окружении земель без растительности. Поскольку на космических снимках цвет воды и прибрежных земель имеет неестественные оттенки, которые резко изменяются в зависимости от времени года, можно предположить техногенную природу данного водного объекта, за последние годы ставшего приемником загрязненного стока с солеотвала.

Используя исторические снимки сервиса Электронная Земля, отмечено, что прирост массы солеотвала за последние годы (прирост площади – на 20%) соразмерен росту площади водного объекта (15%) и практически аналогичен росту площади прибрежных земель без растительности. В оценке загрязнения поверхностного стока с поверхности солеотвала необходимо построение модели поверхностного стока на основе цифровой модели рельефа [14]. Результаты моделирования позволяют сделать аналитические оценки характера стока с солеотвала и оценки значимости объема стока с солеотвала в объеме стока р. Поповка. Наиболее интересная публикация моделирования загрязнения почвы, поверхностного стока, подземных вод и грунтов в окружении солеотвала [6] рассматривает несколько сценариев загрязнения в зависимости от свойств подстилающих пород и скоростей инфильтрации поверхностных вод в опорные горизонты. Такой подход позволяет строить трехмерную временную модель загрязнения и производить обоснованные расчетно-аналитические оценки ущерба от солеотвала. Методически правомерно осуществлять исчисление размера накопленного вреда окружающей среде по результатам геоэкологических исследований с учетом технологических особенностей добычи хлористого калия: в процессе переработки 1 т сильвинитовой и карналлитовой руды в зависимости от степени извлечения образуется 0.1–0.5 т глинисто-солевых шламов и 3.5–4.5 т твердых галитовых солеотходов [8, с. 12]. При сроке работы горно-обогатительного комбината 50–80 лет время полного растворения солеотвала составит ~500 лет. За это время рассол с концентрацией более 320 г/л, поступающий в геологическую среду, сформирует большой объем загрязненной воды. После растворения солеотвала загрязненная вода будет еще долгое время находиться в породах, поэтому время влияния солеотвала больше времени его существования. В проекте ООПТ необходимо учитывать участки нарушенных земель, относящиеся к водоохранным зонам, к соседним с ними участкам, транзитным в части загрязнения р. Камы, к землям лесного фонда защитного, санитарно-гигиенического и оздоровительного назначения, с выделением особо защитных участков лесов с ограниченным режимом лесопользования (берего- и почвозащитные участки вдоль рек Кама и Поповка).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Природные территории пойменного ландшафта р. Камы южнее впадения р. Усолки находятся в угнетенном состоянии: в квартале Б расположены нарушенные земли (необходимо применять Правила проведения рекультивации и консервации земель); в квартале А за последние 20 лет появились явные признаки негативного техногенеза – появление водного объекта (приемника загрязненных сточных вод) и загрязненных участков земли вокруг него. Наибольшее опасение вызывает неблагоприятное положение в земельно-правовых отношениях учета нарушенных земель в горнопромышленном районе при наличии объектов накопленного ущерба – солеотвалов. Методически обоснованно применить типологию нарушенных земель в историческом аспекте по степени накопления негативных свойств: 1) земли ОНВ, 2) загрязненные земли, имеющие геохимически загрязненные поверхностный сток, почву и подземные воды, 3) деградированные земли – совокупность (кластер) загрязненных земель с потерей его средоформируюшего потенциала, 4) нарушенные земли – деградированные земли, непригодные для хозяйственной деятельности, для которых необходимо разрабатывать проекты рекультивации и консервации. Результаты экспресс-анализа баланса земель кадастровых кварталов 59:10:0501005 и 59:10:0501006 приводятся в таблице 1.

Результаты анализа модели поверхностного стока с солеотвала: с поверхности солеотвала производится смыв с преобладающей крутизной склонов от 20° до 40°. Доля стока с солеотвала в аккумулятивном объеме стока р. Поповки составляет 30%.

ВЫВОДЫ

В задачах учета техногенеза в горнопромышленном районе для проекта ООПТ ландшафтного типа необходимо:

1. Осуществить исправление данных ЕГРН в части видов разрешенного использования земельных участков.

2. Использовать методы экспресс-анализа геоэкологической ситуации на основе открытых данных для первичного анализа загрязненных, деградированных и нарушенных земель горнопромышленных районов.

3. Развивать мониторинг загрязнения земель особо охраняемой природной территории (поверхностного стока, почвы, подземных вод, грунтов) как его самостоятельную подсистему.

4. Использовать методы моделирования загрязнения природной территории, находящейся по соседству с солеотвалом (модель поверхностного стока с солеотвала, модель инфильтрации поверхностных вод в погребенные горизонты).

5. Необходимо развивать расчетно-аналитические методы исчисления аккумулированного вреда природной территории от воздействия солеотвала.

Статья подготовлена в рамках выполнения госзадания по теме “Развитие теории и методов изучения новейшей тектоники и современной геодинамики платформенных и орогенных территорий применительно к оценке их безопасностиˮ.