Оценка агрохимических показателей образцов почв, собранных с отвалов, проводилась в условиях аккредитованной лаборатории с использованием аттестованных методов и средств измерений. При проведении оценки агрохимических и токсикологических показателей почв руководствовались нормативными требованиями и научными рекомендациями.

По результатам контроля показателей качества и плодородия почв получены следующие результаты (Табл. 1). 

Таблица 1. Значения качественных показателей почв

Почвы отвалов имеют щелочную реакцию (рН более 6.0). Следует отметить, что реакция среды воздействует на способность растений поглощать из почвы питательные элементы. При более низких рН она уменьшается. рН сказывается на миграции и аккумуляции веществ в почве, в том числе токсичных. 

По содержанию органических веществ (гумуса) образцы почвы рассматриваются относятся к первой группе по методу Тюрина с самым низким содержанием, ниже 2%. Органическое вещество почвы является важным показателем её плодородия. Гумус способствует накоплению и удержанию питательных для растений веществ, которые при его разложении переходят в почвенный раствор и могут потребляться растениями. Пониженное содержание гумуса указывает на то, что процессы формирования органического вещества в почве отвалов находятся на стадии формирования.
Содержание азота в нитратной форме также очень низкое, менее 30 мг/кг согласно методам (рекомендациям) Тюрина-Кононовой. Азот является незаменимым элементом в растении, входя в состав белков, ДНК, многих жизненно важных органических веществ. При недостатке азота нарушается процесс фотосинтеза из-за разрушения хлорофилла, возможно высыхание и отмирание частей растений.

Содержание подвижных соединений фосфора согласно методу Мачигина является очень низким меньше 10 мг/кг. Фосфор тоже жизненно необходим растениям, входит в состав многих органических соединений и участвует в энергетическом обмене клеток. Низкое содержание подвижных форм фосфора в почвах отвалов указывает на низкую активность ферментов, контролирующих клеточный метаболизм, и веществ, участвующих в синтезе РНК, белков и делении клеток, что приводит к значительному замедлению роста растений.

Содержание подвижных соединений калия согласно методу Мачигина в образцах Грачевского рудника является высоким (в пределах 401-600 мг/кг). Высокое содержание калия в почвах отвалов повышает устойчивость растений к воздействию низких и высоких температур, сопротивляемость растений болезням, ускоряет процессы созревания растений. 

В целом такие важные показатели потенциального плодородия почв как гумус, азот, фосфор относительно низкие и неблагоприятные для формирования высокопродуктивного растительного покрова. Для усиления роста и интенсификации формирования растительного покрова отвалов очевидно необходимо проводить мероприятия по насыщению почв подвижными легко усваиваемыми формами соединений азота и фосфора в виде минеральных удобрений. 

Стандартное отклонение от результата средней оценки измеряемых величин показателей проб образцов почв по содержанию подвижных форм серы, фосфора, минеральных компонентов, указывает на неравномерность химического состава показателей поверхности рекультивированных отвалов. Возможно, что при нанесении покрытия на рекультивированных отвалах завозной грунт был взят из разных источников.

По результатам контроля содержания тяжелых металлов в валовой форме в образцах почв получены следующие результаты (Табл. 2). 

Таблица 2. Содержание тяжелых металлов 

Цинк относится к группе № 1 с наименьшим содержанием (меньше 50 мг/кг). Нужно подчеркнуть, что цинк, с одной стороны, является токсикантом, с другой стороны цинк является физиологически важным микроэлементом и входит в состав разнообразных энзимов, таких как дегидрогеназы, протеиназы, пептидазы и фосфогидролазы. 

Медь также относится к группе №1 с наименьшим содержанием (меньше 25 мг/кг). Медь присутствует в основных комплексных соединениях с низкомолекулярными органическими веществами и протеинами. Медь входит в состав энзимов, жизненно важных для метаболизма растений и играет значительную роль в некоторых физиологических процессах – фотосинтезе, дыхании, перераспределении углеводов, восстановлении и фиксации азота, метаболизме протеинов и клеточных стенок, влияет на проницаемость сосудов ксилемы для воды и таким образом контролирует баланс влаги, образование ДНК и РНК. Необходимо подчеркнуть, что дефицит меди заметно тормозит репродуцирование растений (уменьшает образование зерновок у злаков, приводит к стерильности спор), оказывает влияние на механизмы, определяющие устойчивость к заболеваниям.

Валовое содержание железа в образцах почв достаточно велико, что теоретически обеспечивает растения его растворимыми подвижными формами. Железо присутствует в геме и негемовых белках и концентрируется главным образом в хлоропластах. Железосодержащие органические комплексы железа участвуют в переносе электронов при фотосинтезе. Негемовые железосодержащие белки участвуют в восстановлении нитритов и сульфатов. Значение железа в клеточных процессах исключительно важно.

Содержание марганца в почве меньше 750 мг/кг. Марганец также относится к группе №1 с наименьшим содержанием. Марганец является одним из важнейших металлов, необходимых для нормального протекания процессов в живых организмах. Марганцу принадлежит важная роль в жизнедеятельности живой клетки, включая влияние на протекание многочисленных реакций белкового, углеводного, фосфорного обмена, которые катализируются ферментами, активируемыми ионами марганца. К этим ферментам относят аминопептидазы, карбоксилазы, галактотрансферазы, щелочные фосфатазы, аргиназы, и т.д.

Содержание тяжелых металлов в валовой форме в исследованных образцах почв в целом соответствует нормативным требованиям. В методических указаниях по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий устанавливается, что ПДК по валовому содержанию тяжелых металлов в почве должно иметь следующие значения: ПДК цинка менее 100 мг/кг, ПДК меди менее 50 мг/кг, ПДК марганца менее 1500 мг/кг, ПДК свинца 30 мг/кг. Валовое максимальное содержание железа в образцах почв рекультивированных отвалов примерно в два - три раза меньше рекомендуемых значений, которые могут достигать 38000 мг/кг. Необходимо отметить, что валовая форма содержания свинца также соответствует гигиеническим нормативам к безопасности среды обитания Республики Казахстан не более 32 мг/кг.  Содержание кадмия в почве Грачевского отвала составляет 0,56 мг/кг, что превышает нормы ПДК примерно в два раза.