Органическое вещество почв отвалов угольных предприятий Сибири: количественная и качественная оценка | Вестник Томского государственного университета. Биология. 2023. № 63. DOI: 10.17223/19988591/63/8

Органическое вещество почв отвалов угольных предприятий Сибири: количественная и качественная оценка

В настоящее время в связи актуализацией вопросов, связанных с эмиссией и секвестрацией углерода, особый интерес заслуживают техногенные ландшафты, представленные отвалами угольных месторождений. С одной стороны, это обусловлено содержанием в отвалах значительных количеств потенциальных источников климатически активных газов в виде углистых частиц. С другой стороны, в результате почвообразования на поверхности техногенных ландшафтов происходит аккумуляция органического углерода в виде гумусовых веществ. Учитывая то, что площадь нарушенных угледобычей территорий в отдельных регионах составляет сотни тысяч гектар и продолжает увеличиваться, исследования отвалов угольных месторождений необходимы для разработки мер достижения углеродной нейтральности. В данной работе проведен анализ содержания органического вещества в почвах отвалов угледобывающих регионов Сибири. Сопоставлены данные по содержанию почвенного углерода, определенного методами мокрого (метод И. В. Тюрина) и сухого сжигания. Результаты исследований показали устойчивость органического вещества к окислению и способность длительное время сохраняться без изменений в субстрате отвалов угольных месторождений. Наряду с процессами аккумуляции органического вещества в ходе почвообразования это позволяет сделать вывод о том, что отвалы угольных месторождений Сибири не выделяют углерод, а, наоборот, депонируют его. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 9

Ключевые слова

техногенные почвы, почвообразование в техногенных ландшафтах, органическое вещество почв, отвалы угольных месторождений, Сибирь, Technosol

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Соколов Денис Александрович	Институт почвоведения и агрохимии СО РАН	д-р. биол. наук, зав. лабораторией рекультивации почв	sokolovdenis@issa-siberia.ru
Гуркова Евгения Александровна	Институт почвоведения и агрохимии СО РАН	канд. биол. наук, с.н.с. лаборатории рекультивации почв	gurkova@issa-siberia.ru
Осинцева Мария Алексеевна	Кемеровский государственный университет	доцент, канд. техн. наук, начальник управления проектной деятельности	k1marial@inbox.ru
Бурова Надежда Владимировна	Кемеровский государственный университет	руководитель центра ландшафтной архитектуры	centrla@mail.ru

Всего: 4

Ссылки

Sokolov D.A., Androkhanov V.A., Abakumov E.V. Soil formation in technogenic landscapes: trends, results, and representation in the current classifications (Review) // Tomsk State University Journal of Biology. 2021. № 56. PP. 6-32.

Дергачева М.И. Система гумусовых веществ почв. Новосибирск: Наука СО, 1989. 110 с.

Androkhanov V.A., Sokolov D.A. Fractional composition of redox systems in soils of coal mine dumps // Eurasian Soil Science. 2012. № 45. PP. 399-403.

Соколов Д.А. Специфика определения органических веществ педогенной природы в почвах техногенных ландшафтов Кузбасса // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2012. № 2 (18). С. 17-25.

Vinduskova O., Dvoracek V., Prohaskova A., Frouz J. Distinguishing recent and fossil organic matter - A critical step in evaluation of post-mining soil development - using near infrared spectroscopy // Ecological Engineering. 2014. Vol. 73. PP. 643-648.

Rumpel C., Kogel-Knabner I. The role of lignite in the carbon cycle of lignite-containing mine soils: evidence from carbon mineralization and humic acid extractions // Organic Geochemistry. 2002. Vol. 33 (3). PP. 393-399.

Querol X., Zhuang X., Font O., Izquierdo M., Alastuey A., Castro I., van Drooge B.L., Moreno T., Grimalt J.O., Elvira J., Cabanas M., Bartroli R., Hower J.C., Ayora C., Plana F., Lopez-Soler A. Influence of soil cover on reducing the environmental impact of spontaneous coal combustion in coal waste gobs: A review and new experimental data // International Journal of Coal Geology. 2011. Vol. 85 (1). PP. 2-22.

Frouz J., Vinduskova O. Soil organic matter accumulation in postmining sites: Potential drivers and mechanisms // Soil Management and Climate Change. London: Academic Press, 2018. Chapter 8. PP. 103-20.

Ruiz F., Resmini Sartor L., de Souza Junior V.S., Barros dos Santos J.C., Ferreira T.O. Fast pedogenesis of tropical Technosols developed from dolomitic limestone mine spoils (SE-Brazil) // Geoderma. 2020. Vol. 374. PP. 114439.

Ussiri D.A.N., Jacinthe P.-A., Lal R. Methods for determination of coal carbon in reclaimed minesoils: A review // Geoderma. 2014. Vol. 214-215. PP. 155-167.

Dai X., Jia X., Zhang W.P., Bai Y.Y., Zhang J.Y., Wang Y., Wang G. Plant height-crown radius and canopy coverage-density relationships determine above-ground biomass-density relationship in stressful environments // Biology Letters. 2009. № 5. PP. 571-573.

Курачев В. М., Андроханов В. А. Классификация почв техногенных ландшафтов // Сибирский экологический журнал. 2002. № 3. С. 255-261.

IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources.International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th ed. Vienna, Austria: International Union of Soil Sciences (IUSS), 2022. 234 p.

Jahn R., Blume H.P., Asio V., Spaargaren O., Schad P. FAO Guidelines for Soil Description. FAO Viale delle Terme di Caracalla: Rome, Italy, 2006. 98 p.

Соколов Д. А., Андроханов В. А., Кулижский С. П., Лойко С. В., Доможакова Е. А. Морфогенетическая диагностика процессов почвообразования на отвалах каменноугольных разрезов Сибири // Почвоведение. 2015. № 1. С. 106-117.

Тюрин И. В. Органическое вещество почв и его роль в почвообразовании и плодородии. Учение о почвенном гумусе. М.: Сельхозгиз, 1937. 287 с.

Абакумов Е. В., Попов А. И. Определение в одной пробе почвы углерода, азота, окисляемости органического вещества и углерода карбонатов // Почвоведение. 2005. № 2. C. 186-194.

Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Некоторые данные о степени внутримолекулярной окисленности гумуса разных типов почв (к вопросу о переводном коэффициенте с углерода на гумус) // Почвоведение. 1967. № 7. С. 85-95.

Соколов Д.А. Диверсификация почвообразования на отвалах угольных месторождений Сибири: автореф. дис.. д-ра биол. наук. Новосибирск, 2019. 45 с.

Курачев В.М., Андроханов В.А. Классификация почв техногенных ландшафтов // Сибирский экологический журнал. 2002. № 3. С. 255-261.

Нечаева Т. В., Соколов Д. А., Соколова Н. А. Оценка поглотительной способности углей различной степени метаморфизации на примере фиксации калия // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2018. № 44. С. 6-23.

Shrestha Raj K., Lal R. Changes in physical and chemical properties of soil after surface mining and reclamation // Geoderma. 2011. Vol. 161. PP. 168-176.

Bragina 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. № 7. РР. 723-733.

Rumpel C. Microbial use of lignite compared to recent plant litter as substrates in reclaimed coal mine soils // Soil Biology and Biochemistry. 2004. № 36 (1) РР. 67-75.

Chabbi A., Rumpel C., Grootes P.M., Gonzalez-Perez J.A., Delaune R.D., Gonzalez-Vila F., Nixdorf B. Lignite degradation and mineralization in lignite-containing mine sediment as revealed by 14C activity measurements and molecular analysis // Organic Geochemistry. 2006. № 37. РР. 957-976.

Соколов Д. А., Морозов С. В., Пчельникова Т. Г., Соколова Н. А. Источники полициклических ароматических углеводородов в компонентах ландшафтов зоны влияния Горловского антрацитового месторождения // Химия в интересах устойчивого развития. 2023. № 31. С. 700-711.

Соколов Д. А., Кулижский С. П., Лойко С. В., Доможакова Е. А. Использование сканирующей электронной микроскопии для диагностики процессов почвообразования на поверхности отвалов каменноугольных разрезов Сибири // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2014. № 3 (27). С. 36-52.

Hu P., Zhang W., Chen H., Li D., Zhao Y., Zhao J., Xiao J., Wu F., He X., Luo Y., Wang K. Soil carbon accumulation with increasing temperature under both managed and natural vegetation restoration in calcareous soils // Science of The Total Environment. 2021. № 767 (1). 145298.

Filcheva E., Noustorova M., Gentcheva-Kostadinova S., Haigh M.J. Organic accumulation and microbial action in surface coal-mine spoils, Pernik, Bulgaria // Ecological Engineering. 2000. № 15 (1-2). РР. 1-15.

Шугалей Л. С. Первичное почвообразование на отвалах вскрышных пород под культурой сосны // Почвоведение. 1997. № 2. С. 247-253.

Cizkova B., Wos B., Pietrzykowski M., Frouz J. Development of soil chemical and micro bial properties in reclaimed and unreclaimed grasslands in heaps after opencast lignite mining // Ecological Engineering. 2018. № 123. РР. 103-111.

Солнцева Н. П., Рубилина Н. Е., Герасимова М. И., Алистратов С. В. Изменение морфологии выщелоченных черноземов в районах добычи угля // Почвоведение. 1992. № 1. С. 17-29.

Maharaj S., Barton C.D., Karatkanasis T.A.D., Rowe H.D., Rimmer S.M. Distinguishing "new" from "old" organic carbon on reclaimed coal mine sites using thermogravimetry: I. Method development // Soil Science. 2007. № 172. РР. 292-301.

Rumpel C., Knicker H., Kogel-Knabner I., Skjemstad J.O., Huttl R.F. Types and chemical composition of organic matter in reforested lignite-rich mine soils // Geoderma. 1998. № 86. РР. 123-142.

Frouz J., Cajthaml T., Kribek B., Schaeffer P., Bartuska M., Galertovа R., Rojik P., Kristufek V. Deep, subsurface microflora after excavation respiration and biomass and its potential role in degradation of fossil organic matter // Folia Microbiologica. 2011. № 56. PP. 389-396.

Куляпина Е. Д., Курачев В. М. Специфика накопления органических компонентов в почвах техногенных ландшафтов // Сибирский экологический журнал. 2004. Т. 11, № 3. С. 345-353.

Morgenroth G., Kretschmer W., Scharf A., Uhl T., Fettweis U., Bens, O., Huttl R.F. 14C Measurement of soil in post-mining landscapes // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2004. № 223. PP. 568-572.

Simpson M.J., Hatcher P.G. Determination of black carbon in natural organic matter by chemical oxidation and solid-state 13C Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy // Organic Geochemistry. 2004. № 35. РР. 923-935.

Хмелев В.А., Танасиенко А.А. Земельные ресурсы Новосибирской области и пути их рационального использования. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 348 с.

Хмелев В. А., Танасиенко А. А. Почвенные ресурсы Кемеровской области и основы их рационального использования. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. 477 с.

Семенов В.М., Когут Б.М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 233 с.