Территория бывшей промплощадки Ангарского металлургического завода (г. Свирск) 10 лет спустя: современное геохимическое состояние и анализ межгодовых изменений по данным дистанционного зондирования Земли

   В рамках инициативных геоэкологических исследований, целью которых являлась оценка влияния отходов с промплощадки завода «Востсибэлемент» на экосистему г. Свирска (Иркутская область), были попутно обнаружены аномалии с сильным мышьяковистым и полиметаллическим загрязнением, расположенные в 200 м от границы промплощадки завода «Востсибэлемент» на северо-запад. Частью загрязненного участка является бывшая промплощадка Ангарского металлургического завода, которая была успешно рекультивирована в 2009–2013 гг. В связи с этим встали вопросы детального изучения современной эколого-геохимической обстановки на участке и установления процессов, в результате которых рекультивированный объект снова характеризуется наличием значительного загрязнения. Для оценки современного геохимического состояния проведена вчетверо более детальная по сравнению с требованиями государственного стандарта эколого-геохимическая съемка, сопровождавшаяся экспрессным рентгенофлуоресцентным анализом проб. В результате на площади более 30 га, из которых 13 га относятся к бывшей промплощадке Ангарского металлургического завода, выявлено наличие загрязнения с превышением нормативов по мышьяку, свинцу, меди и цинку в десятки и сотни раз. При этом установлено изменение характера загрязнения и пространственной локализации основных аномалий относительно изначальной ситуации на 2009 г.: в настоящее время загрязнение сосредоточено на периферийных участках промплощадки и за ее пределами и имеет хаотичный характер (концентрации поллютантов в соседних пробах, даже отобранных по сети 50×50 м, могут отличаться в сотни раз), на рекультивированных с вывозом грунта участках значимое загрязнение отсутствует. Для ретроспективного анализа изменений обстановки на площадке во время рекультивационных работ 2009–2013 гг. и после их завершения вплоть до лета 2022 г. применен анализ данных спутникового мультиспектрального зондирования Земли Landsat и Sentinel. С временным разрешением не хуже одного снимка в месяц проанализированы материалы в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, основным информативным показателем выбран нормализованный дифференциальный индекс биомассы растительного покрова (NDVI), явно отражающий факты изменения типа поверхности промплощадки и позволяющий оценить развитие на участке растительности, что является важным косвенным индикатором эколого-геохимической ситуации. В результате установлена хорошая сходимость геохимических и дистанционных данных и показано, что рекультивационные мероприятия были проведены в необходимом объеме и дали заметный результат: явно фиксируются мероприятия по вывозу и завозу условно чистого и условно плодородного грунта, заметен положительный геоботанический эффект от этих мероприятий, выражающийся в изменении типа и увеличении биомассы растительности на рекультивированных участках по сравнению с периферийными участками, оставленными под самозарастание аборигенной растительностью. Показано, что через некоторое время этот эффект пропадает и на площади формируется единый тип растительности, однако явных фактов существенного техногенного влияния на промплощадку после окончания мониторинговых мероприятий в 2016 г. по мультиспектральным спутниковым данным не выявлено, на площадке определенно не осуществлялось снятия грунта или завоза больших объемов отходов, растительность развивалась синхронно с фоновыми участками. Таким образом, проведенное исследование позволило достоверно подтвердить факт загрязнения и детально его охарактеризовать, проследить ход рекультивационных мероприятий и доказать наличие положительных экологических эффектов и в то же время опровергнуть гипотезу о возможности вторичного загрязнения в результате явного антропогенного влияния. При этом показано, что проведение геохимических исследований подобных объектов в соответствии с действующими государственными стандартами может приводить к получению искаженных представлений о его состоянии и только бо́льшая методическая свобода научных исследований по сравнению с работами в рамках госзаданий позволила выявить хаотичный характер загрязнения на периферийных участках площади и за ее пределами. Однако даже достигнутая детальность определенно не позволяет считать представленную в статье эколого-геохимическую характеристику объекта окончательной, представляется необходимым еще минимум четырехкратное сгущение сети пробоотбора. Также остается неизученной степень вероятного «мягкого» постепенного загрязнения промплощадки вследствие переноса и миграции загрязняющих веществ с близлежащих объектов (вплоть до II класса опасности), которые могут быть источниками дополнительного вторичного загрязнения всеми обнаруженными элементами. Таким образом, полученные данные указывают на необходимость проведения дополнительного комплекса инженерно-экологических работ, далеко выходящих за рамки инициативных научных исследований. Методологическим выводом из работы является доказательство эффективности примененного подхода к геоэкологическим исследованиям, который позволил оперативно, достоверно и с низкими затратами оценить современную ситуацию, проанализировать, подтвердить или опровергнуть гипотезы о развитии ситуации и потому может быть успешно использован в других подобных случаях.

1. Петрова А.С. Реализация экологических проектов Госкорпорацией «Росатом» // Теоретическая и прикладная экология. 2023. № 4. С. 28–34. doi: 10.25750/1995-4301-2023-4-028-034. EDN: LQZLNV.

2. Ашихмина Т.Я., Скугорева С.Г., Адамович Т.А., Товстик Е.В. Оценка состояния поверхностных водных объектов в районе полигона захоронения ядохимикатов // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 1. С. 104–111. doi: 10.25750/1995-4301-2021-1-104-111. EDN: YEGIGM.

3. Дрегуло А.М., Родионов В.З. «Горячие точки» ХЕЛКОМ: животноводческий комплекс «Пашский» как объект накопленного вреда окружающей среде // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 4. С. 49–54. doi: 10.25750/1995-4301-2020-4-049-054. EDN: FSHOOV.

4. Кондакова Л.В., Безденежных К.А., Ашихмина Т.Я. Альгологический анализ состояния почв в районе объекта «Марадыковский» после прекращения его функционирования // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 1. С. 23–29. doi: 10.25750/1995-4301-2019-1-023-029. EDN: ZSJTTV.

5. Кузьмин М.И., Тарасова Е.Н., Мамонтова Е.А., Мамонтов А.А., Хомутова М.Ю. Воздействие сточных вод и атмосферных выбросов Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (БЦБК) на озеро Байкал // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2013. № 28. С. 51–57. EDN: QJINMV.

6. Nikanorov A.M., Reznikov S.A., Matveev A.A., Arakelyan V.S. Monitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons in the Lake Baikal basin in the areas of intensive anthropogenic impact // Russian Meteorology and Hydrology. 2012. Vol. 37. Iss. 7. P. 477–484. doi: 10.3103/S1068373912070072. EDN: RFZUXT.

7. Руш Е.А. Ртутное загрязнение р. Ангары в зоне действия химического комбината // Водоснабжение и санитарная техника. 2003. № 11. С. 21–24. EDN: PXIEQX.

8. Якимова Н.Л., Соседова Л.М. Ретроспективный анализ ртутного загрязнения производственной среды в цехах ОАО «Усольехимпром» и «Саянскхимпласт» // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2009. № 5-6. С. 71–74. EDN: LLWIQL.

9. Качор О.Л., Паршин А.В., Трусова В.В. Комплексный подход к геоэкологической оценке объектов накопленного вреда // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 4. С. 65–71. doi: 10.25750/1995-4301-2022-4-065-071. EDN: ADEBVY.

10. Качор О.Л., Паршин А.В., Трусова В.В., Курина А.В. Установление масштабов негативного влияния промплощадки бывшего завода «Востсибэлемент» на объекты окружающей среды // Технологии переработки отходов с получением новой продукции : материалы IV Росс. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Киров, 30 ноября 2022 г.). Киров: Изд-во ВятГУ, 2022. С. 247–250. EDN: ODGNBY.

11. Баенгуев Б.А., Белоголова Г.А. Эколого-геохимическая оценка соединений мышьяка и свинца в техногенной почве г. Свирска // Современные направления развития геохимии : материалы Росс. конф. (с участием зарубежных ученых) (г. Иркутск, 21–25 ноября 2022 г.). Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2022. С. 45–48. EDN: RCFLSB.

12. Шаяхметов С.Ф., Меринов А.В., Меринов А.В., Журба О.М. Анализ распределения и накопления подвижных форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах урбанизированной территории г. Свирска (Иркутская область) // Экология и промышленность России. 2023. Т. 27. № 9. С. 56–60. doi: 10.18412/1816-0395-2023-9-56-60. EDN: UYGORC.

13. Баенгуев Б.А., Белоголова Г.А. Оценка загрязнения техногенных почв мышьяком в г. Свирске после ликвидации Ангарского металлургического завода // Строение литосферы и геодинамика: материалы ХХIX Росс. молодежн. конф. (г. Иркутск, 11–16 мая 2021 г.). Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН, 2021. С. 17–18. EDN: ZXGWJJ.

14. Баенгуев Б.А., Белоголова Г.А., Чупарина Е.В., Просекин С.Н., Долгих П.Г., Пастухов М.В. Распределение содержания свинца и формы его соединений в техногенной почве г. Свирска (Южное Прибайкалье) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 8. С. 205–214. doi: 10.18799/24131830/2022/8/3670. EDN: KDNQGI.

15. Баенгуев Б.А., Белоголова Г.А. Содержание мышьяка в почве на территории бывшего Ангарского металлургического завода г. Свирска после рекультивации нарушенных земель // Байкальская молодежная научная конференция по геологии и геофизике: материалы VI Росс. молодежн. науч. конф. (г. Улан-Удэ, 23–27 августа 2021 г.). Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2021. С. 8–10. doi: 10.31554/978-5-7925-0604-6-2021-8-10. EDN: JTUFEU.

16. Богданов А.В., Качор О.Л. Технология переработки отвалов пирометаллургического производства // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2010. № 5. С. 136–144. EDN: OJDFDZ.

17. Качор О.Л., Сидоров И.М., Чайка Н.В., Шатрова А.С. Мониторинг загрязнений снежного покрова района МО «Город Свирск» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 10. С. 82–86. EDN: RGSXNR.

18. Богданов А.В., Качор О.Л., Абаринова Н.Г. Обезвреживание мышьяксодержащих отходов горно-металлургической промышленности // Российский химический журнал. 2013. Т. 57. № 1. С. 75–78. EDN: UGDOUL.

19. Богданов А.В., Качор О.Л., Федотов К.В., Чайка Н.В. Ликвидация последствий деятельности мышьякового производства горно-перерабатывающей промышленности // Экология и промышленность России. 2014. № 5. С. 31–35. EDN: SCDGJB.

20. Кузьминова О.В., Пройдакова О.А., Янчук Т.М. Оценка степени загрязнения тяжелыми металлами компонентов природной среды г. Свирска (Иркутская область) // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология. 2015. Т. 11. С. 81–92. EDN: TSXKOZ.

21. Гребенщикова В.И., Кузьмин М.И., Дорошков А.А. Эколого-геохимические особенности городских экосистем Прибайкалья // Проблемы устойчивого развития региона : IX Школа-семинар молодых ученых России, посвященная 70-летию академика РАН Арнольда Кирилловича Тулохонова (г. Улан-Удэ, 03–07 июля 2019 г.). Улан-Удэ, 2019. С. 99–101.

22. Качор О.Л., Чайка Н.В., Бальчинова Я.Э. Рекультивация земель, загрязненных мышьяком и тяжелыми металлами в МО «г. Свирск» // Образование России и актуальные вопросы современной науки : сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. (г. Пенза, 13–14 июня 2018 г.). Пенза: Изд-во ПГАУ, 2018. С. 145–151. EDN: XZWPTV.

23. Бутырин М.В., Замащиков Р.В., Хуснидинов Ш.К. Оценка степени загрязнения природной среды, сельскохозяйственных растений и показатели здоровья населения г. Свирска Иркутской области // Вестник ИрГСХА. 2015. № 67. С. 17–24. EDN: TYCLBH.

24. Меринов А.В., Алексеенко А.Н., Шаяхметов С.Ф., Журба О.М. Оценка содержания тяжелых металлов и полициклических ароматических углеводородов в почве г. Свирска Иркутской области // Гигиена и санитария. 2022. Т. 101. № 9. С. 1018–1022. doi: 10.47470/0016-9900-2022-101-9-1018-1022. EDN: DIEVTH.

25. Grebenshchikova V.I., Efimova N.V., Doroshkov A.A. Chemical composition of snow and soil in Svirsk city (Irkutsk Region, Pribaikal’e) // Environmental Earth Sciences. 2017. Vol. 76. Iss. 20. P. 712. doi: 10.1007/s12665-017-7056-0. EDN: ZTKBBX.

26. Кузьминова О.В., Димова Л.М., Янчук Т.М. Анализ загрязнения среды г. Свирска (Иркутской области) тяжелыми металлами с использованием метода географических информационных систем (ГИС) // Вопросы естествознания. 2014. № 2. С. 12–18. EDN: SNGFDT.

27. Богданов А.В., Качор О.Л., Шатрова А.С., Чайка Н.В. Рекультивация земель, загрязненных отходами горно-перерабатывающей промышленности с использованием отходов целлюлозно-бумажной промышленности // Известия Сибирского отделения секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2016. № 2. С. 96–102. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rekultivatsiya-zemel-zagryaznennyh-othodami-gorno-pererabatyvayuschey-promyshlennosti-s-ispolzovaniem-othodov-tsellyulozno. EDN: WAXNER.

28. Uvarova Yu.A., Baensch A.T., Verrall M., Cleverley J.S. Coupled XRF and XRD analyses for rapid and low-cost characterization of geological materials in the mineral exploration and mining industry // Explore. Newsletter for the Association of Applied Geochemists. 2014. Iss. 162. P. 1–14.

29. Sarala P., Koskinen H. Application of the portable X-Ray Diffraction (pXRD) analyser in surficial geological exploration // Geologi. 2018. Vol. 70. Р. 58–68.

30. González S.G., Cuervo V.G. Geotechnologies XRF and LIBS portable useful to characterize oil seep and oil-show drilling. 2018. 10 p.

31. Демьянюк К.В., Хабуева Д.А., Бутакова Е.С., Качор О.Л. Оценка экологического состояния промплощадки бывшего завода «Востсибэлемент» // Перспективы развития горно-металлургической отрасли (Игошинские чтения) : материалы Росс. науч.-практ. конф. (г. Иркутск, 26 ноября 2021 г.). Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2021. С. 71–75. EDN: JLZOBQ.

32. Дубинин М. NDVI – теория и практика // GIS-Lab. 2002. Режим доступа: https://gis-lab.info/qa/ndvi.html (дата обращения: 20. 12. 2023).

33. Раков Л.Т., Прокофьев В.Ю., Зорина Л.Д. Элементы-примеси в кварце месторождений золота Дарасунского рудного поля (Восточное Забайкалье, Россия): данные электронного парамагнитного резонанса // Геология рудных месторождений. 2019. Т. 61. № 2. С. 72–92. doi: 10.31857/S0016-777061272-92. EDN: PXUDXP.

34. Михайлова О.С., Булаева Н.М., Мусихина Е.А. Мониторинг загрязнения тяжелыми металлами почвенного покрова территории города Свирска // Мониторинг. Наука и технологии. 2014. № 4. С. 34–40. EDN: TDXDAB.

35. Ульянцева Ю.О. Об использовании космических изображений при изучении биомассы и продуктивности растительных сообществ в Крыму // Геополитика и экогеодинамика регионов. 2015. Т. 1. № 4. С. 61–66. EDN: WWSQDX.

36. Степанов С.Ю., Петров Я.А., Сидоренко А.Ю. Геопространственный региональный анализ фотосинтетически активной биомассы по данным дистанционного зондирования Земли // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. 2020. № 1. С. 186–194. EDN: OQRZFS.

37. Галченко Ю.П., Калабин Г.В., Озарян Ю.А. Методика геоинформационного мониторинга природно-технических систем на основе данных дистанционного зондирования // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. № 1. С. 68–78. doi: 10.46689/2218-5194-2020-1-1-68-78. EDN: TPYLOC.

38. Кутявина Т.И., Рутман В.В., Ашихмина Т.Я. Дистанционный мониторинг зарастания высшей водной растительностью акватории эвтрофированного водохранилища // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 3. С. 36–40. doi: 10.25750/1995-4301-2020-3-036-040. EDN: XBXWKK.