Энергетической стратегией Республики Саха (Якутия) на период до 2032 г. с целевым видением до 2050 г. [1] предусмотрено дальнейшее строительство и эксплуатация экспортно ориентированных объектов топливно-энергетического комплекса в Южной Якутии – угледобывающих комплексов, месторождений углеводородов и их транспортировка, а в перспективе – строительство гидроэлектростанций на крупных реках.
Угледобывающая промышленность занимает третье место в структуре объемов производства после алмазодобывающей и нефтедобывающей отраслей в экономике Республики Саха (Якутия) [2]. Нерюнгринское каменноугольное месторождение, отрабатываемое в настоящее время разрезом «Нерюнгринский», находится в Алдано-Чульманском угленосном районе Южно-Якутского угольного бассейна и своей южной частью примыкает к территории г. Нерюнгри. Одним из ключевых промышленных энергообъектов отрасли является расположенный в Южной Якутии Нерюнгринский промузел, в состав которого входят угольный разрез «Нерюнгринский» проектной мощностью 15 млн т в год, обогатительная фабрика «Нерюнгринская» производственной мощностью 9 млн т в год, Нерюнгринская ГРЭС мощностью 570 мВт ГРЭС и Чульманская ТЭЦ мощностью 73 мВт с соответствующей инфраструктурой (ЛЭП, дороги, населенные пункты). Центральное место занимает разрез «Нерюнгринский», на котором добывают высококачественные коксующиеся и энергетические угли, которые перерабатываются на обогатительной фабрике и поставляются металлургическим и коксохимическим предприятиям центральных районов России, экспортируются в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. ГРЭС и ТЭЦ обеспечивают электроэнергией центральные и южные районы Якутии [3].
В то же время освоение топливных и природных ресурсов региона усиливает негативное воздействие на природную среду Южной Якутии. Это диктует необходимость поисков решения различных природоохранных задач для минимизации негативного влияния на окружающую среду горнодобывающего производства. Оценка степени устойчивости ландшафтов в сфере воздействия Нерюнгринского промузла является одним из важных направлений в решении вопросов оптимизации взаимодействия промышленного производства и природной среды.
Цель исследования – оценка степени устойчивости ландшафтов зоны расположения Нерюнгринского промышленного узла в условиях интенсивной антропогенной нагрузки [4].
Материалы и методы исследования
Общей методической базой решений задачи оценки устойчивости природных комплексов Нерюнгринского промузла к механическому нарушению явилась методика покомпонентной оценки влияния основных ландшафтообразующих факторов на устойчивость ландшафтов криолитозоны Западной Сибири [5]. При этом мерзлотные условия каждого ландшафта были дополнены климатическими и биотическими характеристиками. Также была использована электронная мерзлотно-ландшафтная карта Республики Саха (Якутия) [6, 7]. В области криолитозоны степень устойчивости определяется посредством выявления относительной или потенциальной устойчивости в основном при механических нарушениях поверхности [8].
Результаты исследования и их обсуждение
Мерзлотно-ландшафтное районирование Республики Саха (Якутия) явилось основой для оценки степени устойчивости ландшафтов зоны воздействия Нерюнгринского промузла. Она расположена на территории Олекмо-Тимптонской плоскогорной, Чульманской плоскогорной, Становой среднегорной и Тимптоно-Учурской среднегорной ландшафтных провинций физико-географической страны Горы Южной Сибири, внутри которых выделено 10 типов местностей [9].
Это следующие типы местности: 28б – подгольцовые заросли кустарничково-лишайниковые на сплошных мерзлых грунтах; 29б – горноредколесные приводораздельные горные редколесья на сплошных мерзлых породах; 29в – горноредколесные горносклоновые редколесья кустарничково-лишайниковые и моховые на сплошных мерзлых породах; 30а – горноредколесные приводораздельные горные редколесья на прерывистых мерзлых породах; 30б – горноредколесные лиственничники склоновые на прерывистых мерзлых породах; 30г – горноредколесные горносклоновые моренные лиственничники на слабопрерывистых породах; 32б – горно-таежные горносклоновые сосново-лиственничные редколесья кустарничково-лишайниковые и моховые на подзолистых смытых щебнистых почвах, на слабопрерывистых мерзлых породах; 34д – интразональная горноредколесная долинная среднетеррасовая растительность на сплошных многолетнемерзлых породах; 35е – интразональная горноредколесно-горно-таежная низкотеррасовая растительность на прерывистых и островных многолетнемерзлых породах; 36ж – интразональные горно-таежные мари с лиственничными рединами на сплошных мерзлых грунтах. Их названия и обозначения соответствуют [6] и приведены в табл. 1.
С точки зрения мерзлотоведов, основным ландшафтообразующим фактором на Севере является криогенный, при котором восстановление или стабилизация природных комплексов полностью определяются свойствами многолетнемерзлых пород и их устойчивость зависит от льдистости поверхностных отложений – основной причины ранимости и уязвимости северных ландшафтов [4]. В то же время климат является не только фактором, формирующим структуру ландшафта, но и определяющим его эволюцию. Мерзлотные ландшафты неотделимы от формирования и развития криолитозоны. Основными факторами, определяющими их формирование, дифференциацию и развитие, являются тесно связанные друг с другом климатогенный, литогенный, биогенный и антропогенный факторы. Отрицательные температуры горных пород являются интегральным показателем сложного взаимодействия комплекса климатических характеристик – радиационного баланса, температуры и влажности воздуха, осадков и т.д. [10].
Таблица 1
Мерзлотные и биоклиматические показатели ландшафтов зоны воздействия Нерюнгринского промузла
|
Обозначения ландшафтов |
Продуктивность, ц/га |
Запасы фитомассы, ц/га |
Теплообеспеченность, град |
Индекс сухости, ккал. см 2/год |
Мощность (стс/смс), м |
Температура мерзлых пород, °C |
Объемная льдистость пород, доли ед. |
Характер распростр. мерзлых пород |
|
28б |
низкопродуктивные 20–40 |
330–700 |
холодные 600–800 |
влажные, 0,5–1,0 |
2,0-3,0 |
-3…-8 |
до 0,2…0,2–0,4 |
сплошной |
|
29б |
среднепродуктивные 40–60 |
720–1000 |
умеренно холодные, 560–1100 |
влажные, 0,5–1,0 |
2,0-3,0 |
-2…-6 |
до 0,2…0,2–0,4 |
сплошной |
|
29в |
среднепродуктивные 40–60 |
720–1000 |
умеренно холодные, 560–1100 |
влажные, 0,5–1,0 |
1,0-2,0 |
-2…-4 |
0,2–0,4 (0,6) |
сплошной |
|
30а |
повышеннопродуктивные, 60–80 |
ок. 1000 |
умеренно холодные, 800–1100 |
недостат. влажные, 0,5–1,5 |
2,5-3,0 |
0,5…-2 |
до 0,2…0,2–0,4 |
прерывист. |
|
30б |
повышеннопродуктивные, 60–80 |
ок. 1000 |
умеренно холодные, 800–1100 |
недостат. влажные, 0,5–1,5 |
2,0-3,0 |
1…-2 |
0,2–0,4 (0,6) |
прерывист. |
|
30г |
среднепродуктивные 40–60 |
700–1000 |
умеренно холодные, 800–1100 |
влажные, 0,5 – 1,0 |
1,5-2,5 |
-0,5…-1,5 |
0,2–0,4 (0,6) |
слабо прерывист. |
|
32б |
повышеннопродуктивные, 60–80 |
ок. 1600 |
умеренно теплые 1200–1400 |
умеренно влажные 1,0– 1,5 |
3,0-4,0 |
0,2…0,5 |
0,2–0,4 |
слабо прерывист. |
|
34д |
повышеннопродуктивные, 60–80 |
ок. 1600 |
умеренно теплые, 1200–1400 |
влажные 0,5–1,0 |
0,6-1,2 |
-2…-5 |
0,2–0,4 |
сплошной |
|
35е |
повышеннопродуктивные, 60–80 |
ок. 1600 |
умеренно теплые, 1200–1400 |
влажные 0,5–1,0 |
2,0-3,0 |
0,5…-2 |
0,2–0,4 |
прерывис. и островной |
|
36ж |
низкопродуктивные, 20–40 |
330–720 |
умеренно холодные, 800–1000 |
избыточно влажные менее 0,5 |
0,4-0,8 |
- 0,5…-2 |
0,4–0,6 (0,8) |
сплошной |
Таким образом, устойчивость северных экосистем понимается «…как комплекс ведущих экологических факторов… которые можно объединить в три крупные группы: климатические (солнечная радиация, температура воздуха, осадки и пр.), биотические (характер растительности, биологическая продуктивность, биоразнообразие и пр.), литогенные…» [11, с. 80].
Для оценки степени устойчивости ландшафтов Нерюнгринского промузла мы исходили из ряда мерзлотных и биоклиматических характеристик каждой исследуемой ландшафтной единицы.
Были выбраны факторы, обеспечивающие восстановление криогенной составляющей ландшафтов, самоочищение и самовосстановление почвенно-растительного комплекса. Это среднемноголетняя температура мерзлых пород на подошве слоя годовых колебаний (0 °С), льдистость поверхностных отложений (%), мощность сезонно-мерзлого и сезонно-талого слоев (м), характер распространения многолетней мерзлоты, а также биологическая продуктивность (ц/га), запасы фитомассы (ц/га), условия теплообеспеченности, выраженные суммой среднесуточных температур выше 100 °С и условия увлажнения, выраженные значениями радиационного индекса сухости (ккал. см2/год) [4], табл. 1.
Оценка устойчивости природных комплексов рассчитана методом присвоения экспертных баллов ряду рассматриваемых мерзлотных и биоклиматических показателей для каждого ландшафта и приведена в табл. 2. Количественные значения этих показателей приняты из работы [12]. При этом они распределены на четыре группы по степени влияния каждого фактора на снижение устойчивости ландшафта от 1 балла (слабо влияет) до 4 баллов (нарушает) [13]. Суммарное значение каждого ландшафта характеризует степень его устойчивости, табл. 3.
Таким образом, получена следующая суммарная оценка устойчивости исследуемых ландшафтных комплексов: устойчивые – 13–14; относительно устойчивые – 16–17; относительно неустойчивые – 19 и неустойчивые – 20 и более баллов (рисунок). На рисунке приведена карта оценки устойчивости ландшафтных комплексов Нерюнгринской промзоны.
Таблица 2
Оценка влияния криогенных и биоклиматических условий на устойчивость природных комплексов сферы воздействия Нерюнгринского промузла
|
Криогенные и биоклиматические условия |
Оценка устойчивости в баллах |
|||
|
1 балл (устойчивые) |
2 балла (относительно устойчивые) |
3 балла (относительно неустойчивые) |
4 балла (неустойчивые) |
|
|
Продуктивность, ц/га |
повышеннопродуктивные, 60–80 |
среднепродуктивные, 40–60 |
низкопродуктивные, 20–40 |
минимально продуктивные, менее 20 |
|
Запасы фитомассы, ц/га |
1200–1600 |
1000–1200 |
700–1000 |
менее 800 |
|
Теплообеспеченность, град. |
теплые, более 1600 |
умеренно теплые, 1200–1400; 1400–1600 |
умеренно холодные, 500–1000; 1000–1200 |
холодные, менее 700 |
|
Индекс сухости, ккал. см2 /год |
влажные 0,5 – 1,0, 0,5–1,5 |
умеренно влажные 1,0–1,5 |
недостаточно влажные 1,5–2,5 |
избыточно влажные 0,5 |
|
Мощность стс/смс, м |
более 2,0 |
1,4–2,0 |
0,8–1,4 |
0,2–0,8 |
|
Температура пород, град |
– 5 и ниже |
–5…–2 |
–2…–1 |
–1…+1 |
|
Объемная льдистость пород, отн. ед. |
0.1–0,2 |
0,2–0,4 |
0,4–0,6 |
0,6 и более |
|
Характер распространения мерзлоты |
сплошной |
слабопрерывистый |
прерывистый |
прерывистый и островной |
Таблица 3
Оценка степени устойчивости ландшафтов зоны воздействия Нерюнгринского промузла
|
Тип местности |
Продуктивность, ц/га |
Запасы фитомассы, ц/га |
Теплообеспе-ченность, град |
Индекс сухости, ккал. см2 /год |
Мощность стс/смс, м |
Температура пород, град |
Объемная льдистость пород, % |
Характер распространения мерзлоты |
Сумма баллов |
|
28б |
3 |
4 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
16 |
|
29б |
2 |
3 |
3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
13 |
|
29в |
2 |
3 |
3 |
1 |
2 |
2 |
3 |
1 |
17 |
|
30а |
1 |
2 |
3 |
2 |
1 |
3 |
1 |
3 |
16 |
|
30б |
1 |
2 |
3 |
2 |
1 |
4 |
3 |
3 |
19 |
|
30г |
2 |
3 |
3 |
1 |
2 |
3 |
3 |
2 |
19 |
|
32б |
2 |
1 |
2 |
3 |
1 |
4 |
2 |
2 |
17 |
|
34д |
2 |
1 |
2 |
1 |
3 |
2 |
2 |
1 |
14 |
|
35е |
2 |
1 |
2 |
1 |
1 |
3 |
2 |
4 |
16 |
|
36ж |
3 |
4 |
3 |
4 |
4 |
3 |
3 |
1 |
25 |
Карта оценки устойчивости ландшафтных комплексов Нерюнгринской промзоны
Заключение
В результате проведения исследований установлено, что степень устойчивости ландшафтов зоны, прилегающей к Нерюнгринскому промузлу, обусловлена сочетанием основных региональных ландшафтообразующих факторов – мерзлотных и биоклиматических. Так, устойчивыми явились следующие горноредколесные типы местностей, расположенные на сплошных мерзлых породах: приводораздельные элювиальные кустарничково-лишайниково-моховые и долинные среднетеррасовые. Относительно устойчивыми определены расположенные на сплошных мерзлых грунтах горноредколесные подгольцовые заросли из кедрового стланика; горносклоновые коллювиальные лиственничные редколесья на сплошных мерзлых породах; приводораздельные элювиальные горные [4] редколесья на прерывистых мерзлых породах, а также горно-таежные горносклоновые делювиально-коллювиальные сосново-лиственничные редколесья. Относительной неустойчивостью характеризуются горноредколесные склоновые лиственничники делювиально-солифлюкционные и моренные и долинные низкотеррасовые комплексы на прерывистых и островных многолетнемерзлых породах. Горно-таежные мари с лиственничными рединами на сплошных мерзлых грунтах определены как неустойчивые. Оценка устойчивости ландшафтных комплексов Нерюнгринской промзоны может иметь практическое значение для обоснования региональных природоохранных мероприятий, основанных на ландшафтных методах экологических исследований промышленного освоения Севера, в недостаточно освоенных малозаселенных и труднодоступных районах области криолитозоны, что является особенно актуальным в современных геополитических и экономических условиях.