Geo-Ecological Assessment of the Prospects of Using Coal Mining Waste as a Soil Substrate in the Arctic Conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The technogenic transformation and the natural potential of coal industry waste allow the latter to be used in the reclamation of disturbed lands. Technogenic soils are sources of chemical substances, which are included in natural processes and create a special kind of natural and technical systems. At the same time, the most sensitive indicator of the stress impact of anthropogenic factors in an urban environment are woody plants. The aim of the study was to investigate the ecological state of technogenic soils and the prospects of using coal washery rejects in land reclamation in the Arctic conditions. The objectives of the study were to determine the gross concentrations of heavy metals in Vorkuta technogenic soils formed by coal sludge, as well as to assess their impact on the growth and development of woody vegetation. Object and methods.
The object of the study was technogenic soils from flowerbeds installed in the central part of the city of Vorkuta. Microprobe X-ray spectral analysis was used to determine the gross concentrations of heavy metals in the samples. To assess the condition of tree seedlings, a visual inspection of the needle foliage (yellowing and defoliation) was performed, and the young shoot lengths were measured. Results. All of the studied soils are characterized by high total iron content. The zinc content in the soil samples taken from the flowerbeds located along Gagarina St. and near the City Administration building exceeds the approximate permissible concentration, APC (110 mg/kg). The soil from flowerbeds near the City Administration building contains increased copper and cadmium contents as compared to APCs (66 and 1.0 mg/kg, respectively). The concentration of lead in the soil samples does not exceed APC (65 mg/kg). The study of large-sized seedling showed that the best condition of large-sized seedlings of Norway spruce (Picea abies) with no signs of browning or defoliation was observed in the flowerbeds on Gagarina St. and near the City Administration building. Significant damage to needles was found in the sites opposite the ‘Olympus’ and in front of the ‘Vorkutaugol’ JSC building. Conclusion. The study revealed the possibility of using coal mining waste as a soil substrate for flowerbeds of the city. The gross concentrations of heavy metals in the technogenic soils of the flowerbeds located in the central part of Vorkuta were studied. The research of the impact of technogenic soils formed by coal mining waste on the condition of large-sized Noprway spruce seedlings did not reveal any unambiguous patterns.

About the authors

V. V. Mazur

Pitirim Sorokin Syktyvkar State University

Author for correspondence.
Email: vvmazur@list.ru

Candidate of Geographical Sciences, Junior Researcher, Institute of Natural Sciences, Pitirim Sorokin Syktyvkar State University.

Russian Federation, 55, Oktyabrsky Prosp., Syktyvkar, 167001

References

  1. Menshikova E. A., Karavaeva T. I., Khairulina E. A. et al. Specific features of soils and ecological state of the natural–technical system “EVRAZ KGOK Tailing Dump”. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2021;332(9):54–66. doi: 10.18799/24131830/2021/9/3353; EDN: SAQOFD. (In Russ.)
  2. Semina I. S., Androkhanov V. A., Kulyapina E. D. The experience of using coal washing rejects in reclamation of disturbed lands. Mining Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal). 2020;(9):159–175. doi: 10.25018/0236-1493-2020-9-0-159-175; EDN: LDHZUB. (In Russ.)
  3. Bragina P. S., Gerasimova M. I. Pedogenic processes on mining dumps (a case study of Southern Kemerovo Oblast). Geography and Natural Resources. 2014;(1):45–51. EDN: RXNVKZ. (In Russ.)
  4. Krechetov P. P., Sharapova A. V., Kasimova D. A. et al. Recultivated dumps as the depositing medium of the actual and delayed carbon footprint. In: Soils and Environment: Proceedings of the All-Russian Scientific Conference with International Participation Dedicated to the 55th Anniversary of the Institute of Soil Science and Agrochemistry of the Siberian Branch of the RAS; Novosibirsk, October 02–06, 2023. Novosibirsk: ISSA SB RAS Publ.; 2023. Pp. 543–548. EDN: YZFUPM. (In Russ.)
  5. Klevtsova M. A., Mikheev A. A. Assessment of the impact of urban environment stress factors on woody plants. In: Problems and Monitoring of Natural Ecosystems: Collection of Articles of the 7th All-Russian Scientific and Practical Conference (Penza, October 19–20, 2020). Penza: Penza State Agrarian University; 2020. Pp. 73–76. EDN: TQTVZL. (In Russ.)
  6. Dymov A. A., Desyatkin R. V., Desyatkin A. R. et al. Anthropogenic and post-anthropogenic changes in soils of the North of Russia. In: Soils – A Strategic Resource of Russia: Proceedings of the Plenary Reports of the 8th Congress of the V. V. Dokuchaev Society of Soil Scientists and the School of Young Scientists on Morphology and Classification of Soils (Syktyvkar, August 10–14, 2022). Part 1. Moscow–Syktyvkar: IB Komi SC UB RAS Publ.; 2022. Pp. 26–31. EDN: RBYUFQ. (In Russ.)
  7. Shuvalov Yu. V., Nifontova T. I., Ekgardt V. I. Processing of solid wastes from coal mining and enrichment in the Pechora Basin as a step toward environmental protection. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2003;(7):95–98. EDN: KXFGSR. (In Russ.)
  8. Kozybaeva F. E., Beiseeva G. B., Utugelbaev S. et al. Primary processes of soil formation under natural overgrowth of technogenically disturbed terrains. Soil Science and Agrochemistry. 2010;(3):13–25. EDN: KWKMMW. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».