ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2013, № 2, с. 147-152
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 550.4:502.5:628.4.045:66.013
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ОТХОДОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ (ГОМЕЛЬСКИЙ ХИМИЧЕСКИЙ ЗАВОД)
© 2013 г. А. П. Гусев, О .В. Шершнев, А. И. Павловский, И. О. Прилуцкий,
А. Ф. Акулевич
Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины, Советская 104, г. Гомель, 246019 Республика Беларусь. E-mail: gomelgeo@yandex.ru
Поступила в редакцию 20.03.2012 г.
Впервые на основе полевых исследований проведена оценка условий формирования и строения ландшафтов в пределах территории зоны влияния Гомельского химического завода. Выявлена сложная ландшафтная структура, характеризующаяся техногенной трансформацией растительности, почвенного покрова, рельефа и литогенной основы. Установлено широкое разнообразие ландшафтно-геохимических барьеров, оказывающих существенное влияние на формирование загрязнения поверхностных и грунтовых вод.
Ключевые слова: ландшафт, поверхностные и подземные воды, промышленные отходы, загрязнение, ландшафтно-геохимические барьеры.
ВВЕДЕНИЕ
Территории складирования промышленных отходов являются опаснейшими источниками техногенного воздействия на природные ландшафты.
На территории Беларуси расположены крупные предприятия потребления и переработки сырья, технологические процессы которых приводят к ежегодному образованию от 30 до 40 млн. т твердых отходов. Одно из крупнейших химических производств Беларуси, на долю которого приходятся более 500 тыс. т ежегодно образуемых твердых отходов, - Гомельский химический завод (ГХЗ). За сорокалетний период функционирования завода на территории промышленной площадки накоплено более 17 млн. т отвалов фосфо-гипса высотой более 70 м, занимающих площадь 91 га. Негативное влияние отвалов проявляется в загрязнении, преимущественно сульфатами, фосфатами и фторидами поверхностных и подземных вод, почвенно-растительного покрова. Изменяются физические свойства подстилающих горных пород, а рельеф трансформируется. В таких условиях может происходить повышение концентраций тех или иных химических элементов по сравнению с их средним содержанием в данном ландшафте, т.е. формирование определенных групп ландшафтно-геохимических барьеров.
Предшествующие мониторинговые исследования на протяжении 30-летнего периода были сосредоточены на оценке влияния отвалов химзавода на химический и гидродинамический режимы подземных вод. При этом не разработанными остались вопросы влияния ландшафтных условий на химическую миграцию элементов в сложившейся техногенной обстановке.
Цель исследования - оценка особенностей формирования ландшафтно-геохимических барьеров в зоне влияния отходов Гомельского химического завода.
В сложившейся техногенной обстановке существование ландшафтно-геохимических барьеров может сыграть существенную роль в снижении загрязнения поверхностных и подземных вод. Это особенно важно, поскольку подземные воды являются основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Гомеля и прилегающих к нему населенных пунктов.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Для достижения поставленной цели в период 2009-2010 гг. была проведена ландшафтная съемка на ключевых участках, включающая изучение растительного покрова методом пробных площадок и геоботанического профилирования, строе-
ния почвенного покрова и литологии подпочвенных горизонтов и техногенных новообразований в зоне аэрации. Заложено 50 шурфов глубиной от 0.3 до 20 м. В полевых условиях с помощью портативного рН-метра (рН-150М) выполнялось измерение рН и БИ поверхностных вод (более 40 точек наблюдений).
Теоретическим основанием исследований ландшафтно-геохимических барьеров в зоне влияния отвалов фосфогипса послужили существующие представления в области геохимии ландшафтов [1-6].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Территория ГХЗ и его зона влияния расположена в пределах экотона между двумя резко отличающимися друг от друга видами природных
ландшафтов (рисунок): аллювиального террасированного и моренно-зандрового. Пограничное положение обусловливает наличие в этих ландшафтах как типичных, так и нетипичных для них признаков. Четкая граница между ними отсутствует и представлена переходной зоной (экото-ном), ширина которой составляет от нескольких сотен метров до первых километров.
Основное техногенное воздействие связано с потоками загрязненных поверхностных и грунтовых вод и приходится на аллювиальный террасированный ландшафт. В его пределах миграция техногенных веществ протекает в условиях:
1) элювиальных элементарных ландшафтов, характеризующихся песчаными автоморфными почвами, морфолитогенной основой, представленной песками второй надпойменной террасы,
0 150 300 450 600 750 м
1_I_I_I_I_I
о о
II II
II
II II
®
Ситуационная схема территории исследования: 1 - промышленная площадка ГХЗ; 2 - контуры размещения твердых промышленных отходов; 3 - санитарно-защитная зона; 4 - лес; 5 - луга и сельскохозяйственные угодья; 6 - граница ландшафтов: I - аллювиального террасированного; II - моренно-зандрового; элементарный ландшафт: 7 - супераквальный, 8 - элювиальный; 9 - участки заложения шурфов.
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ... 149
Ландшафтно-геохимические барьеры в зоне влияния отвалов фосфогипса Гомельского химического завода
Характеристика
Преимущественное поступление загрязняющих веществ Почвы
Уровень грунтовых вод, м
Типы ландшафтно-
геохимических
барьеров
Основные процессы на барьерах и их следствие
Элювиальные местоположения надпойменной террасы в зоне влияния "Западного канала"
Илистые, суглинистые, торфяные
Временный водоток и прилегающие луга
С поверхностными водами
Дерново-глеева-тые песчаные
0.5-1.0
Испарительный ^2), глеевый (С2), щелочной ф6)
Накопление гипса и соединений фосфора (снижение содержания сульфатов и фосфатов)
Тростниковое болото
С поверхностными и грунтовыми водами
Торфянисто-глее-вые, дерново-глее-вые, подстилаемые супесями и песками 0.0-0.5
Детритовый, органогенный, глеевый (С1, С2), биогеохимический Накопление серы фосфора, фтора в детрите и биомассе, повышение рН
0.0-0.5
Сероводородный (В1, В2), сорбционный ^1, G5), детритовый, органогенный
Выделение сероводорода, накопление сульфидов железа (снижение содержания сульфатов и железа в водах), накопление фтора, фосфора и других элементов
Озеро
С грунтовыми С поверхностными и грун-
водами товыми водами
Дерново-слабоподзолистые песчаные автоморфные
1.5-2
Испарительный кислородный ^2)
Накопление гипса (снижение содержания сульфатов в грунтовых водах)
с глубиной залегания грунтовых вод более 1.5 м; направление водной миграции нисходящее, горизонтальная миграция на поверхности и в почвах отсутствует;
2) супераквальных элементарных ландшафтов, характеризующихся гидроморфными дер-ново-глеевыми, дерново-глееватыми, перегной-но-глеевыми и торфянисто-глеевыми почвами, морфолитогенной основой из аллювиальных и водно-ледниковых песков, с глубиной залегания грунтовых вод до 1 м; направление водной миграции восходящее, горизонтальная миграция осуществляется временными водными потоками при таянии снега и ливневых осадках.
В элювиальные элементарные ландшафты загрязняющие вещества поступают вместе с грунтовыми водами и при инфильтрации из обводных каналов, которые работают приемниками поверхностных техногенных вод из отвалов.
В результате на прилегающих к "Западному каналу" участках в условиях кислой среды (рН = = 3-4) в песчаных почвах и грунтах над поверхностью грунтовых вод, насыщенных сульфатами, происходит накопление гипса (таблица). Гипсо-
вый горизонт мощностью от 0.1 до 0.3 м и более залегает на глубине до 1 м.
Накопление гипса имеет испарительный характер - геохимический барьер Б2 по систематике геохимических барьеров А.И. Перельмана [3, 5]. Условия, способствующие формированию гипсовой коры, - песчаный состав грунтов; оптимальная для испарительных процессов глубина залегания грунтовых вод (0.5-1.5 м); кислая среда, способствующая снижению растворимости гипса, а также, по-видимому, растительность, обеспечивающая наличие дополнительного источника Са2+.
В почвенных профилях, заложенных в сосновом лесу, расположенном в 100 м от "Западного канала" и в 200 м от границы отвалов, гипсовых образований не выявлено. Разрез в верхней части представлен почвенными горизонтами (А+В), а с глубины 0.7-0.9 м белыми, мелкозернистыми песками надпойменной террасы. Грунтовые воды залегают на глубине 2 м и более.
Супераквальные элементарные ландшафты примыкают к отвалам фосфогипса с севера и
северо-запада и включают следующие объекты (рисунок):
- озеро, частично пересыхающее в летний период;
- русло временного водотока, вытекающего из озера в его северо-западной части;
- луга в понижениях рельефа надпойменной террасы, севернее и западнее озера;
- тростниковое болото вблизи отвалов.
Озеро и болото непосредственно граничат с отвалами и являются приемником поверхностного стока. Далее поверхностные воды отвалов в весенний период поступают из озера в русло водотока и следуют транзитом в р. Рандовку. В супер-аквальных элементарных ландшафтах происходят разгрузка грунтовых вод и активное их испарение. Супераквальные элементарные ландшафты отличаются близким залеганием грунтовых вод (0.5-1.0 м), загрязнение которых оказывает существенное влияние на биологический круговорот и почвообразование. Здесь возможно значительное накопление химических элементов, обладающих наибольшей миграционной способностью (сульфатов, хлоридов, нитратов и т.д.).
Вблизи выхода стока с отвалов (рН = 2-3) растительный покров разрежен и представлен пионерными группировками иван-чая узколистного и подроста березы. На удалении 20-30 м от места выхода стока с отвалов на берегах наблюдается развитие мощного растительного покрова (с доминированием иван-чая узколистного, вейника наземного, тростника обыкновенного и др.) и местами березово-осиново-ивовых зарослей. Почвы характеризуются слабокислой реакцией (рН = = 5-6) и высокой обеспеченностью элементами
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.