ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2024-2-9ecodag-3153Research ArticleНАУКИ О ЗЕМЛЕEARTH SCIENCESОсобенности минералогического состава техногенных почв угольных отвалов КузбассаFeatures of the mineralogical composition of technogenic soils of coal dumps in Kuzbass, Kemerovo Region, Russiahttps://orcid.org/0000-0002-8508-3372КолпаковаД. Е.KolpakovaD. E.

Дарья Е. Колпакова, младший научный сотрудник

650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47

Тел. +79235019720

Daria E. Kolpakova, junior researcher

47 Stroiteley Blvd, Kemerovo, 650056

Tel. +79235019720

kolpakova1205@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3536-562XМилентьеваИ. С.MilentievaI. S.

Ирина С. Милентьева

Кемерово

Irina S. Milentieva

Kemerovo

https://orcid.org/0000-0003-4988-8197АсякинаЛ. К.AsyakinaL. K.

Людмила К. Асякина

650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47

Lyudmila K. Asyakina

47 Stroiteley Blvd, Kemerovo, 650056

https://orcid.org/0000-0002-7655-0258ФотинаН. В.FotinaN. V.

Наталья В. Фотина

650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47

Natalya V. Fotina

47 Stroiteley Blvd, Kemerovo, 650056

https://orcid.org/0000-0002-5630-3196ПросековА. Ю.ProsekovA. Yu.

Александр Ю. Просеков

Кемерово

Alexander Yu. Prosekov

Kemerovo

Лаборатория фиторемедиации техногенно нарушенных экосистем НИУLaboratory of Phytoremediation of Technogenically Disturbed Ecosystems, National Research UniversityФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет»Kemerovo State UniversityЛаборатория биокатализа КемГУKemerovo State University20242207202419292103Copyright © Колпакова Д.Е., Милентьева И.С., Асякина Л.К., Фотина Н.В., Просеков А.Ю., 20242024Колпакова Д.Е., Милентьева И.С., Асякина Л.К., Фотина Н.В., Просеков А.Ю.Kolpakova D.E., Milentieva I.S., Asyakina L.K., Fotina N.V., Prosekov A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/3153

Цель – исследование минералогического состава почв угольных отвалов, сформированных на разрезах Кемеровской области для дальнейшей ремедиации посттехногенных ландшафтов.Исследованы образцы техногенно нарушенных почв Моховского, Корчакольского и Барзасского отвалов, расположенных на территории Кемеровской области. Результаты получены с помощью рентгеноструктурного анализа.Получены результаты о химическом составе почв Моховского, Барзасского и Корчакольского угольных отвалов. В образцах Моховского отвала преобладает содержание пирофосфата хрома (Cr2O7Р2), сульфида алюминия (Al2S3), силицида циркония (ZrSi), в составе образцов Корчакольского отвала отмечено наибольшее содержание диоксида кремния (SiO2) и гидроксида марганца (Mn(OH)2), а образцы Барзасского отвала содержат значительное количество углерода (С), цирконата стронция (SrZrO3) и карбоната кальция (СаСO3).На основе результатов сделаны выводы о строении и некоторых физико‐химических показателях почвы.

Study of the mineralogical composition of soils in coal dumps formed in sectors of the Kemerovo region for further remediation of posttechnogenic landscapes.Samples of technogenically disturbed soils of the Mokhov, Korchakol and Barzas dumps located on the territory of the Kemerovo region were studied. The results were obtained using X‐ray diffraction analysis.The chemical composition of the soils of the Mokhovsky, Barzassky and Korchakolsky coal dumps have been determined. Chromium pyrophosphate (Cr2O7Р2), aluminium sulfphide (Al2S3) and zirconium silicide (ZrSi) prevail in the samples of the Mokhov dump, while the Barzas dump contains a significant amount of carbon (C), strontium zirconate (SrZrO3) and calcium carbonate (CaCO3).Based on these results, conclusions were drawn about the structure and some physical and chemical parameters of the soil.

Минералогический состав почвтяжелые металлытехногенные ландшафтытоксикологические показатели почвризобактерииMineralogical composition of soilsheavy metalstechnogenic landscapestoxicological indicators of soilsrhizobacteriaРабота ведется в рамках Распоряжения Правительства Российской Федерации от 11.05.2022 г. №1144‐р, комплексной научно‐технической программы полного инновационного цикла «Разработка и внедрение комплекса технологий в областях разведки и добычи твердых полезных ископаемых, обеспечения создания новых продуктов глубокой переработки из угольного сырья при последовательном снижении экологической нагрузки на окружающую среду и рисков для жизни населения» («Чистый уголь – зеленый Кузбасс»), мероприятие 3.1 «Экополигон мирового уровня технологий рекультивации и ремедиации». При поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075‐15‐2022‐1200 от 28.09.2022 г.)The work is carried out within the framework of the Decree of the Government of the Russian Federation dated 11.05.2022 No. 1144‐r, a comprehensive scientific and technical program of the complete innovation cycle "Development and implementation of a complex of technologies in the areas of exploration and extraction of solid minerals, industrial safety, bioremediation, creation of new products of deep processing from coal raw materials with a consistent reduction of the environmental impact and risks to the population" ("Clean Coal ‐ Green Kuzbass"), event 3.1 "Eco‐park of world‐class technologies of reclamation and remediation". With the support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (agreement No. 075‐15‐2022‐1200 dated 28.09.2022).ReferencesAtuchin V.V., Asyakina L.K., Serazetdinova Y.R., Frolova A.S., Velichkovich N.S., Prosekov A.Yu. Microorganisms for Bioremediation of Soils Contaminated with Heavy Metals // Microorganisms. 2023. N 11. P. 864. DOI: 10.3390/microorganisms11040864Atuchin V.V., Asyakina L.K., Serazetdinova Y.R., Frolova A.S., Velichkovich N.S., Prosekov A.Yu. Microorganisms for Bioremediation of Soils Contaminated with Heavy Metals. Microorganisms, 2023, no. 11, p. 864. DOI: 10.3390/microorganisms11040864Banerjee L., Chawla S., Kumar Dash S. Performance Evaluation of Coal Mine Overburden as a Potential Subballast Material in Railways with Additional Improvement Using Geocell // Journal of Materials in Civil Engineering. 2020. N 32(8). Article ID: 04020200. DOI:10.1061/(asce)mt.1943-5533.0003269Banerjee L., Chawla S., Kumar Dash S. Performance Evaluation of Coal Mine Overburden as a Potential Subballast Material in Railways with Additional Improvement Using Geocell. Journal of Materials in Civil Engineering, 2020, no. 32(8), article id: 04020200. DOI:10.1061/(asce)mt.1943-5533.0003269Фролова А.С., Переверзева М.К., Асякина Л.К., Голубцова Ю.В., Осинцева М.А. Ферментативная активность техногенных поверхностных образований Кузбасса // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2022. N 4. С. 538–547. DOI: 10.30766/2072-9081.2022.23.4.538-547Frolova A.S., Pereverzeva M.K., Asyakina L.K., Golubcova Yu.V., Osinceva M.A. Enzymatic activity of technogenic surface formations of Kuzbass. Agricultural science of the Euro-North-East, 2022, no. 4, pp. 538–547. (In Russian) DOI: 10.30766/2072-9081.2022.23.4.538-547Welch C., Lee Barbour S., Jim Hendry M. The geochemistry and hydrology of coal waste rock dumps: A systematic global review // Science of The Total Environment. 2021. N 795. Article ID: 148798. DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.148798Welch C., Lee Barbour S., Jim Hendry M. The geochemistry and hydrology of coal waste rock dumps: A systematic global review. Science of The Total Environment,2021, no. 795, article id: 148798. DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.148798Серазетдинова Ю.Р., Дышлюк Л.С., Фотина Н.В., Осинцева М.А., Голубцова Ю.В. Агрохимические и микробиологические свойства породного отвала Барзасской обогатительной фабрики // Вестник Камчатского государственного технического университета. 2022. N 61. С. 93–104.Serazetdinova Yu.R., Dyshlyuk L.S., Fotina N.V., Osintseva M.A., Golubtsova Yu.V. Agrochemical and microbiological properties of the rock dump of the Barzass processing plant. Vestnik Kamchatskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of the Kamchatka State Technical University]. 2022, no. 61, pp. 93–104. (In Russian)Легощина О.М., Уфимцев В.И. Особенности микобиоты искусственных насаждений Рinus sylvestris L. на отвалах Кедровского угольного разреза (Кемеровская область) // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2020. N 12. С. 27–34.Legoshchina O.M., Ufimtsev V.I. Features of the mycobiota of artificial plantations of Pinus sylvestris L. on the dumps of the Kedrovsky coal mine (Kemerovo region). In: Trudy Karel'skogo nauchnogo centra Rossiiskoi akademii nauk [Proceedings of the Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2020, no. 12, pp. 27–34. (In Russian)Abramowicz A., Rahmonov O., Chybiorz R. Environmental Management and Landscape Transformation on Self-Heating Coal-Waste Dumps in the Upper Silesian Coal Basin // Land. 2020. N 10(1). P. 23. DOI: 10.3390/land10010023Abramowicz A., Rahmonov O., Chybiorz R. Environmental Management and Landscape Transformation on Self-Heating Coal-Waste Dumps in the Upper Silesian Coal Basin. Land, 2020, no. 10(1), p. 23. DOI:10.3390/land10010023Lei K., Pan H., Lin C. A landscape approach towards ecological restoration and sustainable development of mining areas // Ecol. Eng. 2016. N 90. Р. 320–325. DOI:10.1016/j.ecoleng.2016.01.080Lei K., Pan H., Lin C. A landscape approach towards ecological restoration and sustainable development of mining areas. Ecological Engineering, 2016, no. 90, pp. 320–325. DOI:10.1016/j.ecoleng.2016.01.080Mi J., Yang Y., Zhang S., An S., Hou H., Hua Y., Chen F. Tracking the Land Use/Land Cover Change in an Area with Underground Mining and Reforestation via Continuous Landsat Classification // Remote Sens. 2019. N 11. Article ID: 1719. DOI:10.3390/rs11141719Mi J., Yang Y., Zhang S., An S., Hou H., Hua Y., Chen F. Tracking the Land Use/Land Cover Change in an Area with Underground Mining and Reforestation via Continuous Landsat Classification. Remote Sensing, 2019, no. 11, article id: 1719. DOI:10.3390/rs11141719Фотина Н.В., Емельяненко В.П., Воробьева Е.Е., Бурова Н.В., Остапова Е.В. Современные биологические методы восстановления и очистки нарушенных угледобычей земель в условиях Кемеровской области – Кузбасса // Техника и технология пищевых производств. 2021. N 51(4). С. 869–882.Fotina N.V., Emelyanenko V.P., Vorobyeva E.E., Burova N.V., Ostapova E.V. Modern biological methods of restoration and purification of disturbed coal mining lands in the conditions of the Kemerovo region – Kuzbass. Tekhnika i tekhnologiya pishchevykh proizvodstv [Equipment and technology of food production]. 2021, no. 51(4), pp. 869–882. (In Russian)Яковчено М.А., Ермолавев В.А., Косолапова А.А., Аланкина Д.Н. Исследование почвенно-агрохимических характеристик угледобывающий предприятий Кемеровской области // Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития. 2016. N 1. С. 40–43.Yakovcheno M.A., Ermolavev V.A., Kosolapova A.A., Alankina D.N. Research of soil-agrochemical characteristics of coal-mining enterprises of the Kemerovo region. Nauka i obrazovanie: opyt, problemy, perspektivy razvitiya [Science and education: experience, problems, development prospects]. 2016, no. 1, pp. 40–43. (In Russian)Marcisz M., Gawor L., Probierz K. Valorization of coal mining waste dumps from the mines of Jastrzębska Spółka Węglowa SA for the needs of recovery of coal and further reclamation and management // Gospodarka surowcami mineralnymi – mineral resources management. 2018. N 34(4). Р. 97–114. DOI:10.24425/122592Marcisz M., Gawor L., Probierz K. Valorization of coal mining waste dumps from the mines of Jastrzębska Spółka Węglowa SA for the needs of recovery of coal and further reclamation and management. Gospodarka surowcami mineralnymi – mineral resources management, 2018, no. 34(4), pp. 97–114. DOI:10.24425/122592Cheskidov V.I., Bobyl’sky A.S. Technology and Ecology of Dumping at Open Pit Mines in Kuzbass // Journal of Mining Science. 2017. N 53(5). Р. 882–889. DOI:10.1134/S106273911705291XCheskidov V.I., Bobyl’sky A.S. Technology and Ecology of Dumping at Open Pit Mines in Kuzbass. Journal of Mining Science, 2017, no. 53(5), pp. 882–889. DOI:10.1134/S106273911705291XBragina P.S., Tsibart A.S., Zavadskaya M.P., Sharapova A.V. Soils on overburden dumps in the forest-steppe and mountain taiga zones of the Kuzbass // Eurasian Soil Science. 2014. N 47(7). Р. 723–733. DOI:10.1134/s1064229314050032Bragina P.S., Tsibart A.S., Zavadskaya M.P., Sharapova A.V. Soils on overburden dumps in the forest-steppe and mountain taiga zones of the Kuzbass. Eurasian Soil Science, 2014, no. 47(7), pp. 723–733. DOI:10.1134/s1064229314050032Костенков Н.М., Комачкова И.В., Пуртова Л.Н. Почвы техногенных ландшафтов приморья (Лучегорский и Павловский угольные разрезы) // Почвоведение. 2013. N 11. Article ID: 1238.Kostenkov N.M., Komachkova I.V., Purtova L.N. Soils of technogenic landscapes of Primorye (Luchegorsky and Pavlovsky coal mines). Pochvovedenie [Soil science]. 2013, no. 11, article id: 1238. (In Russian)He H., Hong F.F., Tao X.X., Huang G.H., Leng Y.W., Shao J.F., Zhao Y.D. A study on soil basic characteristics, main microbial flora and typical metal fraction surrounding coal gangue dump in Xiangtan Hunan Province, south of China // Environmental Earth Sciences. 2016. N 75(6). P. 488. DOI:10.1007/s12665-016-5340-zHe H., Hong F.F., Tao X.X., Huang G.H., Leng Y.W., Shao J.F., Zhao Y.D. A study on soil basic characteristics, main microbial flora and typical metal fraction surrounding coal gangue dump in Xiangtan Hunan Province, south of China. Environmental Earth Sciences, 2016, no. 75(6), p. 488. DOI:10.1007/s12665-016-5340-zПироговская Г.В., Хмелевский С.С. Содержание натрия, хлоридов и сульфатов в почвах г. Минска // Почвоведение и агрохимия. 2010. N 1(44). С. 243–254.Pirogovskaya G.V., Khmelevskii S.S. The content of sodium, chlorides and sulfates in the soils of Minsk. Pochvovedenie i agrokhimiya [Soil Science and Agrochemistry]. 2010, no. 1(44), pp. 243–254. (In Russian)Воробьева Е.Е., Фотина Н.В., Асякина Л.К., Осинцева М.А., Просеков А.Ю. Оценка химических и санитарных показателей грунтов угольных отвалов юга Кузнецкой котловины // Трансформация экосистем. 2022. N 4. С. 83–97. DOI: 10.23859/estr-220603Vorob'eva E.E., Fotina N.V., Asyakina L.K., Osintseva M.A., Prosekov A.Yu. Assessment of chemical and sanitary indicators of soils of coal dumps in the south of the Kuznetsk Basin. Transformaciya ekosistem [Transformation of ecosystems]. 2022, no. 4, pp. 83–97. (In Russian) DOI: 10.23859/estr-220603Полохин О.В., Калышевская С.В. Особенности микроэлементного состава почв техногенных ландшафтов в районах добычи бурого угля (Приморский край) // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2015. N 2(180). С. 25–32.Polokhin O.V., Kalyshevskaya S.V. Features of the microelement composition of soils in technogenic landscapes in the areas of brown coal mining (Primorsky Krai). Vestnik Dal'nevostochnogo otdeleniya Rossiiskoi akademii nauk [Bulletin of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences]. 2015, no. 2(180), pp. 25–32. (In Russian)Li W., Chen B., Ding X. Environment and reproductive health in China: challenges and opportunities Environ // Health Perspectives. 2012. N 120(5). P. 184–185. DOI:10.1289/ehp.1205117Li W., Chen B., Ding X. Environment and reproductive health in China: challenges and opportunities Environ. Health Perspectives, 2012, no. 120(5), pp. 184–185. DOI:10.1289/ehp.1205117Сакалова А.Н., Бибарцева Е.В., Башкатова В.С. Анализ химического состава почвы Новоорского района Оренбургской области // Оренбургские горизонты: прошлое, настоящее, будущее. 2019. N 54. С. 372–375.Sakalova A.N., Bibartseva E.V., Bashkatova V.S. Analysis of the chemical composition of the soil of the Novoorsky district of the Orenburg region. Orenburgskie gorizonty: proshloe, nastoyashchee, budushchee [Orenburg horizons: past, present, future]. 2019, no. 54, pp. 372–375. (In Russian)Chen C., Dong D., Li Z., Wang X. A novel soil nutrient detection method based on combined ATR and DRIFT midinfrared spectra // Analytical Methods. 2017. N 10. Р. 528–533. DOI:10.1039/c6ay02904cChen C., Dong D., Li Z., Wang X. A novel soil nutrient detection method based on combined ATR and DRIFT midinfrared spectra. Analytical Methods, 2017, no. 10, pp. 528–533. DOI:10.1039/c6ay02904cMargenot A.J., Parikh S.J., Calderon F.J. Improving Infrared Spectroscopy Characterization of Soil Organic Matter with Spectral Subtractions // Environment. 2019. N 143. Article ID: 1719. DOI:10.3791/57464Margenot A.J., Parikh S.J., Calderon F.J. Improving Infrared Spectroscopy Characterization of Soil Organic Matter with Spectral Subtractions. Environment, 2019, no. 143, article id: 1719. DOI:10.3791/57464Шапченкова О.А., Краснощекова Ю.Н., Лоскутов С.Р. Использование методов термического анализа для оценки органического вещества почв, пройденных пожарами // Почвоведение. 2011. N 6. С. 738–747.Shapchenkova O.A., Krasnoshchekova Yu.N., Loskutov S.R. The use of thermal analysis methods to assess the organic matter of soils affected by fires. Pochvovedenie [Soil Science]. 2011, no. 6, pp. 738–747. (In Russian)Марыганова В.В., Шайдак Л., Цынкалова Н.Ю. Термический анализ гуминовых кислот почв под лесополосами различного возраста в агроландшафте // Природопользование. 2010. N 18. С. 185–191.Maryganova V.V., Shaidak L., Tsynkalova N.Yu. Thermal analysis of humic acids in soils under forest belts of different ages in the agrolandscape. Prirodopol'zovanie [Nature management]. 2010, no. 18, pp. 185–191. (In Russian)Водяницкий Ю.Н., Шоба С.А. Современные методы анализы биогеохимии почв // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2013. N 4. С. 21–31.Vodyanitskii Yu.N., Shoba S.A. Modern methods of analysis of soil biogeochemistry. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 17: Pochvovedenie [Bulletin of Moscow University. Series 17: Soil science]. 2013, no. 4, pp. 21–31. (In Russian)Weindorf D.C., Bark N., Zhu Y. Advances in Portable Xray Fluorescence (PXRF) for Environmental, Pedological, and Agronomic Applications // Advances in Agronomy. 2014. N 38. Р. 1–45. DOI:10.1016/B978-0-12-802139-2.00001-9Weindorf D.C., Bark N., Zhu Y. Advances in Portable Xray Fluorescence (PXRF) for Environmental, Pedological, and Agronomic Applications. Advances in Agronomy, 2014, no. 38, pp. 1–45. DOI:10.1016/B978-0-12-802139-2.00001-9Tankersley K.B., Balantyne M.R. X-ray powder diffraction analysis of Late Holocene reservoir sediments // Journal of Archaeological Science. 2010. N 37(1). Р. 133–138. DOI:10.1016/j.jas.2009.09.023Tankersley K.B., Balantyne M.R. X-ray powder diffraction analysis of Late Holocene reservoir sediments. Journal of Archaeological Science, 2010, no. 37(1), pp. 133–138. DOI:10.1016/j.jas.2009.09.023

The authors declare that there are no conflicts of interest present.