1. Полное погребение исходных почв и вывод их из сферы почвообразования. Перекрывающие отложения можно рассматривать как новообразованную материнскую породу, почвообразование в которой начинается с нуль-момента.
2. При мощности наложенного техногенного субстрата меньше, чем толща исходных почв, формируется двучленный профиль. Техногенный материал может ложиться на разрушенное в той или иной мере почвенное тело либо перекрывать ненарушенные почвы. Изоляция (экранирование) почв чужеродным наносом и фильтрация через захороненный профиль кислых растворов приводят как к консервации (омертвению), так и к заметному преобразованию почвенной массы практически всех горизонтов вертикального профиля. Новообразованное почвенное тело, таким образом, состоит из двух частей, граница между которыми не всегда отчетлива. Иногда обнаруживаются и совершенно особые ситуации, когда преобразование морфологии почв обусловлено термическими воздействиями, возникающими при самовозгорании отвалов.
После этого такие пирогенно преобразованные почвы прорабатываются кислыми растворами.
В каждом из названных случаях закономерности трансформации почв, формы и направленность их дальнейшей эволюции различаются. Большую роль в характере техногенной эволюции почв играет состав, структура и текстура наложенных субстратов, особенности протекающих в них геохимических процессов. Наряду с аккумуляцией твердого материала, в почвы, прилежащие к отвалам, поступают агрессивные потоки фильтрационных вод, в составе которых значительная роль принадлежит кислым токсичным соединениям железа и алюминия. Общая минерализация таких вод может достигать 11-33 г/л, рН колеблется от 2 до 3.
Опаснейшим в деятельности военно-промышленого комплекса являются войны, несущие обширные опустошения. С 1496 г до н. э. по 1861 г люди жили в мире только 227 лет, а воевали 3130 лет. В период с 1900 по 1938 гг. произошло 24 войны, с 1946 по 1979 – 130 войн. Войны разрушают природную среду обитания. Все источники техногенеза оказывают влияние на почвы и почвенный покров в трёх направлениях:
1. загрязняют почвы и почвенный покров различными веществами, включая токсичные;
2. отчуждают почвы и почвенный покров под отходы производства, включая отвалы вскрышных пород горнорудной и каменноугольной промышленности;
3. разрушают почвы и почвенный покров при добыче полезных ископаемых открытым способом, при строительстве промышленных и гражданских объектов, а также дорог, трасс электролиний и других сооружений.
Добыча и первичная переработка минерального сырья сопряжены с деградацией и частичной потерей земельных ресурсов, возникновением ряда природоохранных проблем и ухудшением качества среды обитания в этих районах.
Горная промышленность в Казахстане развивается очень давно. Более 60 лет отрабатываются открытым и закрытым способом касситеритовые и касситерит-сульфидные месторождения.
При разработке рудных тел открытым и закрытым способами на дневной поверхности остаются огромные горные выработки – расчистки, карьеры и штольни, а также отвалы вмещающих пород. После обработки руды и извлечения рудного концентрата остатки руды с содержанием олова ниже промышленного выносятся на хвостохранилища шламовыми водами, содержащими химические реагенты, и там складируются. Хвостохранилища обычно занимают большие площади. Сверху хвостохранилища могут быть закрыты шламовыми озёрами. Хвосты представлены тонкодисперсной массой серого цвета, состоящей из пирита, пирротина, галенита, сфалерита, арсенопирита. халькопирита, кварца, турмалина, хлорита и других минералов. Окисление сульфидов приводит к появлению многочисленных сульфатов: халькантита, гипса, галотрихита, мелантерита, сидеротила, алуногена и др., в состав которых входят Сu, Fe, Mg, Al, Ca, S. На хвостохранилищах и в непосредственной близости от них чувствуется сильный запах сернистых газов. Окисление сульфидов процесс длительный. Пирит, например, окисляется до 800 лет. Известно, что вблизи хвостохранилищ может происходить выброс в атмосферу токсичных элементов (%): As – 93, Pb – 65, Cr – 56, Mn – 50, Cd – 38, Cu – 34, Hg – 32 и др. Хвостохранилища и отвалы руд, благодаря гипергенным процессам, постоянно находятся в стадии интенсивного воздействия на экосферу. Они выступают как мощный техногенный средообразующий фактор, под воздействием которого формируются сернокислые техногенные и природно-техногенные ландшафты.
Наибольшие разрушения почв в условиях Казахстана осуществляет каменноугольная промышленность, при добыче каменного угля открытым способом.
Развитие горнорудной промышленности ведёт к сведению растительного покрова, оказывает влияние на миграцию животных, изменяет гидрологический режим территории. Но наиболее сильное воздействие она оказывает на почвы и почвенный покров.
Воздействие горнорудных предприятий на окружающую среду во многом определяется характером их производственной деятельности.
А она построена по следующей схеме:
1. добыча полезного ископаемого, как сырья для переработки на месте;
2. переработка сырья с целью извлечения полезного компонента;
3. образование и складирование отходов производства;
4. транспортировка и передача конечного продукта потребителю.
При функционировании любого горнорудного предприятия проявляются в основном три направления воздействия на окружающую среду (включая почвенный покров):
- разрушение ландшафта (почва, растительность, фауна, рельеф);
- занятие отходами производства прилегающих, ненарушенных ландшафтов;
- рассеяние сырья и отходов производства по пути их транспортировки.
По характеру функционирования горнорудные предприятия могут быть:
1. только добывающими;
2. добывающими и обогащающими;
3. добывающими, обогащающими и перерабатывающими.
Естественно, что чем больше функциональных задач имеет предприятие, тем разнообразнее формы воздействия его на почвы и почвенный покров. Это обусловлено ещё и специализацией горнорудного предприятия. По данному признаку горнорудные предприятия Казахстана разделяются на:
1. золотодобывающие («Золото»);
2. угледобывающие («Уголь»);
3. добывающие цветные металлы («Полиметаллы»);
4. добывающие стройматериалы («Цемент», «Щебень», «Песок»);
5. добывающие агрохимическое сырьё («Агроруда»).
Характер и сила воздействия горнорудного предприятия обусловливаются, прежде всего, способом добычи минерального сырья или стройматериалов. Добыча ведётся открытым способом (разрезы, карьеры, дражные поля) или закрытым (шахты, штольни). В зависимости от условий залегания минерального сырья и характера проводимых работ горнорудное предприятие может строить дамбы, плотины, водохранилища, создавать осушительные системы и т.п. Все эти работы по-разному оказывают влияние на почвы и почвенный покров. Но принципиально по-разному воздействуют на почвы и почвенный покров предприятия, отличающиеся способом добычи полезного ископаемого – открытым или закрытым способом.
Горнорудные предприятия, ведущие добычу минерального сырья открытым способом, оказывают следующие воздействия:
1.полностью уничтожают почвенный покров на месте создания каменноугольного разреза, карьера или дражного поля;
2. отчуждают прилегающие к разрезу (карьеру) почвы под складирование вскрышных горных пород (отвалы);
3. вызывают образование вторичных (техногенных) геохимических потоков из отвалов горных пород.
Горнорудные предприятия, ведущие добычу минерального сырья закрытым способом, также воздействуют на окружающую среду, в частности на почвы:
1. отчуждают почвы под терриконы;
2. вызывают образование вторичных (техногенных) геохимических потоков вокруг терриконов;
3. ведут к образованию просадочных явлений в зоне действия шахт, штолен, в результате чего формируются ложбины, лога, овраги.
Как видим, горнорудное предприятия частично уничтожают почвенный покров в зоне своего функционирования. Частично отчуждают его под отвалы, создают новые формы рельефа (техногенный нооландшафт), обусловливают развитие новых явлений и процессов: вторичные техногенные геохимические потоки, просадочные явления, эрозионные процессы. Каждый вид деятельности горнорудного предприятия обусловливает развитие «своих» последствий (табл. 1). Каменноугольные разработки (разрезы) также по-своему воздействуют на почвы. Они полностью уничтожают почвенный покров, нарушают естественное сложение горных пород (стратификацию) на месте добычи сырья, а также отчуждают почвенный покров под складирование вскрышных горных пород.
При этом количество отчуждаемых площадей, в связи с изменением ух природной упаковки, как правило, превышает объёмы складируемых вскрышных горных пород.
Таблица 1
Воздействие горнорудных предприятий на почвенный покров
| Воздействие горнорудных предприятий на почвенный покров Характер деятельности горнорудного предприятия | Формы воздействия на почвы | Возникающие формы рельефа | Последствия |
| 1. Добыча полезных ископаемых открытым способом | Уничтожение почвенного покрова | Карьеры, разрезы, дренажные поля | Развитие эрозионных процессов |
| 2. Складирование горной породы | Отчуждение почв под отвалы горной породы | Гряды, гребни | Вторичные геохи-мические потоки, эрозионные процессы |
| 3. Добыча полезных ископаемых закрытым способом | Отчуждение почв под терриконы, осадочные явления | Терриконы, лога, ложбины, овраги | Вторичные геохи-мические потоки, |
| 4. Переработка горной породы | Отчуждение почв под хвостохранилища, золонакопители | Гряды, гребни | Эрозионные процессыВторичные геохи-мические потоки, эрозионные процессы |
| 5. Строительство предприятий горнорудной промышленности, подъездных путей | Уничтожение и отчуждение почвенного покрова | Котлованы, террасы, плотины, дамбы | Вторичные геохи-мические потоки, эрозия, иссушение, заболачивание. |
Л.Т. Крупской выведена зависимость размера отчуждаемых земельных площадей от объемов вынутых из разреза вскрышных пород (табл.2). Из этой таблицы видно, что при добыче каменного угля 1 тонна вынутой породы занимает 0,003 га, а на 1 га размещается 295 тонн породы. Для сравнения укажем, что наиболее землеёмкой является добыча россыпных месторождений редких металлов и золота, когда 1 тонна породы занимает 0,2 га, а на 1 га площади земли размещается 506 т породы. Количество вынутой породы с единицы площади каменноугольного разреза зависит от глубины залегания пластов угля и характера вскрышной породы. Чем глубже залегают пласты каменного угля, тем больше вынимается вскрышной породы и, следовательно, тем большая площадь занимается ею на поверхности Земли.