Современное состояние почвенных ресурсов Кузнецкой котловины

Естественные почвы Кузнецкой котловины с момента заселения человека очень сильно изменились. Это связано с добычей полезных ископаемых, развитием сельского хозяйства и строительством населенных пунктов. Почва при использовании претерпевает структурные и качественные изменения, которые в последнее время носят негативный характер. В настоящее время происходит снижение качества почвенного покрова. Это выражается в разрушении ландшафтов, развитие эрозионных процессов, засоленности, загрязнении отвалами и отходами промышленности.

Кемеровская область находится на ведущем месте по объему промышленного производства. Вследствие этого увеличивается антропогенная нагрузка на окружающую среду, в том числе и на почвы. На территории Кузнецкой котловины находится знаменитый Кузнецкий угольный бассейн, что так же негативно влияет на состояние почвенного покрова Кузнецкой котловины, за счёт как открытой, так и закрытой добычи полезных ископаемых. Площадь нарушенных земель в Кемеровской области составляет 250 тыс. га. Общие потери земельного фонда составляют 16% от всей территории области.



2.4.1 Влияние горнодобывающего производства на почвенный покров

Территория Кузнецкой котловины богата различными полезными ископаемыми, в основном каменными углями. Добыча и переработка каменного угля является основной деятельностью горнодобывающих предприятий Кузнецкой котловины.

Воздействие горнодобывающей промышленности на почвы Кузнецкой котловины многогранно и носит ярко выраженный негативный характер.

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.

При разработках полезных ископаемых происходит целый ряд нарушений, среди которых выделяются механическая площадная форма, выражающаяся в повреждении поверхности почв, и механическая глубинная - нарушение морфологии почвенного профиля. При разработках полезных ископаемых, в частности, добыче угля, происходит частичное или полное срезание почвенного профиля, перемешивание горизонтов, а также погребение почвенного профиля под минеральным и органическим материалом. Почвенный профиль в ряде случаев замещается техногенными почвоподобными образованиями и непочвенными грунтами.

Также происходят нарушения в химическом и физическом составе и свойствах почв, активное химическое, а в ряде случаев и радиоактивное загрязнение земель предприятий и прилегающих к ним территорий.

Основные факторы, определяющие трансформацию почв в районе добычи угля, обусловлены:

- выводом на дневную поверхность больших масс дезинтегрированных горных пород с высоким содержанием сульфидов, преимущественно в форме пирита и марказита; их дальнейшее преобразование приводит к существенной перестройке геохимических обстановок в сопряженных с отвалами ландшафтах;

- образованием просадок над выработанным пространством и соответственно изменением водного режима почв и грунтов.

Закономерность трансформации почв, возникающие в каждом случае, неодинаковы. Появление на дневной поверхности глубинных пород приводит к погребению почв как непосредственно под отвалами, так и под продуктами их размыва и переотложения. В зависимости от мощности перекрывающего почвы техногенного наноса и характера его стратификации (хаотично перемешанный материал или слоистый) выделяют несколько наиболее распространенных вариантов преобразования вертикального профиля почв.

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.

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.

Происходящее в настоящее время в процессе реструктуризации угольной отрасли закрытие многих предприятий сопряжено со значительным увеличением площади отработанных, в той или иной степени нарушенных земель. Эти площади земель сосредоточены в основном в густонаселенных районах, занимая 15-20% территории.

По состоянию на 01.01.2012 года общая площадь нарушенных земель составляет 1,825 тыс. га. Нарушение земель в ходе добычи полезных ископаемых приводит к необходимости рекультивации ландшафтов или отдельных их элементов. Например, в 2011 году в Беловском районе была произведена техническая рекультивация нарушенных земель шахты «Пионерка» (76,62 га), ЗАО ОФ «Листвяжная» (83,2 га) и «Бачатский угольный разрез» (20 га). А в Прокопьевском районе в том же году рекультивировано 3416,56 га нарушенных земель.

Таблица 1 - Воздействие горнодобывающих предприятий на почву

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 геохимические потоки, эрозионные процессы
3. Добыча полезных ископаемых закрытым способом	Отчуждение почв под терриконы, осадочные явления	Терриконы, лога, ложбины, овраги	Вторичные геохимические потоки
4. Переработка горной породы	Отчуждение почв под хвостохранилища, золонакопители	Гряды, гребни	Эрозионные процессы. Вторичные геохимические потоки, эрозионные процессы
5. Строительство предприятий горнорудной промышленности, подъездных путей	Уничтожение и отчуждение почвенного покрова	Котлованы, террасы, плотины, дамбы	Вторичные геохимические потоки, эрозия, иссушение, заболачивание

Таким образом, под воздействием горнодобывающей промышленности в пределах Кузнецкой котловины нарушается или деформируется почвенно-растительный покров, а в ходе разработки месторождений он полностью уничтожается. Но поверхности в саморазвивающихся экосистемах техногенных ландшафтов формируются почвенно-растительные комплексы, отличающиеся набором и качеством почвенно-экологических функций от естественных биоценозов.

2.4.2 Влияние сельскохозяйственного производства на состав почв

Сельскохозяйственные районы весьма различны по природным условиям, типам землепользования и степени освоения. Тем не менее, экологические проблемы в них имеют много общего. Это связано со следующими обстоятельствами:

- охватом антропогенными нагрузками больших площадей, иногда практически на 100%;

- малой лесистостью и небольшими площадями лугово-степных участков;

-.значительной обнаженностью, дефлированностью и эродированностью почвенного покрова;

- преобладанием определенных видов загрязнения в почве, воде и грунтах, связанных с удобрениями.

Перечисленные обстоятельства свидетельствуют о специфике экологического состояния сельскохозяйственных районов, о правомерности выделения «агроэкологического» типа оценок территории.

Основной аспект агроэкологической оценки - анализ условий развития сельскохозяйственных растений: их роста, фенологии, урожайности, отношения к удобрениям, болезням, сезонным изменениям условий тепла и влаги - морозам, заморозкам, засухам, переувлажнению. Экологические условия сельскохозяйственных угодий наиболее изменчивы на площадях богарного, неполивного земледелия. Более стабильны они в зонах орошения, где мероприятия по мелиорации ослабляют влияние внешних условий.

При региональной оценке районов сельского хозяйства важно определить степень устойчивости экосистем к антропогенным нагрузкам. Прилегающие к крупным населенным пунктам сельскохозяйственные районы на площадях в сотни квадратных километров испытывают на себе влияние промышленного загрязнения. Наибольшую роль здесь играет загрязнение серой, которая в виде сернистых соединений легко разносится воздушными потоками. В нормально увлажненных нейтральных почвах влияние этого вида загрязнения невелико, но в кислых оно усиливает подкисление. На переувлажненных почвах, особенно на поймах, это может привести к резкому закислению после осушения.

Наиболее благоприятные природные условия для сельскохозяйственного производства в центральных степных и лесостепных районах области, в которых располагается Кузнецкая котловина.

Черноземные почвы в отличие от всех других почв обладают самым высоким плодородием. Они во многих районах области (Промышленновском, Беловском, Ленинск-Кузнецком, Юргинском, Прокопьевском) составляют основной фонд пашни, в меньшем количестве встречаются в других районах.

В связи с пересеченностью рельефа местности, неоднородным почвенным покровом и залесенностью распаханность земель, закрепленных за сельскохозяйственными предприятиями и гражданами, различная: в центральных, степных и лесостепных районах она составляет 49%, в северной части - 35%, в горной местности - 9%.

Основные изменения почв в земледелии связаны с механическим воздействием на нее и с внесением удобрений. Вспашка меняет профиль почвы, разрушает структуру, приводит к обеднению верхних горизонтов, способствует усилению водной эрозии и дефляции. Наряду с рыхлением идет и уплотнение почвы.

Для улучшения почвы в целях сельскохозяйственного производства проводят систему мероприятий, называемую мелиорацией. К мелиорации относятся: осушение, орошение, окультуривание пустошей, заброшенных земель и болот. В результате проведения мелиорации потеряно особенно много водно-болотных угодий, что способствовало процессу вымирания видов. Проведение мероприятий по коренной мелиорации часто приводит к столкновению интересов сельского хозяйства и охраны природы. Решение о проведении мелиорации должно приниматься лишь после составления комплексного экологического обоснования и сравнения краткосрочных выгод с долгосрочными народнохозяйственными затратами и экологическим ущербом.

Применение пестицидов в сельском хозяйстве способствует повышению его продуктивности и снижению потерь, однако сопряжено с возможностью остаточного попадания пестицидов в продукты питания и экологической опасностью. Например, накопление пестицидов в почве, попадание их в грунтовые и поверхностные воды, нарушение естественных биоценозов, вредное влияние на здоровье людей и фауну. Наибольшую опасность представляют стойкие пестициды и их метаболиты, способные накапливаться и сохраняться в природной среде до нескольких десятков лет. При определенных условиях из метаболитов пестицидов образуются метаболиты второго порядка, роль, значение и влияние которых на окружающую среду во многих случаях остаются неизвестными.

Для повышения урожайности культурных растений в почву вносят неорганические и органические вещества, называемые удобрениями. В природном биоценозе господствует естественный круговорот веществ: минеральные вещества, забираемые растениями из почвы, после отмирания растений снова возвращаются в нее. Если же в результате отчуждения урожая для собственного потребления или на продажу система нарушается, становится необходимым применение удобрений. Удобрения подразделяют на минеральные, добытые из недр, или промышленно полученные химические соединения, содержащие основные элементы питания (азот, фосфор, калий) и важные для жизнедеятельности микроэлементы (медь, бор, марганец и др.), а также органические составляющие (перегной, навоз, торф, птичий помет, компосты и др.), способствующие развитию полезной микрофлоры почвы и повышающие ее плодородие. Однако часто удобрения вносят в количествах, не сбалансированных с потреблением сельскохозяйственными растениями, поэтому они становятся мощными источниками загрязнения почв, сельскохозяйственной продукции, почвенных грунтовых вод, а также естественных водоемов, рек, атмосферы.

Применение избыточных минеральных удобрений может иметь следующие негативные последствия:

- изменение свойств почв при длительном внесении удобрений;

- внесение больших количеств азотных удобрений приводит к загрязнению почв, сельскохозяйственной продукции и пресных вод нитратами, а атмосферы - оксидами азота.

Все сказанное касается и фосфорных удобрений; - минеральные удобрения служат источником загрязнения почв тяжелыми металлами. Наиболее загрязнены тяжелыми металлами фосфорные удобрения. Кроме того, фосфорные удобрения являются источником загрязнения другими токсичными элементами - фтором, мышьяком, естественными радионуклидами (ураном, торием, радием).

Существенное количество тяжелых металлов попадает в почвы и с органическими удобрениями (торфом, навозом), за счет высоких доз (по сравнению с минеральными) внесения. Переудобрение приводит к высоким содержаниям нитратов в питьевой воде и некоторых культурах (корнеплодах и листовых овощах). Предельно допустимые количества (ПДК) нитратов для человека, по рекомендации ВАО, не должны превышать 500 мг N-NO₃ в сутки. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) допускает содержание нитратов в продуктах до 300 мг на 1 кг сырого вещества. Таким образом, избыточное вовлечение соединений азота в биосферу весьма опасно.

Земли сельскохозяйственного назначения - это земли, предоставленные различным сельскохозяйственным предприятиям и организациям для ведения сельскохозяйственного производства. К ним также относятся земельные участки, предоставленные гражданам для ведения крестьянского (фермерского) хозяйства, личного подсобного хозяйства, садоводства, огородничества, животноводства, сенокошения и выпаса скота. Кроме того, к категории земель сельскохозяйственного назначения отнесены земли, выделенные казачьим обществам и родовым общинам.

За 2011 год площадь земель сельскохозяйственного назначения Кузнецкой котловины уменьшилась на 4,3 тыс. га. 685 тыс. га пахотных земель относится к категории эрозионноопасных и подверженных водной и ветровой эрозии. В эрозионноопасных районах (Беловский, Гурьевский, Ленинск-Кузнецкий, Новокузнецкий, Промышленновский, Топкинский) доля эродированных почв достигает 30-50% от общей площади пашни, а в Прокопьевском районе - 64%. Сократились объемы работ по текущему уходу и реконструкции мелиоративных систем, известкованию почв, а также количеству внесенных в почву органических, минеральных удобрений и химических средств защиты растений. Всё это приводит к разрушению и повреждению почв в результате сельскохозяйственной деятельности, в результате чего снижается площадь пригодных для ведения сельского хозяйства почв и повышается антропогенная нагрузка на оставшиеся сельскохозяйственные угодья.

Общая площадь земель сельскохозяйственного назначения в Кемеровской области составляет 28% - 3.0 млн. га (рис. 7), из них сельскохозяйственные угодья - более 2,3 млн.га. В том числе: пашни - 1480 тыс. га, сенокосы - 399 тыс. га, пастбища - 500.0 тыс. га, многолетние насаждения - 14,6 тыс. га. Причем, наиболее ценные сельскохозяйственные угодья (пашни) используются на 85,8%. 212 тысяч гектар пашни (14,2%) в Кузбассе не используется. Из них 112 тысяч гектар пашни заросло кустарником и лесом, заболочено, и вводу в оборот не подлежат. Только около 100 тыс.га подлежит немедленному вводу в оборот.

Рис. 7

кузнецкая котловина почвенный покров

Сельскохозяйственное производство и его влияние на почвы Кузнецкой котловины можно охарактеризовать по следующим городам:

1) г.Кемерово

Площадь сельскохозяйственных земель г. Кемерово по балансу земель, предоставленному Управлением Росреестра по Кемеровской области, составляет 6,905 тыс. га. Нарушенные земли - 508 га.

2) г.Междуреченск

Площадь сельскохозяйственных земель муниципального образования «Междуреченский городской округ» составляет 5,181 тыс. га. Площадь нарушенных земель - 4,34 тыс.га.

3) г.Мыски

По данным Управления федерального агентства кадастра объектов недвижимости по Кемеровской области, в границах г. Мыски насчитывается 5767 га земель сельскохозяйственного назначения. Нарушенные земли - 449 га.

4) г.Белово

По данным Управления Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по Кемеровской области, в границах г. Белово насчитывается 5868 га земель сельхозназначения, в т.ч. площадь нарушенных земель - 595 га, что составляет 3,5% от земельного фонда города.

5) г.Прокопьевск

По данным Управления Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии Кемеровской области, общая площадь сельскохозяйственных земель в административных границах города Прокопьевск составляет 6,815 тыс. га. Нарушенные земли - 4,28 тыс.га

Рассмотрим состояние почв и влияние на них сельскохозяйственного производства по почвенным округам.

Лесостепь Кузнецкой котловины. Почвы пашни почвенного округа (468,9 тыс. га) относятся по гранулометрическому составу к средне- и тяжелосуглинистым, сильногумусированным с повышенным и высоким содержанием K₂O, средним повышенным и высоким содержанием P₂O₅.

Почвы преимущественно слабокислые и близкие к нейтральным. Гумусовые вещества благодаря комплексообразующей и поглотительной способности удерживают в почве многие элементы питания растений, способствуют значительному снижению потерь и предотвращению загрязнения окружающей среды.

Валовое содержание в почвах Pb, Cu, Cr и Co не превышает 1 ПДК, а Cd-1-3 ПДК на 11,8% площади пашни. Кадмиевое загрязнение почв характерно для всей территории области, что связано с добычей и переработкой каменного угля в больших объемах. Среднее содержание Cd в Кузнецких энергетических углях составляет от 1,8 до 8,8 г/т в зависимости от марки. По нашим данным содержание Cd в бурых углях составляет 1,05-1,46 мг/кг.

Валовое содержание Zn, Ni, Mn от 1 до 2 ПДК соответственно на 0,2%, 2,1% и 1,3% площади пашни. Почвы, загрязненные Zn, находятся в зоне деятельности бывшего Беловского цинкового завода.

Степень негативного действия тяжелых металлов на растения определяется не столько валовым их количеством, сколько содержанием мобильных соединений, находящихся в почве. Формы же соединений металлов и процессы их трансформации в большей мере обусловлены свойствами почв, родом и концентрацией анионов в почвенном растворе, формами гумусовых веществ, способных образовывать с катионами металлов разные по растворимости соединения и сорбционными процессами на поверхности твердой фазы почвы, а также свойствами самих металлов.

Степное ядро Кузнецкой котловины. Площадь пашни почвенного округа 274,0 тыс. га. На 91,2% пахотных земель распространены черноземные почвы, в том числе 79,7% - черноземы выщелоченные. По гранулометрическому составу относятся к средне- и тяжелосуглинистым, сильногумусированным с повышенным и высоким содержанием P₂O₅, высоким и очень высоким - K₂O.

Для округа характерна высокая доля почв с близкой к нейтральной и нейтральной реакцией почвенного раствора.

В почвах округа валовое содержание кадмия, цинка и марганца находится в основном в пределах 0,5-1,0 ПДК, для остальных тяжелых металлов ниже 0,5 ПДК. На площади 43,8 тыс. га содержание валового кадмия в почвах входит в группу 1-2 ПДК.

Содержание подвижных форм Cd и Mn в почвах находится в интервале менее 0,5 и 0,5-1,0 ПДК, для других изученных элементов концентрация в большинстве случаев не превышает 0,5 ПДК. На площади 5,2 тыс. га содержание подвижных форм кадмия составляет 1-2 ПДК.

Максимальное содержание подвижных форм Pb и Cd возможно при более кислой реакции почвенного раствора (рНс от 5,0 до 5,5), минимальное - при рНс - 6,2-6,4. С увеличением валового содержания элементов в черноземах выщелоченных возрастает и концентрация их подвижных форм.

Расчлененная лесостепь и лесостепь предгорий. В расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий (595,0 тыс. га) распространены серые лесные почвы и черноземы средне- и тяжелосуглинистые. На половине пашен доля серых лесных почв более 50%. Высокая пестрота почвенного плодородия: содержание гумуса и подвижного фосфора от низкого до высокого, обменного калия - от среднего до высокого. Более половины площади пашни почвы средне- и слабокислые.

Содержание нитратного азота в почве очень низкое и варьирует в почвенных горизонтах в пределах 9,3-2,6 мг/кг, что не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК) величины нитратного азота в почве - 130 мг/кг.

Главным источником тяжелых металлов в почве являются породы (магматические и осадочные) и породообразующие минералы. Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в основном в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции.

Содержание в почве подвижных форм тяжелых металлов (свинца, кадмия, меди, цинка, марганца, никеля, кобальта, железа, хрома, ртути) не превышает ПДК.

2.4.3 Влияние городов на состояние почв

По состоянию на 2011 год земли городских поселений Кузнецкой котловины составляли 195,7 тыс. га.

Площадь городов по балансу земель, предоставленному Управлением Росреестра по Кемеровской области:

- Кемерово - 29483 га;

- Ленинск-Кузнецкий - 11272 га;

- Белово - 17022 га;

- Киселевск - 21457 га;

- Прокопьевск - 21672 га;

- Новокузнецк - 42427 га;

- Осинники - 7940 га;

- Мыски - 10866 га;

- Междуреченск - 33536 га.

Сегодня уже стало очевидным, что в городах сформировалась качественно новая санитарно-экологическая ситуация, которая определяется высокой концентрацией антропогенных факторов, отрицательно влияющих на почвы и растения. Длительное антропогенное воздействие в городе существенно изменяет все компоненты природных ландшафтов и их естественные связи. Изменения касаются тепловых свойств почв (под теплотрассами почвы не промерзают зимой), физических, морфологических и, что особенно важно, общих химических и геохимических характеристик. Множество исследований свидетельствуют о токсикологическом значении загрязнения почвы. В частности, вредное действие может передаваться по пищевым цепочкам в системе почва-растения-животные-человек. Загрязнение почвы тяжелыми металлами вызывает их накопление в грунтовых водах, растениях и продуктах питания человека. Овощи и зерновые, выращенные в условиях повышенного содержания тяжелых металлов, имеют пониженную пищевую ценность - содержат меньше белков, углеводов, витамина С.

В районах крупных индустриальных центров области и автомобильных дорог почвы загрязнены тяжелыми металлами, а также подвержены механическому, химическому и биологическому загрязнению. Наибольшее загрязнение почв тяжелыми металлами в области характерно для зоны влияния городов Новокузнецка, Киселевска и Осинников.

Сильное загрязнение почв свинцом, цинком, фтором, кобальтом установлено в промышленных районах города Кемерово.

Влияние городов на состояние почв также обусловлено образованием и размещением отходов производства и потребления в результате деятельности промышленных предприятий и жизнедеятельности населения.

Данные по образованию отходов производства и потребления (по городам):

1) г. Кемерово

По данным управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Кемеровской области, в 2011 году в г. Кемерово образовалось 1181,565 тыс. т отходов.

Основной вклад в образование отходов производства и потребления внесли предприятия производства и распределения электроэнергии, газа и воды - 643,727 тыс. т (54,5%), обрабатывающие производства - 220,700 тыс. т (18,7%) и производства добычи полезных ископаемых - 211,220 тыс. т (17,85%).

2) г. Новокузнецк

По данным управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Кемеровской области, в 2011 году в г. Новокузнецк образовалось 84094,787тыс. т отходов.

Основной вклад в образование отходов производства и потребления внесли предприятия по добыче полезных ископаемых - 76621,391 тыс. т (91,1%), обрабатывающие производства - 7325,953 тыс. т (8,7%).

3) г. Киселевск

По данным управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Кемеровской области, в 2011 году в г. Киселевске образовалось 252 660,467 тыс. т отходов, из которых 96,15% (242 936,245 тыс. т) - отходы предприятий по добыче полезных ископаемых, и 3,84% (9 702,392 тыс. т) - отходы строительства.

4) г. Прокопьевск

По данным Управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Кемеровской области, в результате производственной и хозяйственной деятельности промышленных предприятий, объектов соцкультбыта, медицинских и учебных учреждений, жилищного фонда г. Прокопьевска образовалось 54 287,648 тыс. т отходов производства и потребления. Основной вклад в образование отходов производства и потребления внесли предприятия по добыче полезных ископаемых - 54 250,780 тыс. т (99,93%), производство и распределение электроэнергии, газа и воды - 28,209 тыс. т (0,05%).

5) г. Междуреченск

По данным управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Кемеровской области, в 2011 году в г. Междуреченске образовалось 188327,767 тыс. т отходов.

Основной вклад в образование отходов производства и потребления внесли предприятия по добыче полезных ископаемых - 188235,853 тыс. т (99,95%).

6) г. Мыски

По данным управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Кемеровской области, в 2011 году в г. Мыски образовалось 91534,092 тыс. т отходов.

Основной вклад в образование отходов производства и потребления внесли предприятия по добыче полезных ископаемых - 91059,265 тыс. т. По сравнению с 2010 годом отходов производства и потребления образовалось больше на 9003,521 тыс. т в основном за счет предприятий по добыче полезных ископаемых.

7) г.Осинники

По данным управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Кемеровской области, в 2011 году в г. Осинники образовалось 106,968 тыс. т отходов.

Основной вклад в образование отходов производства и потребления внесли предприятия по добыче полезных ископаемых - 103,347 тыс. т (96,61%), обрабатывающие производства - 1,685 тыс. т (1,57%).

8) г.Белово

По данным управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Кемеровской области, в 2011 году в г. Белово образовалось 17328,871 тыс. т отходов. Динамика образования отходов производства и потребления за 2007-2011 годы представлена в табл. 2.4.

Основной вклад в образование отходов производства и потребления традиционно для Кузбасса внесли предприятия по добыче полезных ископаемых - 16565,811 тыс. т (95,6%).

В отличие от других городов Кемеровской области в 2011 году наблюдается уменьшение объёма образования отходов производства и потребления. Всего их образовалось меньше на 174868,372 тыс. т.

9) г. Ленинск-Кузнецкий

По данным управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Кемеровской области, в 2011 году в г. Ленинск-Кузнецкий образовалось 44407,821 тыс. т отходов.

Основной вклад в образование отходов производства и потребления внесли предприятия по добыче полезных ископаемых - 44395,389 тыс. т (99,97%).

По сравнению с предыдущими годами произошло значительное увеличение образования отходов V класса опасности (вскрышных и вмещающих пород) за счет увеличения объемов добычи на угледобывающих предприятиях города.

Влияние отходов потребления на состояние почв рассмотрим на примере свалок ТБО в городе Новокузнецке.

Результаты проведенных комплексной рабочей группой исследований состояния двух официальных свалок г. Новокузнецка - Центральной и Баевской - показали, что в зоне их влияния почва значительно загрязнена токсичными элементами и тяжелыми металлами. Так, в зоне влияния Центральной свалки в почве содержатся на уровне и выше ПДК следующие элементы:

- в валовой форме: свинец (1,9-16,8 ПДК), мышьяк (4,5-8,0 ПДК), олово (4,0-5,0 ПДК), марганец (2,3-2,7 ПДК), хром (1,2-2,8 ПДК), ванадий (0,6-1,1 ПДК);

- в подвижной форме: цинк (24,4-138,2 ПДК), медь (0,9-19,6 ПДК), никель (0,8-3,5 ПДК), хром (1,1-1,5 ПДК), свинец (0,5-1,1 ПДК).

По суммарному показателю загрязнения тяжелыми металлами почва в зоне влияния Центральной свалки относится к категории загрязнения от до чрезвычайно опасной.

В зоне влияния Баевской свалки в почве на уровне и выше ПДК содержатся:

- в валовой форме: мышьяк (3,5-5,3 ПДК), олово (0,9-2,9 ПДК);

- в подвижной форме: медь (3,0-5,6 ПДК), цинк (1.9-3,7 ПДК), никель (1.6-1,7 ПДК), кобальт (0,9-1,2 ПДК).

По суммарному показателю загрязнения тяжелыми металлами почва в зоне влияния Байдевской свалки относится к допустимой категории загрязнения.

Изучение структуры поступающих на полигоны и свалки бытовых отходов показало, что за последние годы увеличилась доля строительных отходов (9-15% от общей массы). Это главным образом связано с активизацией строительных работ в городской и пригородной зоне. Влияние указанной группы отходов на состояние почвенного покрова в настоящее время мало изучено. По результатам проведенных исследований были сделаны следующие выводы: наибольшей трансформации в процессе образования почв города подвергается гумусовый горизонт, увеличивающийся с ростом площадей и числа мусорных свалок; для всех горизонтов замусоренных почв характерна трансформация почвенных профилей, что свидетельствует о нарушении процессов естественного формирования почв; под действием бытового и строительного мусора в наибольшей степени изменяются такие показатели гумусовый горизонта, как гранулометрический состав, поглотительная способность, рН-среда, биологическая активность; высокая динамика рН-активности сильно сужает видовой спектр растений, способных произрастать на территориях локализации строительного мусора; низкая биологическая активность замусоренных почв обуславливает тот факт, что эти почвы труднее всего подлежат восстановлению.

Проведенные исследования показали, что строительный мусор, в отличие от таких составляющих ТБО как полиэтилен, ткань, бумага и др. наиболее активно трансформирует основные параметры почв, что требует особого внимания к организации сбора, хранения и утилизации строительного мусора, образующегося в результате проведения строительных и ремонтно-строительных работ.

2.4.4 Изменение структуры почвенного покрова Кузнецкой котловины

В почвах Кузнецкой котловины происходят процессы, в результате которых изменяются агрохимические показатели: увеличивается кислотность почв, уменьшается содержание подвижного фосфора и обменного калия в пахотном горизонте.

По состоянию на 01.01.2012 г. общая площадь кислых пахотных почв составила 796,9 тыс. га (56,2%), в т.ч. 215,42 тыс. га (22,2%) очень сильнокислых, сильно- и среднекислых (рНс до 5,0) требующих обязательного известкования.

Общая площадь нарушенных в результате хозяйственной деятельности предприятий Кузнецкой котловины почв составила 103,6 га.

Приведем результаты наблюдений за изменениями структуры почвенного покрова с 1966 по 2011 г.г.

При оценке динамики изменения площадей пашни по кислотности по циклам агрохимического обследования Кузнецкой котловины отмечаем, что с 1966 до 1993 г.г. происходило подкисление почв, площадь нейтральных почв снизилась до 9% в 1993 гг.

Начиная с обследования почв в 1993 гг. не происходит заметной трансформации площадей почв по уровню кислотности, площадь нейтральных почв составляет 35-36%, доля слабокислых - 40-42% (рис. 8).

Средневзвешенный показатель кислотности пахотных почв повысился с 5,1 в 1966-1972 гг. до 5,8 в 1987-1993 гг. С 1987-1993 гг. средневзвешенный показатель кислотности снизился до 5,5, произошло за этот период небольшое подкисление почв (рис. 9).

В период с 1966 по 2011 гг. отмечается увеличение площади с высоким и очень высоким содержанием подвижного фосфора с 184 до 435 тыс. га (рис. 10).



Рис. 8 - Динамика распределения площади пашни по кислотности по циклам агрохимического обследования Кузнецкой котловины.

Рис. 9 - Динамика средневзвешенного показателя кислотности пахотных почв по циклам обследования Кемеровской области

Анализ динамики распределения площади по критерию Романовского (р) свидетельствует, что существенные изменения произошли за период с 1980 по 1993 гг. (р>3 при ?рН_с>0,2): площадь пашни с сильно- и среднекислыми почвами возросла на 84 тыс. га, со слабокислыми - на 182 тыс. га.

Содержание Р₂О₅ в почвах области достигало наибольшего значения в 1980-1986 гг., а о существенных различиях (р>3), при сравнении данных по циклам обследования, можно говорить лишь между первым и третьим циклами, когда разница значений превышает 24 мг/кг. Содержание Р₂О₅ в почвах пашни более 100 мг/кг почти на половине площади.

Рис. 10 - Динамика распределения площади пашни по содержанию подвижного фосфора по циклам агрохимического обследования

Это связано с применением фосфорных удобрений. В последующие годы площадь пахотных почв с высоким и очень высоким содержанием фосфора сократилась на 100 тыс. га. В настоящее время, средневзвешенное арифметическое содержание подвижного фосфора составляет 116 мг/кг, что соответствует повышенному содержанию (рис. 11).



Рис. 11 - Средневзвешенное содержание подвижного фосфора (мг/кг) по периодам обследования

В распределении площадей по градациям содержания отмечены существенные (р>3) изменения между циклами обследования 1987-1993 гг. и 1994-2000 гг., произошло увеличение доли площади пашни с повышенным и высоким содержанием К₂О, а с низким и средним - снизилась. В последующие периоды наблюдений средневзвешенное арифметическое значение К₂О остается на уровне 132-140 мг/кг (рис. 12).

Более половины пашен области приурочены к почвам с высоким и очень высоким содержанием К₂О. Наибольшая его концентрация (более 150 мг/кг) отмечена в первом цикле обследования - 1966-1972 гг. (рис. 13).

Рис. 12 - Средневзвешенное содержание обменного калия по периодам обследования, мг/кг



Средневзвешенная арифметическая по содержанию гумуса остается на одном уровне - 8,1-8,2%. В динамике распределения площади пашни по группам содержания гумуса между циклами обследования не произошло существенных изменений (р<3). Почвы всех почвенных округов по степени гумусированности относятся к сильногумусированным. Содержание обменного калия в почвах от повышенного до высокого. В пахотных почвах степного ядра Кузнецкой котловины высокое содержание подвижного фосфора, в почвах лесостепи Кузнецкой котловины повышенное, а «островной» лесостепи - среднее. В расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий в районах с преобладанием черноземных и темно-серых почв содержание подвижного фосфора высокое и повышенное, в остальных районах среднее. Почвы всех округов характеризуются повышенным и высоким содержанием обменных кальция и магния, повышенной и высокой степенью насыщенности основаниями.

Рис. 13 - Динамика площади пашни по содержанию обменного калия по циклам агрохимического обследования

Более 50% пахотных почв Кемеровской области содержат гумуса более 8% (рис. 14).

Рис. 14 - Динамика площади пашни по содержанию гумуса по циклам агрохимического обследования

Дальнейшее использование нарушенных почв на территории Кузнецкой котловины возможно только после проведения следующих мероприятий:

1. Для воспроизводства плодородия почвы необходимо вносить органические удобрения в севооборотах.

2. Внесение минеральных удобрений необходимо обосновывать обеспеченностью почв азотом, фосфором, калием, в связи с чем. необходимо возобновить регулярное агрохимическое обследование.

3. На пахотных почвах склоновых земель для прекращения деградации почв необходимо осуществлять простейшие противоэрозионные мероприятия (плоскорезная обработка, рядовой посев поперек склона, мульчирование соломой, регулирование снеготаяния, а также создание лесозащитных полос).

4. При выращивании растений на загрязненных почвах основными приемами по устранению фитотоксичности тяжелых металлов должны быть известкование, применение фосфорных удобрений, глубокая обработка почв, подбор культур устойчивых к загрязнению.

5. Пахотные угодья с загрязнением тяжелыми металлами, относящиеся к первому классу опасности выше двух ПДК, рекомендовать к консервации.

6. Необходимо продолжить работы по агрохимическому мониторингу земель и агрохимическому обследованию пахотных почв области с целью возможного выделения средне - и сильнодеградированых почв под ограниченное использование и консервацию.

Подводя итоги второй главы, можно сказать, что более 2/3 почвенного покрова Кузнецкой котловины так или иначе было повреждено в результате антропогенной деятельности. В результате проведения различных сельскохозяйственных работ была нарушена наибольшая часть почвенного покрова.

В настоящее время одной из важнейших социально-экологических проблем является деградация почв сельскохозяйственных угодий. Длительное использование почв сельскохозяйственного назначения под пашни привело к разрушению макроструктуры пахотного горизонта. Увеличилась плотность почв, снизилась их водопроницаемость и устойчивость к процессам водной эрозии и дефляции. Переуплотнению почв способствовало длительное использование тяжелой сельскохозяйственной техники и автомобильного транспорта.

В настоящее время в районах интенсивного сельскохозяйственного освоения практически не осталось черноземов, сохранивших свое природное плодородие. Одной из причин дегумификации почв является эрозия. Средние потери гумуса при эрозионных процессах на почвах лесостепной зоны составили 0,1-0,2%, а по отдельным элементарным участкам достигают 0,5-0,7%. Эрозии наиболее подвержены выщелоченные черноземы Гурьевского района; обыкновенные, выщелоченные и оподзоленные черноземы, а также темно-серые лесные почвы Беловского района; серые-серые и серые лесные глееватые почвы Кемеровского района; все серые лесные почвы Яшкинского района. Недостаточное количество вносимых на поля органических удобрений (около 1,2 т/га) также способствует дегумификации почв. Концентрация большого количества угольных разрезов и шахт в Кузнецкой котловине вызвала снижение общего уровня грунтовых вод сельскохозяйственных угодий, что привело к активизации процессов минерализации гумуса и нарушению водного и солевого режима почвы.

К негативным явлениям относится и рост кислотности почв, способствующий увеличению подвижности тяжелых металлов. По данным регионального мониторинга земель подкисление почв на 0,1-0,2 единицы отмечено в Кемеровском, Тяжинского, Гурьевского районах, а на 0,2-0,4 единицы - в Новокузнецком районе. Увеличилась и площадь кислых почв,сосавившая в целом по области в начале XXI века 1069,1 тыс. га.

Площадь почв, нарушенных в результате горнодобывающей промышленности относительно невелика, однако почвы при этом в большинстве случаев уничтожаются полностью. Восстановление почвы в данных районах возможно лишь при проведении интенсивной рекультивации нарушенных земель. Под всеми крупными городами естественные почвы постепенно перерождаются в урбаноземы. Восстановить естественные почвы, нарушенные городским поселением невозможно. Морфологический профиль почв будет иметь черты урбанозёма возможно даже спустя сотни лет после устранения антропогенного воздействия.



Глава 3. Использование материалов квалификационной работы в школьном курсе географии

Коменский впервые обосновал необходимость классно-урочной системы занятий, при которой один учитель одновременно работает со всем классом по определенному учебному материалу. Учебный год, по мнению Коменского, должен для всех учащихся начинаться и кончаться одновременно, занятия последовательно чередоваться с отдыхом. Учебный день должен быть строго регламентирован в соответствии с возрастными возможностями учащихся разных классов.

Классно-урочной системе присущи следующие характерные черты:

* в группы (классы) постоянного состава входят учащиеся, примерно одинаковые по возрасту и уровню подготовленности к обучению. Учитель работает со всем классом (фронтально) или с группами внутри классов, давая им разные задания;

* основной формой обучения является урок - отрезок обучения в 40-45 минут, представляющий относительно законченный по содержанию и способу построения единицу учебного процесса;

* все содержание образования делится на отдельные дисциплины;

* весь период обучения разделен на учебные годы, четверти, учебные дни, каникулы, а занятия ведутся по единому плану и расписанию;

* учитель осуществляет руководство учебной деятельностью, объясняет новый материал, дает задания, контролирует их выполнение.

Достоинства классно-урочной системы в значительной степени отражены в уроке, поэтому следует отвергнуть точку зрения, будто бы недостатки обучения и воспитания в школе так тесно связаны с уроком как основной формой организации учебного процесса, что единственный путь преодоления этих недостатков - полный отказ от урока и переход к другим формам. От урока отказываться не следует - его надо совершенствовать. Однако общее совершенствование организации обучения связано не только с повышением качества уроков, но и с рациональным сочетанием урока с другими формами - лекциями, семинарами, лабораторными и практическими занятиями и т. д. Именно комплексное применение разнообразных организационных форм обеспечивает повышение качественных показателей процесса обучения.

Урок - единица, основная форма образовательного процесса, четко ограниченная временными рамками, возрастным составом участников, планом и учебной программой. В уроке как дидактической конструкции представлены все компоненты учебного процесса: цель, задачи, содержание, методы и средства.

Для урока, как формы учебной работы, свойственны такие признаки:

- имеет строго обозначенные рамки учебного времени;

- на уроке, как правило, присутствует постоянный состав учащихся примерно одного возраста и уровня подготовленности к учебной работе;

- каждый урок отводится на изучение одного предмета;

- урок имеет дидактическую структуру;

- урок строится, исходя из целей и задач обучения и развития, закономерностей и принципов учебного процесса;

- творцом, организатором и руководителем урока является учитель (педагог);

- урок в своей основе направлен на обучение, развитие и воспитание.

Формы проведения урока крайне разнообразны. Во многом они определяются индивидуальностью педагога - его методическими воззрениями, вкусами, привычками. Формы урока делятся на традиционные и нестандартные. К традиционным формам относятся урок как таковой, беседа, практикум и так далее. Традиционные формы урока в последнее десятилетие теряют свою актуальность и продуктивность, так как уже не способны поддерживать интерес учащихся к изучаемому предмету. Поэтому всё больше педагогов используют в своей работе нестандартные формы проведения уроков. В старших классах рационально использовать уроки-лекции, семинары, уроки-зачёты, дискуссии. Это поможет учащимся легче адаптироваться в учебном процессе ВУЗа.

Однако существуют две универсальных формы проведения урока, которые можно применять во всех классах - игра и экскурсия. Разновидностей игры много: деловая, путешествие, ролевая, соревнование, викторина и так далее. Главное условие при проведении урока в форме игры - заранее оговорённые правила.

На уроке-экскурсии переносятся основные задачи учебных экскурсий: обогащение знаний учащихся; установление связи теории с практикой, с жизненными явлениями и процессами; развитие творческих способностей учащихся, их самостоятельности, организованности; воспитание положительного отношения к учению.

По содержании уроки-экскурсии делятся на тематические, охватывающие одну или несколько тем одного предмета, и комплексные, базирующие на содержании взаимосвязанных тем двух или нескольких учебных предметов.

По времени проведения относительно изучаемых тем различают: вводные, сопутствующие и заключительные уроки-экскурсии.

Форма проведения уроков-экскурсий весьма многообразна. Это и пресс-конференция, с участием представителей предприятия, учреждения, музей и так далее, и исторические экскурсии по изучаемому предмету, и кино - или телеэкскурсии, и урок обобщающего повторения по теме, разделу или курсу в форме экскурсии и так далее.

Тем не менее, структурные элементы различных типов уроков-экскурсий являются в достаточной степени определенными.

Например, тематический урок-экскурсия может иметь следующую структуру:

- сообщение темы, цели и задач урока;

- актуализация опорных знаний учащихся;

- восприятие особенностей экскурсионных объектов, первичное осознание заложенной в них информации;

- обобщение и систематизация знаний;

- подведение итогов экскурсии.

Материалы данного исследования могут быть использованы в следующем курсе географии России в 9 классе. В курсе 9 класса отводится 16 часов на изучение регионального компонента образования. Изучение курса географии Кемеровской области проводится по типовому плану экономико-географической характеристики.

По материалам квалификационной работы был составлен урок-практикум на тему «Почвы Кузнецкой котловины»

План конспекта урока по географии

Методическая разработка урока по теме «Почвы Кузнецкой котловины».

Тема: Почвы Кузнецкой котловины.

Цель: выявить самые распространённые типы почв Кузнецкой котловины.

Задачи: 1. сформировать умение закладки и ликвидации штурфа;

2. закрепить умение определять тип почвы по почвенному профилю;

3. пробудить чувство ответственности за состояние почв;

4. развить бережное отношение учащихся к почвенному покрову;

5. обосновать размещение сельскохозяйственных земель в основном на черноземных почвах.

Форма урока: экскурсия-практикум.

Класс: 9.

Оборудование: лопаты, емкости с плотной крышкой для образцов почвы, бумажные бирки, тонкий маркер, клей, перчатки, фотоаппарат, топографическая карта, карта почв Кузнецкой котловины, карта сельскохозяйственных и лесных земель Кузнецкой котловины.

Маршрут: До начала маршрута участники экскурсии добираются на школьном транспорте. Первая остановка на правом берегу реки Сосновки, метрах в сорока от автодороги Р366, которая соединяет Новокузнецк и Осинники. Вторая остановка располагается к северо-западу от первой, в Сосновом бору возле села Сосновка. Для того чтобы достичь третьей остановки участники экскурсии едут по автодороге Р366 в сторону Новокузнецка. Напротив бывшего пункта ГИББД транспорт сворачивает на грунтовую дорогу и едет по ней метров 300 до третьей остановки. По окончании экскурсии её участники возвращаются на том же транспорте в школу.

Подготовительный этап.

Перед экскурсией учитель, прежде всего, проводит инструктаж о безопасном поведении вблизи автодорог и водных объектов. Все ученики должны расписаться в журнале безопасности и принести от своих родителей разрешение на экскурсию. Затем учитель подробно рассказывает суть экскурсии и правила копания и зарывания почвенного штурфа без нанесения вреда почвам:

1. дерн аккуратно снимается большими максимально возможными кусками, укладывается дерн осторожно, чтобы не повредить его;

2. разные почвенные слои складываются в разные кучки;

3. выкопанные слои почвы закладываются в штурф в порядке обратном выниманию, то есть самый верхний слой укладывается последним.

После инструктажа учащиеся тренируются в закладывании и ликвидации штурфа на территории школы. Учитель контролирует каждое их действие, указывает на ошибки и прерывает действия учеников при совершении ими грубых ошибок, грозящих деградацией исследуемого участка почвы. Если штурф заложен с соблюдением всех правил, учитель позволяет собрать образец почвенного профиля, в емкость с соблюдением вертикального масштаба и порядка почвенных слоёв засыпаются выкопанные слои почвы. Полученный образец закрывается плотной крышкой и снабжается биркой с типом почвы, местом и датой забора. Затем штурф закапывается с соблюдением всех правил.

После закрепления умения работы с штурфом учитель делит мальчиков класса на три группы по числу остановок. Каждая из групп будет копать и ликвидировать штурф на своей остановке. После распределения мальчиков учитель делит на группы девочек:

1..те, кто изготавливают образцы почвы и определяют тип почвы на каждой из остановок;

2..те, кто ориентируются по топографической карте и отмечают на ней маршрут и остановки;

3..те, кто готовят фотоотчёт по экскурсии и выступают с собранным на экскурсии материалом на школьной конференции.

После этого учитель сообщает дату и время экскурсии, место сбора, форму одежды и необходимое оборудование.

Ход урока.

На первой остановке учитель рассказывает о цели экскурсии и говорит, как называется речка и село. Затем первая группа мальчиков начинает закладывать штурф, а учитель внимательно следит за правильностью их действий. В это время группа «картографов» ориентируется по топографической карте и отмечает на ней первую остановку. После закладки штурфа учитель проверяет верно ли они сориентировались. Затем первая группа «почвоведов» по вскрытому почвенному профилю определяет тип почвы - аллювиально-луговая. Если у группы возникают затруднения в самостоятельном определении типа почвы, учитель помогает им в этом. После определения типа почвы первая группа «почвоведов» изготавливают образец почвенного профиля. В заранее заготовленную емкость с соблюдением вертикального масштаба и порядка почвенных слоёв засыпаются выкопанные слои почвы. Полученный образец закрывается плотной крышкой и снабжается биркой с типом почвы, местом и датой забора. Фотографы фиксируют работу групп, набирая материал для фотоотчёта. В конце штурф закапывается с соблюдением всех правил.

На второй остановке вторая группа мальчиков начинает закладывать штурф, а учитель внимательно следит за правильностью их действий. В это время группа «картографов» ориентируется по топографической карте и отмечает на ней вторую остановку и пройденный маршрут. После закладки штурфа учитель проверяет верно ли они сориентировались. Затем вторая группа «почвоведов» по вскрытому почвенному профилю определяет тип почвы - серая лесная. Если у группы возникают затруднения в самостоятельном определении типа почвы, учитель помогает им в этом. После этого учитель задаёт учащимся вопрос: «Чем отличается данный почвенный профиль от предыдущего?» Учащиеся выделяют признаки характерные для каждого из изученных почвенных профилей. Потом вторая группа «почвоведов» изготавливают образец почвенного профиля. В заранее заготовленную емкость с соблюдением вертикального масштаба и порядка почвенных слоёв засыпаются выкопанные слои почвы. Полученный образец закрывается плотной крышкой и снабжается биркой с типом почвы, местом и датой забора. Фотографы фиксируют работу групп, набирая материал для фотоотчёта. В конце штурф закапывается с соблюдением всех правил.