Техногенная трансформация природной среды на территории Кизеловского угольного бассейна: экологические проблемы и пути рекультивации

1^™^

s      

Тема трансформации природной среды в результате добычи угля в литературе рассматривается нередко. Это обусловлено тяжелыми последствиями, к которым приводит разработка угольных месторождений, более того, ликвидация предприятий по добыче угля в ряде случаев приводит к ещё большим проблемам. Уголь является значимым для экономики России видом минерального сырья. По масштабу сырьевой базы угля Россия входит в число крупнейших угольных держав мира, по объёму добычи страна занимает 6-е место с долей 4,4%. По состоянию на 01.01.2024 г. балансовые запасы угля, сосредоточенные в 22 угольных бассейнах и 147 отдельных месторождениях, составляют 272,7 млрд т. Дополнительно запасы каменного угля имеются в Донецкой (17,7 млрд т) и Луганской (17,8 млрд т) народных республиках [7]. Следовательно, вопросы изучения техногенной и посттехногенной трансформации природной среды для России являются весьма актуальными.

На нарушенных добычей угля территориях проводится большое количество научных исследований, позволяющих разработать комплексные меры рекультивации [14, 34, 41]. Примером таких пострадавших от угольной промышленности земель может служить Ки-зеловский угольный бассейн (КУБ), находящийся в Пермском крае Российской Федерации, в границах месторождения сейчас сложилась сложная экологическая ситуация, связанная с ликвидацией угольных шахт в связи с их нерентабельностью. Эксплуатация Кизелов-ского угольного бассейна велась с 1797 по 1997 гг. За время его эксплуатации общая площадь техногенных ландшафтов, утративших природные характеристики под влиянием угледобычи, составила 456 га [15].

География исследования включает территории Ки-зеловского, Губахинского, Гремячинского и Чусовского районов Пермского края. Площадь бассейна около 1500 км2 [26]. Изучаемый район определяется следующими природно-географическими характеристиками: расположен в предгорьях Среднего Урала, относится к району средне- и южнотаежных предгорных пихтово-еловых и елово-пихтовых лесов, вследствие интенсивных рубок значительные площади покрыты вторичными березняками и смешанными лесами [32]. Климат умеренно-континентальный с холодной зимой и относительно теплым летом. Среднегодовое количество осадков – около 800 мм, что влияет на процессы вымывания и способствует промывному режиму территории [2]. Территория сложена преимущественно карбонатными и осадочными породами палеозойского возраста [26] с многочисленными угленосными слоями.

Анализ опубликованных научных источников показывает, что основными причинами неблагоприятной экологической ситуации в районе исследования являются изливы кислых шахтных вод и стоки с породных отвалов. Эти два, казалось бы, локальных явления приводят к ряду экологических проблем и задач [26]: – загрязнение поверхностных вод и гидрографической сети района, что приводит к загрязнению крупных рек Пермского края, в их число входят р. Яйва, р. Чусовая, р. Косьва, которые являются притоками р. Кама (табл. 1 / tabl. 1);

– загрязнение подземных вод;

– деградация почвенного покрова, почвы приобретают состояние кислых сульфатных почв;

– загрязнение донных отложений;

– деградация растительного покрова, особенно в местах изливов кислых шахтных вод;

– негативные геологические явления, провалы.

Таблица 1

Притоки р. Яйва, р. Косьва, р. Чусовая подверженные влиянию закрытых шахт КУБа [26]

Table 1

Tributaries of the Yayva River, Kosva River, and Chusovaya River affected by closed mines [26]

Река // River	Приток //			Tributary
Яйва // Yayva	Большой Ки-зел // Bol'shoy Kizel	Северная Вильва // Severnaya Vil'va	Вьящер // V'yashcher	Полуденный Кизел // Poludennyy Kizel	Восточный Кизел // Vostochnyy Kizel	–
Косьва // Kosva	Шумиха // Shumikha	Губашка // Gubashka	Ладейный лог // Ladeynyy log	Каменка // Kamenka	Берестянка // Berestaynka	–
Чусовая // Chusovaya	Усьва // Us'va	Южная Вильва // Yuzhnaya Vil'va	Глухая // Glukhaya	Половинка // Polovinka	Большая Гремячая // Bol'shaya Gremyachaya	Рудянка // Rudyanka

Исследования загрязнения подземных и поверхностных вод

Наибольшее беспокойство вызывает загрязненность водных объектов района. В монографии Н.Г. Максимовича, С.В. Пьянкова [26] отмечается, что для изливающихся на поверхность кислых шахтных вод характерна кислая реакция среды (pH 3-4), высокая степень минерализации (до 9,5 г/дм3), сульфатный состав, высокие концентрации ряда микроэлементов, прежде всего железа, алюминия, марганца, бериллия, содержание которых превышает ПДКхп в сотни и тысячи раз. Суммарный расход стоков с породных отвалов в зависимости от количества осадков колеблется от 27,9 до 37,3 м3/ч [3]. Стоки с отвалов также характеризуются очень высоким содержанием загрязняющих веществ и кислой реакцией среды (pH 2,3-2,9) [19, 20]. При впадении в речную сеть загрязненные воды, смешиваясь с нейтральными природными водами, образуют осадок, представленный в основном аморфными гидроксидами железа и алюминия характерного оранжевого цвета (рис. 1 / fig. 1) [21]. Анализ среднегодовых концентраций присутствующих загрязняющих веществ, превышающих ПДКр/х, в воде ряда рек Пермского края показал, что наиболее загрязненными реками в период 2019-2021 гг. являлись Косьва, Чусовая и Кама. Более грязной рекой является Косьва.

По мнению автора, главная причина ее загрязнения – выброс на поверхность земли шахтных вод закрытых выработок Кизеловского угольного бассейна [27].

В настоящее время на территории КУБа зафиксировано 19 изливов кислых шахтных вод. Три из них представляют собой изливающиеся скважины с небольшими расходами, которые не требуют строительства очистных сооружений, их необходимо затам-понировать [25].

Рис. 1. Техногенный осадок в местах выхода шахтных вод Fig. 1. Technogenic sediment at the outlet of mine waters

В гидросферу бассейна наблюдается поступление мышьяка. Мышьяк поступает в поверхностные воды с изливами шахтных вод, в том числе из шахт «Им. Крупской», «Им. Володарского», «Им. Ленина», и других. Среднегодовое поступление мышьяка в речную сеть региона составляет около 554,7 кг/год. Водные потоки, загрязненные мышьяком, могут повлиять на качество воды и на флору и фауну в этих водоемах. В статье также подчеркивается, что мышьяк может находиться в различных химических формах, в том числе как арсенат и арсенит, в зависимости от условий окружающей среды [36].

В исследовании Е.В. Кирюшиной, И.В. Зенькова и Ле Хунг Чинь [17] авторы выделили виды техногенных ландшафтных объектов, из-за которых страдает речная сеть района (табл. 2 / tabl. 2): промышленные площадки закрытых шахт и шахтные терриконы. Закрытые шахтные стволы авторы определяли на космоснимках по следам водных потоков, изливающихся из них на земную поверхность. Общее количество отвалов на данной территории насчитывается более 70. В отвалах накоплено свыше 35 млн м3 породы [23].

Таблица 2

Количество техногенных объектов после добычи угля подземным способом в границах бассейнов рек в

центральной части Пермского края [17]

Table 2

The number of technogenic objects upon completion of underground coal mining within the boundaries of the river basins in the central part of the Perm Krai [17]

Название реки (ручья) // Name of the river (stream)	Промышленная площадка шахты // The mine's industrial site	Шахтный террикон // Mining terricon	Закрытый шахтный ствол // Closed mine shaft
Въящер // V'yashcher	3	4	2
Восточный Кизел // Vostochnyy Kizel	5	1	4
Коспаш // Kospash	1	1	1
Полуденный Кизел // Poludennyy Kizel	9	14	10

Название реки (ручья) // Name of the river (stream)	Промышленная площадка шахты // The mine's industrial site	Шахтный террикон // Mining terricon	Закрытый шахтный ствол // Closed mine shaft
Малый Полуденный Кизел // Malyy Poludennyy Kizel	3	2	2
Сухой Кизел // Sukhoy Kizel	2	3	2
Кизел // Kizel	2	13	2
Косая // Kosaya	3	5	2
Губашка // Gubashka	7	8	3
Косьва // Kosva	1	6	2
Берестянка // Berestaynka	2	1	1
Ладейный лог // Ladeynyy log	2	2	2
Юбилейный (ручей) // Yubileynyy (stream)	1	2	1
Вильва (приток р. Чусовая) // Vil'va (a tributary of the Chusovaya River)	3	9	9
Усьва // Us'va	–	2	1
Итого	44	37	44

В статье И.В. Зенькова, Е.В. Кирюшиной, Перейра Эдуардо Гусмана [13] аналогично подтверждается, что техногенное загрязнение продолжается после закрытия шахт. Методологически исследование включает лабораторное моделирование поведения системы «порода–вода» для анализа выщелачивания токсичных веществ. Результаты моделирования показали, что вода способствует активации миграции тяжелых металлов и органических соединений, что приводит к повышению их геохимической подвижности и значительному загрязнению окружающей среды, поскольку установлено, что после взаимодействия с водой содержание в отходах подвижных форм Ni, Fe, Mn, Cd, Co возрастает в 2, а Zn, Cu, Cr – в 3 раза по сравнению с их исходным содержанием. Эти данные подтверждают длительный харакетр воздействия угольного производства на состояние среды и сложность решения проблем техногенного загрязнения. Таким образом, автор приходит к выводу, что вода активирует миграцию токсичных элементов, таких как тяжелые металлы и органические соединения, что способствует дальнейшему загрязнению экосистем.

Исследования деградации почвенного покрова

Подземная добыча угля приводит к разрушению почвенного покрова на территориях, непосредственно занятых отвалами и расположенными поблизости с ними, а также в местах проседания, где часто образуются кислые озера [47]. Но ситуация на территории КУБа отличается тем, что помимо стоков с отвалов, огромное отрицательное влияние имеют изливы кислых шахтных вод, что делает его похожим на Верхнесилезский угольный бассейн в Польше, на Донецкий угольный бассейн, на месторождение угля Хуайнань в Китае, где так же наблюдается дренаж шахтных вод [8, 45, 46].

На территории КУБа образовались кислые сульфатные почвы. Постоянное поступление шахтных вод приводит к гидроморфизму почвы. Воздействие от породных отвалов на почвы ниже, чем от изливов, что связано с периодичностью осадков и возрастанием количества рекультивированных отвалов. На террито- риях стока с отвалов образуются как химически-преоб-разованные почвы, так и техногенно-трансформированные, т.е. кроме изменения химических свойств происходят морфологические трансформации [29]. Помимо стоков с отвалов, почвенный покров страдает от выноса пыли с терриконов. Поскольку отвалы являются насыпями из горных пород на склонах гористого рельефа региона, то при любом направлении ветра с поверхности терриконов присутствует вынос пыли и вертикальное и горизонтальное ее перемещение на расстояние в зависимости от крупности частиц и силы ветра [17].

Почвы, подвергшиеся воздействию кислых шахтных вод, содержат значительно более высокие концентрации подвижных форм серы и железа, сульфатов. При воздействии кислых шахтных вод почвы претерпевают химические и физические трансформации, включая увеличение кислотности, изменение гранулометрического состава, а также потерю мелких фракций и увеличение содержания крупных частиц. В исследовании также с помощью использования рентгенофазового анализа подтверждено, наличие минералов гётита и ярозита в почвах, что также служит индикатором кислых сульфатных почв. Ярозит, в частности, играет ключевую роль в сохранении химически агрессивных условий в сульфатно-кислых почвах. По мнению авторов исследования, к его образованию причастны не только кислые сульфатные воды, но добавление активного ила при рекультивации [28]. Сходный процесс обнаружен на хвостохранилищах Дальнего Востока [50].

Немаловажным является изучение геохимических особенностей почв на территории КУБа. При этом возможно использование геоинформационных технологий. Основная цель исследований выявить последствия техногенного воздействия угледобычи, а также текущую степень загрязнения почвы после закрытия шахт. Для исследования Е.А. Дзюбы, С.А. Бузмакова, Ю.В. Хотяновской [44] были отобраны образцы почвы из двух горизонтов – гумусного и подзолистого. На основе данных геоинформационных технологий были составлены карты распределения металлов и элемен- тов в почвах, что позволило определить зоны наибольшего загрязнения и процессы их накопления. Техногенная трансформация почв в районе КУБа выражается в накоплении Co, Mn, Ni, As, Cr, Zn, Sr в органогенном горизонте и Co, Mn, Ni, Cr в подгумусовом горизонте. В гумусовом горизонте накапливаются Co (24 ± 2,8 мг/кг), Mn (1100 ± 155 мг/кг), Ni (69 ± 9,3 мг/кг), As (10 ± 3,5 мг/кг), Cr (178 ± 20 мг/кг), Zn (80 ± 7,8 мг/кг) и Sr (221 ± 26 мг/кг). В подзолистом горизонте накапливаются Co (24 ± 1,8 мг/кг), Mn (1000 ± 103 мг/кг), Ni (60 ± 6,4 мг/кг) и Cr (153 ± 15,2 мг/кг). Почвы КУБа имеют сидеро-халько-литофильную специализацию с кобальт-марганцево-полиметаллической ассоциацией. Это важный инструмент для мониторинга загрязнений и оценки экологических рисков в регионе [9].

Стоит отметить, что на территории КУБа выявлено повышенное содержание мышьяка, показатели которого сравнивали с фоновым содержанием [44]. Подобная ситуация происходит в Ростовской области, где в почвенных горизонтах наблюдается накопление тяжелых металлов, таких как Cu, Zn, Pb и Cd из-за угольных шахт и терриконов [43].

Исследования загрязнения донных отложений

Донные отложения на местах загрязнений приобретают характер техногенных осадков. Состав техногенных осадков коренным образом отличается от донных

Рис. 2. Картограммы динамики индекса растительности NDVI для отвала шахты «Центральная» [20]

Fig. 2. Cartograms of the dynamics of the NDVI vegetation index for the dump of the Tsentralnaya mine [20]

Аналогично, темпы самозарастания угольных отвалов рассмотрены в работах А.Н. Чащина и М.А. Кондратьевой [39]. Для оценки темпов зарастания угольных отвалов были использованы космические снимки высокого разрешения Landsat 5 (пространственное разрешение 30 м на пиксель), Sentinel-2 (пространственное разрешение 10 м на пиксель) и высокодетальные снимки (0,5 м) покрытия ESRI Satellite за разные даты. При проведении исследования, авторы пришли к выводам, что степень зарастания отвалов увеличивается соответственно с увеличением возраста отвала.

Стоит отметить, что различные экологические условия, влияют на видовой состав поселяющихся на отвалах растений. Сюда относятся зональность, литология, формы рельефа, температура, освещенность, влажность [6, 18]. А значительное видовое разнообразие и большое проективное покрытие на отвалах приводят к увеличению содержания органического вещества почвы (ускоряется переход к гумусо-аккумулятивной стадии) и макроэлементов [12]. Молодые примитивные почвы, формирующиеся на грунтах и отвалах, получили в научной литературе названиеэмбри-оземов [1].

отложений рек на фоновых участках. Техногенные осадки содержат значительное количество водорастворимых солей – 5-25 г/кг. Вытяжка имеет сульфатно-железистый состав и часто – кислые значения водородного показателя. Содержание подвижных форм загрязнителей в десятки и сотни раз превышает фоновые концентрации и составляет (мг/кг): сульфаты – 16 700, двухвалентное железо – 4550, трехвалентное железо – 720, марганец – 280, алюминий – 160, медь – 33, цинк – 23, никель – 18, кобальт – 12 [26].

Исследования восстановления экосистем

Статья, опубликованная в журнале Mining Science and Technology [30], отображает анализ химико-экологические свойства почв и использование индекса NDVI для оценки рекультивации сернистоугольных отвалов. Изучалась эффективность рекультивации угольных отвалов КУБа с целью восстановления экосистем (рис. 2 / fig. 2). Использование глинистых материалов и внесение извести в верхние слои отвала оказали положительное влияние на улучшение почвы и рост растительности. Использование индекса NDVI на основе спутниковых снимков Sentinel-2 и Landsat позволило отслеживать изменения растительности и подтвердить эффективность рекультивации.

Подобное исследование проведено в Индии [49], авторы рассматривают проблему деградации земель в центральной Индии, вызванную угледобычей, и предлагает подходы к восстановлению экосистем в этом регионе с использованием геопространственных технологий и машинного обучения. В статье подчеркивается, как открытая угледобыча в районе Корбы привела к значительным изменениям в землепользовании и покрытии земель. Лесные территории сократились с 35,56% в 1995 г. до 14,06% в 2024 г., в то время как площадь угольных шахт увеличилась, что привело к потере биологических ресурсов, почвенной эрозии и исчезновению сельскохозяйственных земель. Для анализа изменений использовались данные спутниковых снимков (Landsat 5, 7, 9), а также различные индексы, такие как NDVI (индекс растительности), NDBI (индекс застроенности), и NDMI (индекс влажности почвы). Эти данные позволили количественно оценить степень деградации и уязвимости земель. Несмотря на усилия по рекультивации земель, включая посадку деревьев и стабилизацию почвы, эти меры оказались недостаточными для компенсации масштаба деградации.

Определение содержания редких и редкоземель-

Поверхностные карстовые формы преимуще- ных элементов в отвалах

Актуальное исследование провели П.А. Белкин, Р.Д. Перевощиков, М.А. Волкова [4]. Авторы определяли содержание редких (Li, Ge, Ga) и редкоземельных элементов в породных отвалах КУБа. Редкоземельные элементы являются важным и крайне дефицитным видом сырья. Несмотря на свое название, редкоземельные элементы характеризуются достаточно высоким содержанием в земной коре. При этом, важнейшей особенностью РЗЭ является высокая степень рассредоточенности в земной коре, малое количество месторождений. Для изучения были отобраны пробы пород отвалов с поверхности, а также с глубины 0,5 м. Всего отобрано и исследовано 30 проб шахтных отвалов. Результаты выявленных концентраций редких и редкоземельных элементов в отвалах Кизеловского угольного бассейна показали значительную степень обогащения вещества всех исследованных отвалов литием, скандием и германием. Содержание галлия в породных отвалах шахт 40 лет Октября, Нагорная, Центральная, Шумихинская в 2-4 раза превышает кларк в осадочных горных породах. Содержание иттрия и лантаноидов в изученных отвалах значительно ниже кларковых значений.

Изучение недр

На территории Кизеловского угольного бассейна не исключены опасные геологические процессы. Кизе-ловский угольный бассейн практически полностью относится к Кизеловскому району карбонатного карста Западно-Уральской зоны складчатости. На поверхности карстующихся карбонатов сформированы толщи наносов, в той или иной степени задерживающие процесс карстообразования. Во время работы шахт по добыче угля велась откачка шахтных вод, что привело к оживлению процессов карстообразования. Шахтные воды, в составе которых присутствует серная кислота, интенсифицировали процессы растворения пород [16].

ственно представлены воронками, котловинами, уступами, гротами, логами, суходолами, слепыми долинами и долинами карстовых рек., пещерами. В Кизе-ловском районе карбонатного карста, расположенного от верхнего течения р. Язьвы на юг до междуречья Усьвы и Вильвы известно более 200 пещер в карбонатных породах девона, карбона и перми. Наиболее крупные из них Кизеловская Виашерская (7600 м), Геологов-2 (3400 м), Российская (1450 м), Тёмная (1300 м), Мариинская (1000 м). В Чусовском районе карбонатного карста, который является южным продолжением Кизеловского района, известны 95 пещер в карбонатных породах девона и карбона. Одной из длиннейших пещер Пермского края является пещера Российская, которая находится на дне карстовой воронки в суходоле Ладейный Лог, в 5,2 км от р. Косьвы. В пещере найдены различные натечные образования, криогенные минералы. Недалеко, в 3,5 км от р. Косьвы, находится еще одна пещера – Обвальная [16, 22].

Ежегодно визуально обследуется 993 га территории горных отводов ликвидированных шахт Кизеловского угольного бассейна по выявлению провалов земной поверхности. Проводятся работы по их ликвидации. Выявляемые провалы, как правило, образовываются в устьях ранее ликвидированных горных выработок, выходящих на дневную поверхность, так и в результате разрушения целиков угля над очистными выработками верхних горизонтов шахт. По анализу результатов проведенных наблюдений и обследований с учетом имеющейся информации можно констатировать, что процессы сдвижения земной поверхности, несмотря на давний срок окончания горных работ, не затухают на всей территории Кизеловского угольного бассейна. Количество и характеристика выявленных провалов приведена в табл. 3 / tabl. 3 [10, 11].

Таблица 3

Количество провалов, выявленных с период с 2019 по 2024 гг. [10, 11]

Table 3

The number of karst sinkholes identified from 2019 to 2024 [10, 11]

Год // Year	Количество выявленных провалов, шт. // Number of identified sinkholes, pcs.	Объем выявленных провалов, м3 // Volume of identified sinkholes, m3
2019	28	17 834,0
2020	30	9 034,0
2021	36	7 388,0
2022	30	13 602,2
2023	26	8 814,0
2024	27	5 881,0

Исследования способов рекультивации нарушенных территорий

За последние десятилетия было разработано множество методов нейтрализации шахтных вод и удаления из них тяжелых металлов [31, 42, 48]. Поскольку проблема кислотного дренажа на заброшенных рудниках актуальна для многих регионов мира, то специалисты продолжают разрабатывать подходы к выбору наиболее оптимальных методов решения этой проблемы.

Методы очистки шахтных вод подбираются в зависимости от химических характеристик, объема дре- нажа и имеющихся ресурсов для строительства и поддержания системы обработки воды. Существующие системы очистки кислотного дренажа шахт могут быть классифицированы как пассивные и активные, при этом обе системы потенциально сочетают в себе физические, биологические и химические подходы [35, 37]:

• 1.    Активные методы:

• 2.    Пассивные методы:

Требуют постоянной подачи реагентов, энергии, персонала и инфраструктуры. Химическими реагентами являются известковое молоко (Ca(OH)₂), известняк (CaCO₃), сода (Na₂CO₃), гидроксид калия (KOH), каустическая сода (NaOH), аммиачная вода (NH₄OH). К этим методам относятся коагуляция и флокуляция, флотация, сорбция, ионообмен, электрохимические методы.

Преимущества: высокая эффективность, быстрый результат.

Недостатки: дорого, нужно обслуживание, много реагентов и энергии.

Основаны на естественных биологических, химических и физических процессах. Не требуют постоянного обслуживания, используют природные или дешёвые материалы. Вариантами пассивной обработки являются фильтрующие дамбы и каналы (геохимические барьеры), пруды-отстойники, осветлители и каскады, водно-болотные угодья. Материалами служат известняк, органические субстраты (торф, древесные отходы), побочные продукты промышленности (доменный шлак, сталеплавильный шлак).

Преимущества: низкая стоимость, автономность, длительная работа.

Недостатки: большие площади, медленные процессы, ограничена эффективность при высоких кислотностях и дебитах.

Последние исследования по борьбе с кислыми дренажными водами Кизеловского угольного бассейна рассматривают подходы, направленные на снижение объемов изливающихся шахтных вод (за счет тампонирования горных выработок, возведения перемычек, перехвата поверхностного стока, водопонижения или откачки подземных вод) [38].

При выборе методов рекультивации необходимо учитывать не только химические параметры, но и природные, техногенные и социально-экономические факторы (наличие площадей, доступность материалов, утилизация осадков, финансирование). В исследовании Н.В. Митраковой с соавторами [31] рассмотрены изменения, произошедшие с почвами на участке сброса кислых шахтных вод, которые были рекультивированы в 2005 г. Наиболее подробно вопросами рекультивации отвалов КУБа стали заниматься с момента ликвидации шахт (с конца 90-х гг. прошлого столетия и по настоящее время) [5]. На участке сброса шахтных вод была проведена рекультивация с использованием щелочных отходов (CaCO₃) и активного ила, что способствовало нейтрализации кислотности почвы и улучшению её структуры. Рекультивация привела к образованию технозема с улучшенными физико-химическими свойствами. На рекультивированном участке был восстановлен устойчивый фитоценоз, включая различные виды деревьев и трав. Исследования показали, что в рекультивированных почвах значительно снизилась кислотность, увеличилось содержание органического вещества, а также улучшилась способность почвы к удержанию питательных веществ. Однако в почвах все ещё присутствуют следы сульфидных минералов. В почвах были выявлены повышенные уровни некоторых микроэлементов (например, Li, B, Fe, Co), но комплексная геохимическая оценка показала, что загрязнение в целом на рекультивированном участке ниже, чем на нерекультивированном. В целом, результаты исследования демонстрируют успешность рекультивации в снижении кислотности и улучшении экологического состояния почвы, а также показывают, как использование щелочных отходов и активного ила может существенно повлиять на восстановление экосистем в районах угледобычи [31].

Ещё одним природоохранным методом является применение геохимических барьеров. Н.Г. Максимовичем было предложено использовать для очистки кислых шахтных вод щелочные отходы содового производства, миллионы тонн которых накопились и продолжают поступать в расположенный в относительной близости от ликвидированных шахт КУБа шламонако-питель АО «Березниковский содовый завод» [24].

В исследованиях М.А. Осинцевой с соавторами и С.В. Чмыхаловой с соавторами [33, 40] рассматриваются особенности рекультивации на территориях бывшей добычи угля. Эти исследования предоставляют ценные данные и рекомендации для разработки стратегий восстановления экосистем в районах, пострадавших от угледобычи, и могут быть использованы для совершенствования практик рекультивации на территории Кизеловского угольного бассейна.

Авторами предлагаются следующие способы восстановления экосистем [33, 40]:

• 1.    Разработка методики восстановления растительных сообществ.

• 2.    Формирование устойчивых лесных насаждений на отвалах угольной промышленности.

• 3.    Экологическая оценка нарушенных земель для определения комплекса мер по рекультивации земель с учетом биоразнообразия.

• 4.    Восстановление нарушенных горным производством земель, создание условий функционирования восстановленной территории.

• 5.    Учет особенностей развития региона путем территориального планирования и воспроизводства природных ресурсов, предусматривающих гармоничное восстановление всех элементов ландшафта с учетом хозяйственных, природных, культурных, санитарно-гигиенических и других требований общества.

Заключение

Результаты анализа научной литературы показали, что техногенное воздействие угледобычи на природу Кизеловского угольного бассейна привело к значительным изменениям в экосистемах района.

Основными экологическими проблемами являются загрязнение водных ресурсов кислыми изливами, выходящим из закрытых шахт, а также стоками с породных отвалов, содержащими высокие концентрации тяжёлых металлов (железа, алюминия, марганца) и мышьяка. Эти загрязняющие вещества существенно превышают предельно допустимые концентрации и оказывают негативное влияние на качество вод, почвы и флору. Водные объекты, такие как реки Яйва, Косьва и Чусовая, страдают от кислых загрязнений, что приводит к ухудшению экосистем.

Особое внимание стоит уделить деградации почв, которые в результате воздействия с источниками загрязнения превращаются в сульфатные почвы с высокой кислотностью и потерей структурных свойств.

Для восстановления природной среды и нейтрализации последствий угледобычи на территории Кизе-ловского угольного бассейна требуется использование комплексных методов рекультивации. Применение геоинформационных технологий, дистанционного зондирования и анализа растительности с помощью индекса NDVI показало свою эффективность для мониторинга состояния экосистем и оценки успешности рекультивации. Это позволило более точно отслеживать изменения в экосистемах и корректировать стратегии восстановления.

Тем не менее, несмотря на успехи в рекультивации, необходимо отметить, что процессы восстановления экосистем в районах угледобычи являются длительными и требуют многолетней работы, включающей мониторинг и управление загрязнением. Для достижения устойчивого восстановления природных экосистем в регионе необходимо продолжать работы по очистке загрязнённых вод, восстановлению растительности, а также проведению научных исследований, направленных на повышение эффективности рекультивации и минимизацию воздействия угледобычи на окружающую среду. Важно учитывать как геохимические, так и социально-экономические аспекты, включая доступность материалов для рекультивации, ресурсы для строительства очистных сооружений и взаимодействие с местным населением.