Аннотация: Предметом исследования является анализ информативности различных способов картографирования загрязнения воздуха на основе данных, получаемых в результате снегогеохимических исследований. Рассматриваются недостатки обычных карт концентраций химических элементов в твердом остатке снега. Проводится сопоставление таких карт с картами суточного поступления поллютантов и картами сезонных содержаний, рассчитанных с учетом площади и глубины пробных шурфов и массы твердого остатка на фильтрах. Эти картографические материалы приводятся в дополнение к ранее проведенной интерпретации результатов снегогеохимических исследований одного из обособленных районов города Иркутска. Показано, что картографические материалы, отражающие количества поступающих загрязнителей в единицу времени на единицу площади являются более корректными с позиции оценки экологической ситуации, они позволяют охарактеризовать геоэкологическую обстановку более полно и правильно. Исследование направлено на оптимизацию самой экспрессной и дешевой методики снегогеохимических исследований, основанной на рентгенофлуоресцентном анализе твердой фазы снегового покрова. Доказано, что геостатистическая обработка результатов химико-аналитических исследований не менее значима для получения достоверно интерпретируемого картографического материала, чем корректно проведенные полевые и лабораторные работы. Впервые показаны эффекты инверсии геохимических аномалий на участках с высокой пылевой нагрузкой. Попутно на основе ранее полученных полевых данных создана новая геоэкологическая информация, которая позволяет более полно и качественно визуализировать, а затем объяснить характер загрязнения атмосферы в одном из районов Прибайкалья со сложным характером техногенной нагрузки, который на протяжении лет является постоянным объектом внимания жителей и органов экологического контроля. Общеметодические выводы позволяют финализировать методику экспрессной оценки загрязнения атмосферы на основе отбора проб сезонного снега и РФА-анализа снеговой пыли, которая по мнению авторов должна стать одной из базовых составляющих системы оценки фонового состояния и экологического мониторинга арктических геосистем перед и во время их хозяйственного освоения, заменив традиционные методы мгновенного контроля состояния атмосферного воздуха.

Ключевые слова: загрязнение атмосферы, твердый остаток, экологический мониторинг, тяжелые металлы, снеговой покров, оценка фонового состояния, картографирование загрязнений, Иркутская область, качество воздуха, удельная накопленная нагрузка

Abstract: The subject of this study is the analysis of the informativeness of various methods for mapping air pollution based on data obtained from snow geochemical studies. This text discusses the shortcomings of conventional maps of chemical element concentrations in the solid residue of snow. It compares such maps and maps of daily pollutant deposition and seasonal concentrations, calculated by considering the area and depth of test pits and the mass of the solid residue on filters. These cartographic materials supplement the previously conducted interpretation of snow geochemical studies' results in one of Irkutsk's isolated areas. It demonstrates that cartographic materials reflecting the amounts of incoming pollutants per unit of time per unit area are more accurate in assessing the ecological situation, as they allow for a more complete and correct characterization of the geoecological environment. The study aims to optimize the fastest and cheapest methodology for snow geochemical research, based on X-ray fluorescence analysis of the solid phase of the snow cover. It has been shown that geostatistical processing of the results of chemical-analytical studies is equally significant for obtaining reliable cartographic material as correctly conducted field and laboratory work. The effects of geochemical anomaly inversion in areas with high dust loads are presented for the first time. Additionally, based on previously obtained field data, new geoecological information has been generated that allows for a more complete and qualitative visualization and subsequently explains the nature of atmospheric pollution in one of the areas of the Baikal region with a complex nature of anthropogenic load, which has drawn the constant attention of residents and environmental control authorities for years. General methodological conclusions permit the finalization of the rapid assessment methodology for atmospheric pollution based on sampling seasonal snow and X-ray fluorescence analysis of snow dust, which, in the authors' opinion, should become one of the fundamental components of the system for assessing the background state and environmental monitoring of Arctic geosystems before and during their economic development, thereby replacing traditional methods of instant monitoring of atmospheric air quality.

Keywords: Irkutsk region, pollution mapping, snow cover, baseline condition assessment, heavy metals, environmental monitoring, solid residue, air pollution, air quality, specific accumulated load

Аннотация: Настоящее исследование посвящено оценке экологических последствий ликвидации угольных шахт в условиях Арктической зоны России, с особым акцентом на Печорский угольный бассейн. В условиях ускоряющегося промышленного освоения Севера и растущего антропогенного воздействия, проблема восстановления нарушенных территорий приобретает исключительную актуальность. Фиксируются многочисленные экологические угрозы: затопление горных выработок, загрязнение шахтными водами поверхностных и подземных вод, выделение метана и углекислого газа, деформации земной поверхности, а также загрязнение почв тяжёлыми металлами и нефтепродуктами. Всё это создаёт риски не только для окружающей среды, но и для жизни населения бывших шахтёрских поселений. Исследование направлено на формирование научно обоснованных решений по минимизации последствий техногенного загрязнения, обеспечению экологической безопасности и устойчивому природопользованию в арктических регионах России. Методология исследования основана на комплексном экологическом мониторинге, включающем гидрогеологический, газогеохимический и геодинамический анализ, дистанционное зондирование, отбор проб воды, почвы и воздуха, а также лабораторные методы определения концентраций загрязняющих веществ. Научная новизна работы заключается в комплексной оценке состояния окружающей среды на территориях ликвидированных угольных шахт в Арктике, включая количественную характеристику загрязнений и природных деформаций. Получены данные о степени загрязнения вод тяжелыми металлами (Fe до 75 мг/л, Mn до 18 мг/л), уровне метановой эмиссии (до 8,5%) и масштабах нарушенных земель (до 7000 га). Установлено, что существующие загрязнения представляют прямую угрозу для здоровья населения и требуют неотложных природоохранных мер. В результате разработан набор предложений по рекультивации, очистке шахтных вод, дегазации горных выработок и созданию эффективной системы мониторинга. Практическое значение исследования заключается в возможности тиражирования предложенных решений в других регионах Арктики, что обеспечит повышение экологической устойчивости и снижение техногенного давления в условиях Крайнего Севера.

Ключевые слова: рекультивация земель, шахтные воды, загрязнение окружающей среды, экологический мониторинг, ликвидация шахт, Печорский угольный бассейн, Арктическая зона, газомониторинг, дегазация шахт, многолетнемерзлые породы

Abstract: This study is devoted to assessing the environmental impacts of coal mine liquidation in the Arctic zone of Russia, with a special emphasis on the Pechora coal basin. In the context of accelerating industrial development of the North and growing anthropogenic impact, the problem of restoring disturbed territories is becoming extremely relevant. Numerous environmental threats are recorded: flooding of mine workings, pollution of surface and groundwater by mine waters, release of methane and carbon dioxide, deformation of the earth's surface, as well as soil pollution with heavy metals and oil products. All this creates risks not only for the environment, but also for the lives of the population of former mining settlements. The study is aimed at forming scientifically based solutions to minimize the effects of man-made pollution, ensure environmental safety and sustainable nature management in the Arctic regions of Russia. The research methodology is based on complex environmental monitoring, including hydrogeological, gas geochemical and geodynamic analysis, remote sensing, water, soil and air sampling, as well as laboratory methods for determining pollutant concentrations. The scientific novelty of the work lies in the complex assessment of the state of the environment in the territories of liquidated coal mines in the Arctic, including the quantitative characteristics of pollution and natural deformations. Data were obtained on the degree of water pollution with heavy metals (Fe up to 75 mg/l, Mn up to 18 mg/l), the level of methane emissions (up to 8.5%) and the scale of disturbed lands (up to 7000 ha). It was established that the existing pollution poses a direct threat to public health and requires urgent environmental protection measures. As a result, a set of proposals was developed for reclamation, purification of mine waters, degassing of mine workings and the creation of an effective monitoring system. The practical significance of the study lies in the possibility of replicating the proposed solutions in other regions of the Arctic, which will ensure increased environmental sustainability and a reduction in man-made pressure in the conditions of the Far North.

Keywords: permafrost, mine degassing, gas monitoring, environmental pollution, mine water, land reclamation, environmental monitoring, mine liquidation, Pechora coal basin, Arctic zone

Аннотация: Настоящее исследование посвящено изучению микростроения и макростроения мерзлых грунтов под воздействием статических нагрузок и изменений температуры. Основное внимание уделено анализу микроструктурных изменений в различных типах мерзлых грунтов — аллювиальных песках, супесях и морских суглинках — при длительных механических испытаниях в условиях отрицательных температур. Цель работы — выявление особенностей формирования ледяных включений, криогенных текстур, распределения льда-цемента и деформационных процессов в структуре грунта. Исследование основано на оригинальных данных, позволяющих детально анализировать пространственное распределение минеральных частиц и ледяных включений на микроскопическом уровне. Работа направлена на выявление закономерностей деформации мерзлых грунтов, обусловленных изменениями их микростроения, что имеет прикладное значение для инженерной геокриологии и прогноза устойчивости сооружений в условиях вечной мерзлоты. Для анализа микростроения использовались методы полимерных реплик и растровой электронной микроскопии. Подготовлено около 150 реплик до и после механических испытаний (одноосное сжатие, сдвиг и смерзание) четырёх типов мерзлых грунтов различной температуре и влажности (льдистости). Научная новизна работы заключается в комплексном применении метода полимерных реплик и растровой электронной микроскопии (РЭМ) для детального изучения изменений микростроения мерзлых грунтов в их естественном состоянии после длительных нагрузок. В отличие от предыдущих исследований, где микроструктура изучалась преимущественно на оттаянных образцах или с использованием менее устойчивых методов, в данной работе реплики изготавливались непосредственно с поверхности сколов мерзлых образцов, что обеспечило сохранение ледяных включений и позволило провести качественный сравнительный анализ до и после испытаний. Установлено, что статические нагрузки вызывают формирование ячеистых структур, перекрещивающихся ледяных шлиров, кольцевых структур вокруг льда-цемента, а также микротрещин, существенно изменяющих микростроение. Также зафиксированы изменения макроструктуры в виде зон уплотнения, разрежения и трещин, коррелирующие с наблюдаемыми микроструктурными изменениями. Показано влияние температурного режима, влажности (льдистости) и засоленности на степень микроструктурных трансформаций. Экспериментально подтверждена тесная связь между микростроением и механическими свойствами мерзлых грунтов. Полученные данные позволяют уточнить модели деформационного поведения мерзлых грунтов.

Ключевые слова: криогенное строение, микротомография, лёд-цемент, макростроение, микростроение, мерзлые грунты, инженерная геокриология, реплика, растровая электронная микроскопия, нагрузка

Abstract: The present study is devoted to the investigation of the microstructure and macrostructure of frozen soils under the influence of static loads and temperature changes. Particular attention is given to analyzing microstructural changes in various types of frozen soils—namely, alluvial sands, sandy loams, and marine loams—during prolonged mechanical testing under subzero temperature conditions. The aim of the work is to identify the features of ice inclusion formation, cryogenic textures, the distribution of ice-cement, and the deformation processes within the soil structure. The study is based on original data, enabling detailed analysis of the spatial distribution of mineral particles and ice inclusions at the microscopic level. The research focuses on identifying deformation patterns in frozen soils associated with changes in their microstructure, which has practical significance for engineering geocryology and for forecasting the stability of structures in permafrost regions.To analyze the microstructure, methods of polymer replicas and scanning electron microscopy (SEM) were used. Approximately 150 replicas were prepared before and after mechanical tests (uniaxial compression, shear, and frost bonding) on four types of frozen soils under varying temperature and moisture (ice content) conditions. The scientific novelty of this work lies in the comprehensive application of the polymer replica method and SEM for detailed analysis of microstructural changes in frozen soils in their natural frozen state after prolonged loading. Unlike previous studies, which mainly examined thawed samples or used less stable methods, this research employed replicas made directly from the fracture surfaces of frozen samples, which preserved ice inclusions and allowed for high-quality comparative analysis before and after testing. It was found that static loads lead to the formation of cellular structures, intersecting ice lenses, ring-shaped formations around ice-cement, and microcracks that significantly alter the microstructure. Macrostructural changes were also recorded in the form of compaction zones, loosened areas, and cracks, which correlate with the observed microstructural transformations. The influence of temperature, moisture (ice content), and salinity on the degree of microstructural change was demonstrated. A close relationship between the microstructure and the mechanical properties of frozen soils was experimentally confirmed. The data obtained allow for refinement of models describing the deformation behavior of frozen soils.

Keywords: scanning electron microscopy, replica, engineering geocryology, cryogenic structure, microtomography, ice-cement, macrostructure, microstructure, frozen soils, load