Файл: Основы научных исследований.pdf

137
Организационно биологическую рекультивацию осуществляют в два этапа.
На первом этапе выращивают пионерные (предварительные, авангардные) культуры, умеющие адаптироваться в существующих условиях и обладающие высокой восстановительной способностью.
На втором этапе переходят к целевому использованию. Земли, загрязненные тяжелыми металлами, органическими веществами или продуктами промышленной переработки, на первом этапе очищают с помощью сорбентов, растений или микроорганизмов (биодеструкто- ров), а затем включают в хозяйственное использование под наблюде- нием агрохимических и санитарно-эпидемиологических служб. Фор- мирование растительного покрова идет медленно из-за сложного из- меняющегося во времени рельефа поверхности отвала, бедности гор- ных пород питательными веществами, неустойчивости водного и те- плового режимов.
В сложных условиях сроки формирования растительного покро- ва значительно увеличиваются. На торфяных карьерах при достаточ- ном количестве влаги и питательных веществ растительность появля- ется в первый год. Скорость почвообразования зависит от свойств почвообразующих пород, их водного и теплового режимов, рельефа, природно-климатических условий данного района.
Интенсивное накопление гумуса на нарушенных землях наблю- дается в период от 5 до 20 лет, далее скорость почвообразования снижается. Поэтому на нарушенных землях, особенно в тех местах, где целевое использование затруднено в силу организационных, тех- нологических, социальных и природно-климатических условий, не- обходимо стремиться, прежде всего, к стимулированию образования растительного.
Для создания растительного покрова на землях, загрязненных химическими веществами, необходимо учитывать видовой состав растений, приуроченный к таким землям. Это свойство растений для целей горного дела начали специально изучать еще в XVI в..
В 1763 г. М.В. Ломоносов отмечал, что «на горах, в которых руда и другие минералы родятся, растущие деревья бывают обыкновенно нездоровы, т. е. листья их бледны, а сами низки, кривлеваты и до со- вершенной старости своей подсыхают, а трава, под жилами растущая, бывает обыкновенно мельче и бледнее».
Рекультивацию лесохозяйственного назначения проводят для создания на нарушенных землях лесных насаждений промышленно-

138 го, защитного, водорегулирующего, водоохранного и рекреационного назначений. На землях, загрязненных техногенными продуктами, главной задачей биологической рекультивации является повышение самоочищающей способности почвы. Решение этой задачи возможно с помощью совместного функционирования технических и биологи- ческих систем, оперирующих широким набором мероприятий, в том числе с использованием специально выращенных микроорганизмов.
Рекультивация (очистка) почв от техногенных продуктов с по- мощью микроорганизмов основана на деструктировании (разложе- нии) этих продуктов в течение регламентированного времени. На практике этот способ применяют для очистки почв, загрязненных нефтью, нефтепродуктами и пестицидами. Технология биодеструкти- рования включает создание благоприятных водно-воздушных, тепло- вых и питательных условий микроорганизмам и регулярного контро- ля численности применяемой популяции. Поэтому эффективность та- кого вида рекультивации зависит от управляемости регулирующих факторов и качества штаммов.

139
– распределение оставшихся вскрышных пород по поверхности;
– создание проектной поверхности, включая планировку и обу- стройство насыпей и выемок;
– выполнение противоэрозионных мероприятий, строительство сооружений;
– землевание ранее снятым почвенным слоем, торфование, вне- сение органических удобрений или органо-минеральных смесей
– посев семян зональных дикорастущих или культурных расте- ний, предварительно обработанных питательной смесью.
Рекультивация земель при строительстве и эксплуатации кана- лов включает:
– сохранение снятого почвенного слоя по фронту работ;
– проведение противоэрозионных мероприятий;
– разравнивание отвалов (кавальеров) грунта по месту работ или их использование для планировки на прилегающих территориях;
– возвращение предварительно снятого почвенного слоя на уча- стки планировки и восстановление поверхности земли до проектных отметок;
– ремонт и обустройство дорожной сети, разрушенной в ходе строительных работ;
– восстановление пахотного слоя, а также травяного покрова, если земли используются под сенокосы или пастбища.
Обустройство и рекультивация полигонов хранения
твердых отходов
Отходы, образующиеся в жилищном, промышленном, сельско- хозяйственном и других секторах хозяйственной деятельности под- лежат утилизации (переработке, захоронению, сжиганию, компости- рованию и обезвреживанию) на специализированных предприятиях и полигонах. Складируемые отходы по своему содержанию представ- ляют отвалы сложных конгломераций продуктов жизнедеятельности, производств и частей природных компонентов. Поэтому организация и технология утилизации отходов определяется количеством и видом их образования.
Место для размещения полигонов выбирают с учетом следую- щих условий:
– исключение или минимизация влияния отрицательных послед- ствий на прилегающие территории (лесные насаждения, поверхност- ные и подземные воды);
– возможность создания техногенного рельефа, гармонично впи- сывающегося в природный ландшафт.

140
При выборе места для полигона предпочтение надо отдавать землям несельскохозяйственного назначения. Рекультивацией и обу- стройством полигонов отходов занимаются организации, входящие в систему обращения с отходами и эксплуатирующие данные полигоны.
Работы эти выполняют в соответствии с проектом, разработанным и согласованным на стадии открытия полигона. Продолжительность ре- культивационного периода полигонов отходов зависит от направления использования и времени стабилизации тела отвалов, например: для посева многолетних трав и создания пашни продолжительность этого периода составляет 1–3 года, для посадки декоративных деревьев и кустарников – от 2 до 3 лет, для создания садов – от 10 до 15 лет.
Органическую составляющую отходов жилищно-коммунального сектора, образующуюся после сортировки бытовых отходов (до 70 %
ТБО), древесно-растительные остатки (обрезка, сведение деревьев и кустарников) и не загрязненные потенциально плодородные грунты целесообразно направлять на производство компоста с последующим его использованием при благоустройстве и озеленении городских территорий или для рекультивации полигонов отходов.
В качестве примера рассмотрим схему организации и рекульти- вации складируемых отходов, состоящих из мусора и древесно- растительных остатков. Отсыпку отходов ведут послойно без покры- тия поверхности экранирующим грунтом или почвой. Это обеспечи- вает интенсивное разложение растительных остатков и выделение метана и других химических веществ, препятствующих биогеохими- ческим процессам. Откосы делают эрозионно-устойчивыми, покры- вают субстратом из мусора, мелких растительных остатков, грунтов и почвы, засевают травосмесями.
Для организации отвода поверхностной воды на уступах (терра- сах) создают сеть неглубоких каналов. Фильтрационные воды с по- мощью дренажной сети отводят на очистные сооружения или на био- платы (биологические пруды очистки).
Рекультивация загрязненных земель
Рекультивация земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами
При ежегодной мировой добыче нефти 2 млрд 500 млн т в год теряет- ся около 50 млн т или примерно 2 %. Загрязнение земель и вод про- исходит при добыче нефти, транспортировке ее и ее продуктов, пере- работке, хранении, заправке машин топливом в результате аварий, утечек, протечек, испарении. Опасны не только крупные аварии, но и мелкоочаговые загрязнения вокруг многочисленных мелких баз хра-

141 нения и распределения топливно-смазочных материалов (ТСМ), топ- ливозаправочных станций, при хранении и ремонте техники.
Испаряющиеся нефтепродукты загрязняют воздух, особенно опасно образование канцерогенных соединений. Испарившиеся неф- тепродукты переносятся с воздухом и, выпадая вместе с атмосфер- ными осадками, расширяют ареал загрязнения. Значительная часть нефтепродуктов попадает в почву, вызывая неблагоприятные измене- ния ее микроэлементного состава, физико-химических свойств, вод- но-воздушного и окислительно-восстановительного режимов, нару- шение нормального соотношения углерода и азота, приводя к дефи- циту кислорода, азота и фосфора.
На территориях добычи, хранения, переработки нефтепродуктов и на прилегающей площади почвенный покров деградирует и полно- стью разрушается. Часть пролитых нефтепродуктов, особенно их лег- кие фракции улетучиваются из самого верхнего слоя почвы, но зна- чительная их часть просачивается вниз, достигает поверхности грун- товых вод и образует зону загрязнения, в которой в разных пропор- циях содержатся нефтепродукты. Просочившиеся нефтепродукты создают большую экологическую угрозу водоносным горизонтам, а также водоемам и водотокам, так как даже незначительное содержа- ние нефтепродуктов порядка 0,1 мг/л делает воду непригодной для питья, а концентрация больше 0,05 мг/л недопустима для рыбохо- зяйственных водоемов.
Мероприятия по рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, необходимо назначать с учетом санитарно- гигиенических норм и оценки экологической обстановки территорий.
В Нидерландах для оценки загрязнения почв применяют три уровня:
1. Фоновый с содержанием нефтепродуктов 50 мг/кг почвы.
2. Повышенное загрязнение (1000 мг/кг), при котором выявляют и устраняют причины загрязнения, организовывают мониторинг.
3. Высокое загрязнение (5000 мг/кг) служит основанием прове- дения рекультивации и грунтовых вод.
В Германии допустимое содержание нефтепродуктов в почве водоохранных зон и заповедников равно 300 мг/кг; почв древних речных долин – 3000 мг/кг; водоразделов – 5000 мг/кг. Многие запад- ноевропейские страны за верхний безопасный уровень содержания нефтепродуктов в почве принимают 1000 мг/кг. Для России в нефте- добывающих районах институт Геоэкологии РАН рекомендует безо- пасные уровни загрязнения грунтов нефтепродуктами в мерзлотно-

142 тундровых и таежных районах до 1000 мг/кг, в таежно-лесных – до 5000 мг/кг, лесостепных и степных районах – до 10000 мг/кг.
За нижний безопасный уровень загрязнения грунтов принимается
1000 мг/кг, рекультивационные работы рекомендуют начинать при содержании нефтепродуктов – 5000 мг/кг.
Местным институтом биологии в Республике Башкортостан предельное допустимое содержание нефтепродуктов было принято равным 1000 мг/кг, выше которого необходимы рекультивационные работы. Для Москвы утверждено предельное содержание нефтепро- дуктов 300 мг/кг. В отдельных регионах страны в качестве ориенти- ровочно допустимых уровней используют «фоновые значения» со- держания углеводородов в почве или такое содержание нефтепродук- тов, при котором за счет самоочищающей способности почвы в тече- ние одного года восстанавливается продуктивность растений или восстанавливаются микробиологические процессы. Если учитывать, что фоновое содержание нефтепродуктов в грунтах для территории
России изменяется от 10 до 500 мг/кг, а подавление микробиологиче- ских процессов на вновь загрязненных землях начинается при содер- жании нефтепродуктов 200–300 мг/кг, то для сельскохозяйственных земель ПДС нефтепродуктов не должно быть больше 300 мг/кг.
Норматив содержания нефти и нефтепродуктов при рекультива- ции необходимо определять с учетом фонового содержания, характе- ра загрязнения, вида нефтепродуктов, характера использования зе- мель и природных условий, обуславливающих самоочищающую спо- собность компонентов геосистем. В настоящее время принято для зе- мель сельскохозяйственного назначения первого уровня рекультива- ции (низкий уровень загрязнения нефтью и нефтепродуктами) содер- жание их в почве 300–1000 мг/кг, второго (средний и высокий уро- вень загрязнения) – 1000–5000 мг/кг, третьего – 109 (очень высокий уровень загрязнения) – выше 5000 мг/кг.
Для земель несельскохозяйственного назначения эти пределы следующие:
1 уровень – 1000–5000 мг/кг;
2 уровень – 5000–10000 мг/кг;
3 уровень – свыше 10000 мг/кг.
Состав работ первого уровня рекультивации направлен на акти- визацию почвенных микроорганизмов по деструкции углеводородов.
Сюда входят рыхление почвы, внесение извести, гипса, высоких доз органических и минеральных удобрений с последующей запашкой,