Norilsk industrial ecological-geological system, its geocryological features, and anthropogenic impact on it

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Along with being one of the biggest northern industrial IEGSs globally, the Norilsk IEGS is also one of the most ecologically troublesome. One of the large-scale environmental disasters was the diesel fuel spill in Norilsk, which occurred on May 29, 2020, in the Kayerkan area of the city of Norilsk. The accident resulted in the leak of about 21,000 tons of diesel fuel. This disaster was one of the largest in the history of the Arctic: fuel entered the soil and nearby water bodies, including the Ambarnaya and Daldykan rivers, as well as Lake Pyasino, which is connected to the Kara Sea. The cause of the accident was the subsidence of the reservoir due to permafrost degradation, aggravated by the lack of timely repairs. The spill resulted in massive contamination of soil and aquatic ecosystems, destruction of fish populations, and accumulation of heavy metals in their livers. Norilsk Nickel is the largest industrial polluter in the Arctic. Norilsk Nickel enterprises annually emit about 1.7 million tons of harmful substances into the atmosphere, and the total volume of emissions in the entire Arctic zone of Canada in 2021 was 57 times less than Norilsk's annual emissions. In 2022, Norilsk accounted for 10.5% of all industrial emissions in Russia. Norilsk is located in a zone of continuous permafrost. In winter, the air temperature can drop to –60°C. Climate change and rising average annual temperatures in the Arctic lead to higher temperatures and even partial degradation of permafrost, which threatens urban infrastructure. Over the coming decades, a significant portion of the buildings in Norilsk will suffer due to foundation subsidence. By 2021, more than 40% of buildings in Norilsk had already been subjected to deformation. Palsa finds are known in the northernmost regions, including the vicinity of Norilsk and even in the northernmost regions of Taimyr. Technogenic seasonal injection frost blisters can form near Norilsk due to large water leaks. The paper summarizes the data characterizing the features of the technoedaphotope, technomicrocoenosis, technophytocoenosis, and technozoocenosis of the Norilsk industrial ecological-geological system and its technogenic transformation: a. The thickness of permafrost within the Taimyr engineering-geological megastructure is 600–1000 m. In most of the region, the average annual ground temperature varies from –11 to –13°C; b. The temperature regime of soils in the central part of Norilsk is characterized by positive dynamics of the average annual ground temperature from –7 (in the 1950s) to –3°C (in 2024); c. Palsa (heaving mounds of migration type) are found in the northernmost regions, including the vicinity of Norilsk and even in the northernmost regions of Taimyr; d. Large palsa are found on the southern edge of the Norilsk Plateau in the valley of the Turumakit River, as well as near the Dudinka town; e. Large syngenetic ice wedge ice was encountered in the high terrace of the Sabler Cape, in the basin of the Lake Labaz, near the Sopochnaya Karga Cape and near Dikson; f. The development of the edaphotope and its technogenic transformation within the Norilsk industrial EGS occurs under the active influence of cryogenesis. It was previously established that the distribution of heavy metals by the profile of contaminated soils changes depending on the source of pollution. In the case of predominance of aerotechnogenic input of pollutants, one clearly expressed maximum is observed in the surface organogenic horizon, and two maxima of accumulation of heavy metals in the soil profile are observed near waste disposal facilities; g. Technogenic transformation of the microbiocenosis of the Norilsk EGS is manifested in the low content of microbial biomass, due to the weakly developed vegetation cover in the city and the high level of heavy metals and other pollutants; h. Technogenic transformation of the zoocenosis has the greatest impact on the number of tundra populations of wild reindeer, which is declining due to overhunting, poaching and the growth of the wolf population, as well as the construction of linear structures and the extension of navigation periods on rivers; i. Technogenic transformation of the phytocenosis of the Norilsk EGS is explained by the poorly developed vegetation cover in the city, unfavorable physical and chemical properties of the soil and, above all, the high level of heavy metals and other pollutants.

References

  1. Антропоген Таймыра. М.: Наука, 1982. 184 с.
  2. Безматерных Д.М., Пузанов А.В., Котовщиков А.В., Дроботов А.В., Толомеев А.П. Гидрохимические показатели качества воды Норило-Пясинской озерно-речной системы после разлива дизельного топлива на ТЭЦ-3 г. Норильска в 2020 г. // Сибирский экологический журнал. 2021. Т. 28, № 4. С. 408-422. doi: 10.15372/SEJ20210402. EDN: QPRAHH.
  3. Белорусова Ж.М., Украинцева В.В. Палеогеография позднего плейстоцена и голоцена бассейна р. Новой на Таймыре // Ботанический журнал. 1980. Т. 65. № 3. С. 368-379.
  4. Васильева А.Г., Чирикова Н.К. Ценопопуляционная изменчивость кедрового стланика по содержанию фенольных соединений в Оймяконском районе Республики Саха (Якутия) // Проблемы региональной экологии. 2022. № 2. С. 5-8. doi: 10.24412/1728-323X-2022-2-5-8. EDN: CHWGWP.
  5. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н. Выпуклые бугры пучения многолетнемерзлых торфяных массивов / Под редакцией действительного члена РАЕН профессора Ю.К. Васильчука. М.: Изд-во Московского ун-та, 2008. 571 с. EDN: QKHKJH.
  6. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Репкина Т.Ю. Миграционные бугры пучения в заполярной части криолитозоны Средней Сибири // Инженерная геология. 2013. № 2. С. 28-45.
  7. Гаврильева Л.Д. Воздействие геологоразведочных работ на растительность подзоны притундровых лесов // Проблемы региональной экологии. 2022. № 3. С. 28-31. doi: 10.24412/1728-323X-2022-5-28-31. EDN: ZFESRL.
  8. Геокриология СССР. Средняя Сибирь / Под ред. Е.Д. Ершова. М.: Недра, 1989. 414 с.
  9. Гладышев М.И. Исследования биоразнообразия пресноводных экосистем, расположенных в зонах воздействия объектов ПАО ГКМ "Норильский никель" в 2022–2023 гг. Презентация работ в рамках проведения Большой Норильской экспедиции. 2023. https://nornickel.ru/upload/files/ru/research_on_biodiversity_of_freshwater_ecosystems.pdf.
  10. Гололобова А.Г. Техногенное загрязнение почв в районе влияния Нюрбинского горно-обогатительного комбината (Западная Якутия) // Проблемы региональной экологии. 2021. № 5. С. 52-54. doi: 10.24412/1728-323X-2021-5-52-54. EDN: UOOTES.
  11. Гололобова А.Г., Легостаева Я.Б. Экогеохимический мониторинг почвенного покрова на участках алмазодобычи в Западной Якутии // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 12. С. 146-157. doi: 10.18799/24131830/2020/12/2948. EDN: UVSYVJ.
  12. Голубчиков М.Ю., Горлова Л.Г., Перминова Е.С. Исследование сезонного природно-техногенного гидролакколита в Норильском промышленном районе // Материалы третьей конференции геокриологов России. Т. 2. Ч. 3. Динамическая геокриология. М.: МГУ, 2005. С. 72-73.
  13. Гребенец В.И., Стрелецкий Д.А., Шмелёв Д.Г., Шикломанов Н.И. Сравнительный анализ влияния ландшафтных условий на динамику сезонного протаивания грунтов (на примере исследований по международной программе CALM) // Материалы четвёртой конференции геокриологов России. МГУ имени М.В. Ломоносова, 7-9 июня 2011 г. Т. 2. 2011. С. 223-229. EDN: LCHKMZ.
  14. Давыдов А.В., Моргунов Н.А., Чугреев М.К., Ткачева И.С. Северные олени Таймыра // Вестник АПК Верхневолжья. 2023. Т. 3(63). С. 5-20. doi: 10.35694/YARCX.2023.63.3.001. EDN: SJDPBW.
  15. Данилов П.П., Саввинов Г.Н., Боескоров В.С., Алексеев И.И. О преобразовании северотаежных почв северо-западной Якутии // Проблемы региональной экологии. 2022. № 5. С. 82-87. doi: 10.24412/1728-323X-2022-5-82-87. EDN: OQXWUR.
  16. Деревягин А.Ю., Чижов А.Б., Брезгунов В.С., Хуббертен Г.-В., Зигерт К. Изотопный состав повторно-жильных льдов мыса Саблера (оз. Таймыр) // Криосфера Земли. 1999. Т. 3. № 3. С. 41-49.
  17. Дубовская О.П., Ёлгина О.Е., Морозова И.И. Зоопланктон оз. Пясино и впадающих в него рек после разлива дизельного топлива в 2020 г. // Сибирский экологический журнал. 2021. Т. 28, № 4. С. 476-487. doi: 10.15372/SEJ20210406. EDN: ZUFNAO.
  18. Ефремова Т.Т., Ефремов С.П. Оценка техногенного воздействия на кислотно-щелочные свойства и гумусное состояние крупнобугристого торфяника долины р. Норильская // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. 2006. № 7. С. 149-159.
  19. Зиганшин Р.А., Воронин В.И., Карбаинов Ю.М. Состояние лесных экосистем в зоне воздействия воздушных эмиссий Норильского горно-металлургического комбината. Сообщение 1 // Сибирский лесной журнал. 2017. № 3. С. 47-59. doi: 10.15372/SJFS20170305. EDN: ZDPCEP.
  20. Кац Н.Я. Типы болот СССР и Западной Европы и их географическое распространение. М.: Гос. изд-во географической литературы, 1948. 318 с.
  21. Кирцидели И.Ю. Почвообитающие микроскопические грибы в экосистемах Арктики и Антарктики. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. СПб, 2020. 459 с. EDN: FTJWHO.
  22. Колмакова О.В., Трусова М.Ю., Батурина О.А., Кабилов М.Р. Бактерии оз. Пясино и прилегающих рек после аварийного разлива дизельного топлива в 2020 г. // Сибирский экологический журнал. 2021. Т. 28, № 4. С. 450-461. doi: 10.15372/SEJ20210404. EDN: MCZAFG.
  23. Кондратьева К.А., Неизвестнов Я.В., Телепнев Е.В. Геокриологические условия Таймырского региона // Геокриология СССР. Средняя Сибирь. М., Недра, 1989. С. 140-146.
  24. Корнейкова М.В., Салтан Н.В., Козлова Е.В., Васильева М.В., Давыдова П.Д., Бережной Е. Микробные сообщества городских почв Норильской агломерации // Вестник российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство. 2024. Т. 19. № 3. С. 431-446. doi: 10.22363/2312-797X-2024-19-3-431-446. EDN: BVDKCD.
  25. Котов П.И., Прямицкий А.В., Кунчулия Г.М. Динамика температурного режима многолетнемерзлых грунтов в глубоких скважинах центральной части города Норильска // Криосфера Земли. 2025. № 1. С. 3-13. doi: 10.15372/KZ20250101. EDN: JPHNKH.
  26. Кравчук Е.С., Котовщиков А.В., Иванова Е.А. Характеристика фитопланктона и фитоперифитона оз. Пясино и его притоков после аварийного разлива нефтепродуктов 2020 г. // Сибирский экологический журнал. 2021. Т. 28, № 4. С. 462-475. doi: 10.15372/SEJ20210405. EDN: WTZECW.
  27. Кручинин Ю.А. Физико-географическое районирование Северного Таймыра. Л.: Гидрометеоиздат, 1973 (Труды ААНИИ, том 318).
  28. Ксенофонтова М.И. Трансформация химического состава поверхностных вод в зоне деятельности горно-обогатительного комбината на северо-востоке Якутии // Проблемы региональной экологии. 2021. № 5. С. 92-95. doi: 10.24412/1728-323X-2021-5-92-95. EDN: JQYTMZ.
  29. Кудряшов С.В. Оценка и нормирование экологического состояния почв Норильского промышленного района / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. М., 2010. 24 с. EDN: QEPKBX.
  30. Миронова С.И., Капелькина Л.П. Нормативные основы и региональные подходы к рекультивации земель, нарушенных при разработке алмазных месторождений Якутии // Проблемы региональной экологии. 2022. № 3. С. 49-53. doi: 10.24412/1728-323X-2022-5-49-53. EDN: MIPDFU.
  31. Орлов М.В. Характеристика почвенного покрова заповедника "Таймырский" // Научные труды Федерального государственного бюджетного учреждения "Объединённая дирекция заповедников Таймыра" / отв. ред. Л.А. Колпащиков, А.А. Романов. Норильск: АПЕКС, 2015. С. 103-112.
  32. Петров А.А. Молодые почвы, сформированные на отвалах вскрышных пород разработки коренных месторождений алмазов на северо-западе Якутии // Проблемы региональной экологии. 2022. № 5. С. 78-81. doi: 10.24412/1728-323X-2022-5-78-81. EDN: HGCECW.
  33. Поспелов И.Н., Бондарь М.Г., Колпащиков Л.А., Поспелова Е.Б. История и современное состояние биосферных особо охраняемых природных территорий Таймыра // Вопросы географии. 2021. Сб. 152. С. 429-457. doi: 10.24057/probl.geogr.152.16. EDN: SOBLAD.
  34. Прокудин А.В., Чысыма Р.Б., Сергеева О.К. Репродуктивные и морфометрические показатели популяций мышевидных грызунов на территории Норило-Пясинской экосистемы полуострова Таймыр // Экология урбанизированных территорий. 2024. № 3. С. 35-41. doi: 10.24412/1816–1863-2024-3-35-41. EDN: VGFRXC.
  35. Сакс В.Н. Некоторые данные о вечной мерзлоте в низовьях Енисея // Проблемы Арктики. 1940. № 1. С. 62-79. EDN: UJSPGL.
  36. Систематика эколого-геологических систем / Королев В.А., Трофимов В.Т. М.: ООО СамПолграфист, 2025. 120 с.
  37. Соловьева М.И., Кузьмина С.С. Влияние алмазодобывающей промышленности на элементный состав лишайников // Проблемы региональной экологии. 2020. № 3. С. 18-22. doi: 10.24411/1728-323X-2020-13018. EDN: OYVVWP.
  38. Сысо А.И., Соколов Д.А., Сиромля Т.И., Ермолов Ю.В., Махатков И.Д. Антропогенная трансформация свойств почв ландшафтов Таймыра // Почвоведение. 2022. № 5. С. 521-537. doi: 10.31857/S0032180X22050082. EDN: TWYXFU.
  39. Таймыро-Североземельская область. (физико-географическая характеристика) / Под ред. Р.К. Сиско. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 374 с.
  40. Таран О.П., Скрипников А.М., Ионин В.А., Кайгородов К.Л., Кривоногов С.К., Добрецов Н.Н., Добрецов В.Н., Лазарева Е.В., Крук Н.Н. Состав и концентрация углеводородов донных отложений в зоне разлива дизельного топлива ТЭЦ-3 АО “НТЭК” (г. Норильск, Арктическая Сибирь) // Сибирский экологический журнал. 2021. Т. 28, № 4. С. 423-449. doi: 10.15372/SEJ20210403. EDN: ZQNTGE.
  41. Телятников М.Ю., Пристяжнюк С.А. Антропогенное влияние предприятий Норильского промышленного района на растительный покров тундры и лесотундры // Сибирский экологический журнал. 2014. № 6. С. 903-922. EDN: TAKBRR.
  42. Трофимов В.Т. Эколого-геологическая система, ее типы и положение в структуре экосистемы // Вестник Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2009. № 2. С. 48-52. EDN: KXRTUF.
  43. Фотиев С.М., Данилова Н.С., Шевелева Н.С. Геокриологические условия Средней Сибири. М.: Наука, 1974. 148 с.
  44. Чижов А.Б., Деревягин А.Ю., Симонов Е.Ф., Хуббертен Х.-В., Зигерт К. Изотопный состав подземных льдов района оз. Лабаз (Таймыр) // Криосфера Земли. 1997. Т. 1. № 3. С. 79-84.
  45. Чукаева М.А., Пухальский Я.В., Лоскутов С.И. и др. Оценка изменения фитоэкстракции тяжелых металлов бархатцами прямостоячими (Tagetes erecta) из загрязненных почв Норильска при использовании гуминовых добавок // Арктика: экология и экономика. 2024. Т. 14, № 1. С. 90-102. doi: 10.25283/2223–4594-2024-1-90-102. EDN: SFVXPF.
  46. Шарафутдинов Р.А., Борисова И.В., Гавриков В.Л., Пыжев А.И., Митев А.Р., Захаринский Ю.Н. Об изменении подходов при введении ограничений на передвижение наземной техники в арктической зоне Красноярского края в бесснежный период // Проблемы региональной экологии. 2022. № 6. С. 119-126. doi: 10.24412/1728-323X-2022-6-119-126. EDN: NOGUNQ.
  47. Шулепина С.П., Дубовская О.П., Глущенко Л.А., Гладышев М.И. Зообентос оз. Пясино и прилегающих рек после аварийного разлива дизельного топлива в 2020 г. // Сибирский экологический журнал. 2021. Т. 28, № 4. С. 488-498. doi: 10.15372/SEJ20210407. EDN: EEJLPA.
  48. Шумилова Л.В. О бугристых торфяниках южной части Туруханского края // Изв. Томского отделения Русского ботанического общества. 1931. Т. 3. С. 1-13.
  49. Alexanderson H., Adrielsson L., Hjort C., Möller P., Antonov O., Eriksson S., Pavlov M. Depositional history of the North Taymyr ice-marginal zone, Syberia – a landsystem approach // Journal of Quaternary Science. 2002. Vol. 17. N 4. P. 361-382. doi: 10.1002/jqs.677. EDN: KEFMAQ.
  50. Streletskaya I., Vasiliev A., Meyer H. Isotopic composition of syngenetic ice wedges and palaeoclimatic reconstruction, western Taymyr, Russian Arctic // Permafrost and Periglacial Processes. 2011. Vol. 22, Iss. 1. P. 101-106. doi: 10.1002/ppp.707. EDN: OHYVJJ.
  51. Vasil'chuk Yu. K. Syngenetic ice wedges: cyclical formation, radiocarbon age and stable-isotope records // Permafrost and Periglacial Processes. 2013. Vol. 24. N1. P. 82-93. doi: 10.1002/ppp.1764. EDN: RFGMTP.
  52. Vasil'chuk Yu.K., Vasil'chuk A.C. The 14C Age of Palsas in Northern Eurasia // Radiocarbon. 1998. Vol. 40. N 2. P. 895-904. doi: 10.1017/s0033822200018865 EDN: LFBHAP.

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».