Компьютерное моделирование и интегральная оценка загрязнения растительности рекультивированной поверхности хвостохранилища тяжелыми металлами

Рекультивированные хвостохранилища горно-обогатительной промышленности остаются долговременными источниками вторичного загрязнения, однако традиционный мониторинг не интегрирует данные в пространственные модели и не учитывает дифференцированную токсикологическую опасность тяжелых металлов. Для компьютерного моделирования была реализована разработка геоинформационного дашборда на платформе Яндекс.DataLens для автоматизированного расчета модифицированного взвешенного индекса суммарного загрязнения биоты (ИЗБвзв) по данным мониторинга растительности Унальского хвостохранилища (56 точек, 6 металлов). Методология включает нормализацию концентраций по ПДК, введение весовых коэффициентов (w = 3 для I класса опасности – Cd, Pb, Zn; w = 2 для II – Ni, Cu; w = 1 для III – Mn) и расчет индекса через вычисляемые поля в облачной ГИС. Значения ИЗБвзв варьируют от 8,5 до 109,0 (среднее 36,15), подтверждая высокую пространственную неоднородность загрязнения. В точках с максимальным индексом доминируют тяжелые металлы I класса, что свидетельствует о вертикальной миграции поллютантов. В отличие от классического ИЗБ, предложенный модифицированный индекс корректно отражает вклад чрезвычайно опасных элементов и может служить основой для создания «цифровых двойников» хвостохранилищ в системах поддержки принятия решений.

Пучкова Т. В., Рогозов Ю. И., Плахотин Д. А., Лукьянов А. С., Соколов А. А. Компьютерное моделирование и интегральная оценка загрязнения растительности рекультивированной поверхности хвостохранилища тяжелыми металлами // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 8. – С. 92–103. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_8_0_92.

Исследования выполнены в Южном федеральном университете за счет средств Российского научного фонда (проект № РНФ/23-37-ГЛ, № 23-77-00015).

Пучкова Татьяна Васильевна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: tpuchkova@sfedu.ru, ORCID ID: 0009-0003-0200-1250,
Рогозов Юрий Иванович — канд. техн. наук, профессор, зав. кафедрой, ИКТИБ Южного федерального университета г. Таганрог, e-mail: yrogozov@sfedu.ru, ORCID ID: 0000-0002-9125-7826,
Плахотин Дмитрий Андреевич¹ — ассистент, e-mail: plakhotin@sfedu.ru, ORCID ID: 0009-0005-5329-6903,
Лукьянов Александр Сергеевич — студент, Открытый университет экономики, управления и права, e-mail: alexandr.luckjanov@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0005-5123-7344,
Соколов Андрей Андреевич¹ — канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой, e-mail: anso@sfedu.ru, ORCID ID: 0000-0002-1127-9612,
¹ Филиал Южного федерального университета в г. Геленджике.

Соколов А.А., e-mail: anso@sfedu.ru.

1. Соколов А. А., Шепелев И. И., Адам А. М. Научное обоснование, разработка и апробация инженерных решений по рекультивации горных территорий // Устойчивое развитие горных территорий. — 2026. — Т. 18. — № 1. — С. 18—27. DOI: 10.21177/1998-4502-2026-18-1-18-27.

2. Соколов А. А., Пучкова Т. В., Фоменко В. А., Плахотин Д. А., Шепелев И. И. Результаты исследований распределения токсичных веществ в растениях и на поверхности рекультивированного хвостохранилища // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2026. — № 1. — С. 111—126. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_ 1_0_111.

3. Моргоева А. Д., Соколов А. А., Шепелев И. И., Фоменко В. А. Исследование распределения загрязняющих веществ, содержащихся в отходах обогащения, выведенных из эксплуатации хвостохранилища // Устойчивое развитие горных территорий. — 2025. — Т. 17. — № 3. — С. 1354—1364. DOI: 10.21177/1998-4502-2025-17-3-1354-1364.

4. Adnan M., Xiao B., Ali M. U., Han Q. Heavy metal pollution in soils affected by copper mining and geospatial analysis in the Ophiolite belt of Pakistan // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2026, vol. 14, no. 2, article 121651. DOI: 10.1016/j.jece.2026.121651.

5. Озарян Ю. А., Кожевникова Т. В. К вопросу исследования постэксплуатационного развития природно-технических систем в зоне воздействия горных предприятий Хабаровского края // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 12. — С. 50—61. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_12_0_50.

6. Zhou Y., Cheng Y. Spatial distribution and source-specific ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments of Dongting Lake, China // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2025, vol. 35, no. 7, pp. 2354—2371. DOI: 10.1016/S1003-6326(25)66820-8.

7. Данилов А. С., Кремчеев Э. А., Лозовая А. С., Гайдак В. О. Мониторинг загрязнения почв Мончегорска: причины и последствия // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — № 9. — С. 53—66. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_9_0_53.

8. Куликова Е. Ю., Баловцев С. В., Скопинцева О. В. Геоэкологический мониторинг при ведении горных работ // Устойчивое развитие горных территорий. — 2024. — Т. 16. — № 2. — С. 580—588. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-2-580-588.

9. Hossain M. K., Riya K. K., Jubaer A. A., Arai T., Ngah N., Yu J., Hossain M. B. Multi-index and multivariate assessment of heavy metal contamination and ecological risks in the largest deltaic Estuary of South Asia // Marine Pollution Bulletin. 2026, vol. 225, article 119202. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2025.119202.

10. Saha A., Gupta B. S., Patidar S., Martínez-Villegas N. Contamination risk assessment and distribution of rare trace metal(loid)s in surface soil of Cerrito Blanco, Mexico using various contamination indices // Total Environment Advances. 2024, vol. 9, article 200086. DOI: 10.1016/j.teadva.2023.200086.

11. Miao Y., Li H., Xue L., Shen C., Wang F. Application of a semi-variogram-based KNN algorithm in the spatial prediction of soil heavy metals // Environmental Pollution. 2026, vol. 390, article 127436. DOI: 10.1016/j.envpol.2025.127436.

12. Серянина А. В., Овчинникова Т. И., Тертычная С. В. К вопросу об экологической безопасности в металлургической промышленности // Безопасность труда в промышленности. — 2024. — № 8. — С. 23—28. DOI: 10.24000/0409-2961-2024-8-23-28.

13. Hridoy M. A. A. M., Akter P., Bordin C., Acharjee M. R., Baki A. O., Neogi S., Masood A., David G. S. Integrated assessment of heavy metal contamination and human health risks in granitic soils of South India: A multi-index approach to pollution and ecological impacts // Results in Surfaces and Interfaces. 2025, vol. 20, article 100628. DOI: 10.1016/j.rsurfi.2025.100628.

14. Крупская Л., Куликова Е., Филатова М., Леоненко А. Оценка воздействия техногенной системы на воздушный бассейн с применением методов математической статистики // Экология и промышленность России. — 2023. — Т. 27. — № 8. — С. 50—57. DOI: 10.18412/1816-0395-2023-8-50-57.

15. Yang H., Wang F., Yu J., Huang K., Zhang H., Fu Z. An improved weighted index for the assessment of heavy metal pollution in soils in Zhejiang, China // Environmental Research. 2021, vol. 192, article 110246. DOI: 10.1016/j.envres.2020.110246.

16. Wlodarczyk T., Babst F., Murawska-Wlodarczyk K., Stokes O., Salywon A., Leeuwen W. J. D., Norton C. L., Rader S., Maier R. M., Babst-Kostecka A. Dryland ecosystem regeneration and plant metal(loid) accumulation strategies 60 years after revegetating a mine tailings pond // Science of The Total Environment. 2025, vol. 1004, article 180705. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.180705.

17. Liu L. R., Yan J., Xiang L., Liu T., Xiao Y., Liu W. S., Wu W. J., Li P., Zhang M., Chao Y. Q., Tang Y. T., Qiu R. L. Metallurgical organic pollutants assisted source apportionment of mobile heavy metals on artisanal non-ferrous metal processing contamination // Journal of Hazardous Materials. 2025, vol. 500, article 140371. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2025.140371.

18. Mputu J. N. K., Nkutu L. K., Kisimba T. N., Masudi M. K., Papier S., Tshamala A. K., Baele J. M. Physicochemical qualities and ecological risk assessment of soil and plants heavy metals contamination in a selected areas around Kipushi mining at the Congolese Copperbelt in DR Congo // Scientific African. 2025, vol. 30, article e02987. DOI: 10.1016/j.sciaf.2025.e02987.

19. De Simone F., D’Amore F., Bencardino M., Carbone F., Hedgecock I. M., Sprovieri F., Cinnirella S., Pirrone N. The GOS4M Knowledge Hub: A web-based effectiveness evaluation platform in support of the Minamata Convention on Mercury // Environmental Science & Policy. 2021, vol. 124, pp. 235—246. DOI: 10.1016/j.envsci.2021.06.021.

20. Aparisi-Navarro S., Moncho-Santonja M., Defez B., Candeias C., Rocha F., Peris-Fajarnés G. Exploring environmental risk in soils: Leveraging open data for non-sampling assessment? // Heliyon. 2025, vol. 11, no. 1, article e41247. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e41247.