Основными задачами биологической рекультивации является возобновление процесса почвообразования, повышение самоочищающей способности почвы и воспроизводство биоценозов. Биологическим этапом заканчивается формирование культурного ландшафта на нарушенных землях.
Организационно биологическая рекультивация проводится в две стадии. На первой выращиваются пионерные (предварительные, авангардные) культуры, умеющие адаптироваться к существующим условиям и обладающие высокой восстановительной способностью. На второй переходят к целевому использованию. Земли, загрязненные тяжелыми металлами, органическими веществами или продуктами промышленной переработки, на первой стадии подвергают очистке с помощью сорбентов, растений или микроорганизмов (биодеструктуров), а затем включают в хозяйственное использование под жестким контролем со стороны санитарно-эпидемиологических служб .
Биологическая рекультивация земель загрязненных нефтью и нефтепродуктами
В период интенсивного развития промышленности и транспорта, повысилось производство и использование нефтепродуктов. Нефтепродукты транспортируются на огромные расстояния.
Нефтепродукты попадают в почвы, в природные воды, загрязняя их.В настоящее время теряется до 1,5% объема добытой нефти. Эти потери попадают в почвы, в реки и другие водоемы, приводя к их загрязнению. Загрязненность почв нефтепродуктами нередко достигает 10 кг/м2 (при ПДК= о.1 мг/кг почвы), а в водоемах - до 20 мг/л (при ПДК = 0,05 мг/л). При содержании в почве нефтепродуктов около 300 мг/кг, она становится субстратом, на котором биота или угнетается, или погибает.
Разлив сырой нефти приводит к образованию на поверхности почв битуминозных солончаков, к цементации поверхности почв, их гудронизации, к отакыриванию.
Нефть и нефтепродукты вызывают подщелачивание почв, их осолонцевание, гибель почвенной мезофауны.
Загрязнение почв сырой нефтью и нефтепродуктами происходит в зоне действия нефтепромыслов, на территориях нефтехранилищ, на заправочных станциях, а также в зоне производственных предприятий, сжигающих нефтепродукты. Последние выбрасывают в атмосферу большое количество сажи, сернистых соединений, которые в итоге попадают в почву и в природные воды, загрязняя их .
Состав работ зависит от степени загрязнения. При незначительном загрязнении активизируют деятельность почвенных микроорганизмов по деструкции углеводородов. Сюда входит рыхление почвы, внесение извести, гипса, высоких доз органических и минеральных удобрений с последующей запашкой, создание мульчированной поверхности из высоко питательных смесей, посев повышенными нормами нефтетолерантных растений; возможны варианты применения сложных комплексов: NPK + навоз; NPK + известь; NPK + известь + навоз. Высевают устойчивые кормовые растения, использование которых должно строго контролироваться, поскольку в них могут накапливаться такие канцерогены, как полициклические ароматические углеводороды.
При сильном загрязнении сооружают инженерно-экологические системы. Создание таких системы обусловлено высокой подвижностью нефтепродуктов в компонентах геосистем, особенно при длительном загрязнении почв, и образованием больших ареалов свободных и связанных нефтепродуктов на границе раздела зоны аэрации и подземных вод. Подобные антропогенные залежи нефтепродуктов формируются вблизи складов топливно-смазочных материалов, нефтебаз и нефтеперерабатывающих заводов. Они вызывает опасность загрязнения не только почв но и подземных и поверхностных вод. Поэтому задачами инженерно-экологической системы являются удаление подвижных нефтепродуктов, рекультивация почв, защита рек и водозаборов от загрязнения нефтепродуктами с одновременной локализацией очагов загрязнения .
Рыхление снижает дефицит кислорода и разрушает гидрофобную пленку поверхностных нефтяных компонентов, улучшает аэрацию почвы. Известкование или гипсование применяется для нейтрализации почвенной кислотности или щелочности. При нефтяном загрязнении снижается количество поглощённого кальция и магния, а внесение извести улучшает агрохимические свойства почв и ускоряет разложение метанонафтеновых структур. На почвах, имеющих показатель рН солевой вытяжки меньше 5,4, проводится известкование, а при содержании обменного натрия в составе поглощающего компонента почвы более 10% требуется гипсование. Нормы извести и гипса следует рассчитывать по рекомендациям агрохимических служб.
Для увеличения активности природной микрофлоры в почву вносят минеральные и органические удобрения. Например, торф является наиболее доступным субстратом, запасы которого достаточно велики, а затраты на добычу сравнительно низкие. В торф целесообразно добавлять азот и фосфор в виде удобрений.
Применяются также жидкие рекультиванты (молочная сыворотка, дрожжевая бражка), которые вносят через месяц после механической обработки территории. Полив почвы молочной сывороткой производится из расчета 5л/м2. Затем вносится навоз с помощью разбрасывателя. Норма внесения 3-5кг/м2. После этого производится запахивание навоза отвальными плугами, рыхление культиватором или боронование. Обработанная почва подвергается выдержке - 3 зимних и 2 летних сезона - для придания первозданного состояния.
Для получения биопрепаратов используют также специальные бактерии, дрожжи, грибы. Получают биомассу жизнеспособных клеток углеводородоокисляющих микроорганизмов с особенными физико-биохимическими свойствами. Микроорганизмы утилизируют нефть, создают благоприятные условия для образования органических соединений гумусоподобного характера, влияющих на почвенное плодородие .
Нефтезагрязненные почвы обрабатывают Acinetobacter sp., Alcalgenes sp., Pseudomonas sp., одновременно вносят растворы фосфорных и аммонийных солей. Нефтепродукты на поверхности почвы уничтожают бактерии видов Actinomycor elegans и Geotrichum marinum. Использование Actinebacter sp. дает 80%-ный эффект очистки от ароматических соединений по истечении 5 недель. Для деструкции нефти и нефтепродуктов выделены штаммы галотолерантных и галофильных архебактерий. В условиях высоких температур могут быть использованы бактерии вида Bacillus albiaxialis. Бактерия рода Desulfobacterium осуществляет деградацию салицилата в условиях сульфатредукции. Streptomyces albiaxialis разлагает углеводороды нефти при содержании соли до 30%; эффективность при оптимальной температуре 28-30°С достигает 50% .
На рис.3 представлена блок-схема рекультивационных мероприятий нефтезагрязненных земель при помощи биопрепаратов.
Рис. 3 - Блок-схема рекультивационных мероприятий
рекультивация земля полигон отвал
Принцип организации системы биологической очистки грунта на месте загрязнения (in situ) представлена на рис.4.
Рис. 4 - Схема процесса очистки почвы от нефтепродуктов с внесением нефтеокисляющих микроорганизмов
В таблице 2 показана характеристика некоторых биопрепаратов, применяемых для очистки нефтезагрязненных земель.
Таблица 2 - Характеристика некоторых биопрепаратов деструкторов нефти
|
Препарат, цена за кг |
Действующее начало |
Условия работы |
Нормы расхода |
Срок очистки в оптим. условиях |
|
|
Путидойл, (разработка ЗапСибНИГНИ, г. Тюмень), |
Pseudomonas putida |
t°С +10 - +35, концентрация загрязнений в почве не более 10% при глубине проникновения не более 15 см; в воде не выше 20 г/л, толщина пленки нефти до 10 мм. |
3-15 кг/га почвы, 3-5 г/м3 грунта, 2-8 г/м3 загрязн. емкости, 2-5 кг/га водной поверхности |
1-2 мес, 2-3 нед. на спец. площадках, 5-10 дней в емкости |
|
|
Деворойл, (разработка ИНМИ РАН, г. Москва) |
Ассоциация бактерий и дрожжей, включающая липофильные и гидрофильные штаммы, с различным оптимумом рН и высокой осмофильностью (до 120 г/л NaCl), медленнорастущие и быстрорастущие (Rhodococcus spp. - 3 штамма, Alcaligencs sp., Jarrowia lipolytica и др.) |
t°С +5 - +40, рН 4,5-9,5 загрязнение до 20 кг/м2 поверхности почвы; окисляют н-алканы С9-С30, ароматические соединения - фенол, крезол, пирокатехин и др. |
5-10 кг/га почвы, 1 кг/га поверхности водоема |
||
|
Биодеструктор - Валентис и др., |
Acinetobacter Valentis |
t°C +10 - +50, рН 6-8 концентрация загрязнений не выше 20 кг/м2 |
|||
|
Деградойл |
Azotobacter vinelandii и др. микроорганизмы |
t°C +10 -+35 загрязнение до 20 г/кг почвы, широкая субстратная специфичность |
5-10 кг/га почвы |
||
|
Олеоворин, Биоприн, (разработка ГосНИИ-Синтезбелок. г. Москва) |
Acinetobacter oleovorum, дрожжи р. Candida |
t°C +3 - +45. рН 3,5-10. загрязнение до 20 г/кг почвы |
15 кг/га почвы, 10 кг/га поверхности воды |
||
|
Эконадин, 5-6 $/кг вместе с торфом |
Pseudomonas fluorescens на сфагновом торфе (около 10 мг клеток на 1 г торфа) |
влажность торфа не более 10% |
30-50 кг/ 100м2 почвы, 100-240 кг/м3 нефти |
3-4 мес. в почве, 2-4 нед. с поверхности воды |
|
|
3,5-6 $/кг (с торфом), Фежел-Био, (разработка ГНЦ прикладной микробиологии, п. Оболенск Моск. обл.) |
Pseudomonas sp. на модифицированном торфе, Acinetobacter sp, Муcobacterium flavescens. ассоциации микроорганизмов в жидком или лиофилизированном виде |
t°C не ниже+5, загрязненность до 25 г/кг |
30-50 кг/ 100м2 почвы, 100 кг/м3 нефти |
3-4 мес. в почве, 1-2 мес. с поверхности воды |
|
|
Родарт (ОАО «Биохиммаш») |
На основе монокультуры |
t°C 8-35, рН 3.5-10.0 с оптимумом 6.5-7.5, загрязнение почвы до 20% |
Имеются еще множество биопрепаратов, предназначенных для деградации нефти. Например, препарат «Альбит» вносят в почву совместно с высевом трав или после высева в концентрации 1,5-3,5л на гектар (рабочий раствор 100-300л/га). «Альбит» за один вегетационный сезон снижает загрязнение почвы до 10раз.
Нетоксичный биоагент «Файрзайм» включает в себя сброжженные ферменты и питательные вещества. Микроорганизмы быстро размножаются и разлагают (съедают) нефтяное пятно и другие загрязнители с образованием углекислого газа и воды. Обработка почв производится водным раствором методом дождевания (опрыскивания) поверхности грунта. Количество концентрата зависит от глубины пропитки нефтепродуктами почвы. Например, для уничтожения пропитки толщиной 5см требуется 50г на 1м2, 200см - 200г.
Для зачистки загрязненной площадки применяют биопрепарат «Микромицет» фирмы «Биолант». Уже через месяц после обработки препаратом отмечается спороношение грибов, т.е. происходит активная работа микроорганизмов. Достоинство метода - отсутствие побочных эффектов от воздействия на окружающую природную среду.
Препарат «Путидойл» состоит из нефтеокисляющих бактерий, минеральных солей, остатков питательной среды. Используется для рекультивации земель и очистки поверхности водоемов.
Биопрепараты серии «Биодеструктор», производимых в России, предназначены для ликвидации загрязнения нефтью и нефтепродуктами, конденсатом и другими органическими соединениями почвы (поверхностных и нижних слоев), извлеченных грунтов, грунтовых и сточных вод, а также технологических емкостей (поверхностей цистерн, резервуаров). Биопрепарат восстанавливает единый цикл обмена веществ путем внесения массированных количеств микроорганизмов, разлагающих токсиканты.
Применяются препараты «Торнадо», «Гера», «Валентис», «Лидер», «МАГ», разлагающие сырую нефть, бензин, масла, животные жиры, пестициды, диоксины.
Для ликвидации загрязнений нефтью почвогрунтов и поверхностных вод, включающих водотоки, применяются бактериальные препараты «Деворойл» (Институт микробиологии РАН, Россия), «Бациспецин» (фирма «Новодекс»), «Дестройл», «Мультис», «Пит Сорб» (Англия) и др.
Для очистки и рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами земель фирмой ЗАО «ПОЛИИНФОРМ» разработана и запатентована комплексная биотехнология «СОЙЛЕКС», включающая последовательное использование биопрепаратов разного целевого назначения. Технология включает механические, химические, сорбционные, микробиологические и другие методы удаления и деструкции нефтепродуктов .
За рубежом довольно широко для локальной очистки сильнозагрязненных почв и других материалов используется технология "биовосстановления", являющаяся весьма эффективной, но дорогостоящей. Суть этой технологии сводится к тому, что загрязненный материал загружается в биореактор, оборудованный паровой экстракцией, трубопроводами для подвода кислорода (или воздуха), питательных веществ и системами контроля рН и температуры. Биологическую очистку можно комбинировать с физическими методами, такими, как экстракция паром или адсорбция на угле для удаления летучих соединений, или с химическими методами для удаления токсичных компонентов или металлов.
В условиях города, когда многочисленны небольшие локальные разливы нефтепродуктов, непосредственное использование биопрепаратов на месте бывает нерационально. В этих случаях наиболее рационален сбор загрязненного грунта или породы путем срезки с последующей их биологической очисткой на специальных площадках .
К сожалению, в Казахстане до настоящего времени недостаточно внимания уделялось таким методам очистки. А те немногие зарубежные биопрепараты, которые используются, недостаточно эффективны, поскольку разработаны для районов, по климатическим и экологическим условиям резко отличающихся от нефтедобывающих регионов Казахстана.
«Институт микробиологии и вирусологии» задался целью создать отечественные технологии, которые были бы адаптированы именно к нашим условиям. Что не только закономерно, но более выгодно как в экономическом, так и экологическом плане. Поэтому в последние годы мы ведем научные исследования по созданию и применению таких биопрепаратов.
Научные сотрудники института уже выделили и изучили активные штаммы микроорганизмов, способные к эффективной утилизации нефти и нефтепродуктов. Создана уникальная коллекция штаммов таких микроорганизмов, адаптированных к почвенно-климатическим условиям нефтяных месторождений Казахстана. На основе этих исследований была разработана и внедрена в производство серия биопрепаратов «Бакойл-КZ». Разработана и технология их применения. Уже получены патенты РК на штаммы, на способы производства, на товарный знак. Выданы сертификаты о происхождении продукции и соответствия продукции. Эффективность этого отечественного биопрепарата доказана на различных месторождениях Мангистауской и Атырауской областей. В частности, подтверждено, что они способны в течение полутора-двух месяцев разрушать до 98% нефти, содержащейся в почве .
Институтом уже заключены договора на поставку биопрепарата с рядом компаний для очистки более 70 га нефтезагрязненного грунта в Западном Казахстане. Отечественные препараты, что доказано практикой, могут использоваться для доочистки почв в тех случаях, когда другие методы не справляются. Их применение соответствует всем известным мировым стандартам и способствует оздоровлению окружающей среды .
Имеются и другие биопрепараты, производимые в Казахстане. Одним из таких является «Нефтедеструктор-КазБио», производимый в нашей стране с 2011г. Это новый высокоэффективный биологический препарат на основе Rhodococcus erytropolis штамм КД, предназначен для очистки почв, земель, грунтов, шламов, водных поверхностей от нефтяных загрязнений. «Нефтедеструктор-КазБио» представляет собой концентрат живых бактерий, готовых к применению без предварительного оживления или активизации и обладает высокой активностью окисления углеводородов различных классов.
«Нефтедеструктор-КазБио» активно работает в диапазоне температур +5 - +400С. При отрицательных температурах микроорганизмы, входящие в состав препарата, не погибают, и восстанавливают свою активность при наступлении положительных температур. В случае обработки нефтезагрязненного участка биопрепаратом под зиму, рано весной после таяния снега сразу начинается деструкция углеводородов, что фиксируется визуально - поверхность обработанного участка становится коричневой, а поверхность участка, где препарат не применялся, остается черной.
Норма внесения препарата зависит от первоначального уровня загрязнения, а также от условий вегетационного периода. При температуре воздуха +20°С и увлажнении 60-70% ППВ разложение углеводородов до СО2 и Н2О протекает значительно интенсивнее, при этом дозу препарата можно снизить. При менее благоприятных условиях (колебания температур от +5 до +40°С, нерегулярном увлажнении - засуха, дожди) рекомендуются следующие нормы, указанные в таблице 3 .
Таким образом, сравнив несколько методов рекультивации земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, можно выделить ряд преимуществ биотехнологии перед остальными вариантами:
экологически чистая технология, так как используются естественные биологические процессы жизнедеятельности микроорганизмов;
экономичнее использовать биопрепараты, так как их внесение в почву не требует большого количества, что снижает затраты на их покупку;
занимает относительно малое количество времени восстановления почвы;
Республика Казахстан, имея большие запасы нефти и, соответственно, не меньше проблем от последствий нефтедобычи, разрабатывает различные биопрепараты аборигенного состава микроорганизмов, тем самым экономя на закупке зарубежных препаратов, так как себестоимость отечественных в 4-5 раз меньше. Нашими учеными ведутся интенсивные научные исследования по поиску штаммов-нефтедеструкторов и созданию биотехнологий, основанных на их способности использовать составные части нефти в качестве источников питания.
Ротарь О.В. 1 , Искрижицкая Д. В. 2 , Искрижицкий А. А. 3
1 Кандидат химических наук, доцент, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2 Магистрант, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 3 Главный специалист, Томский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТОВ
Аннотация
Исследован механизм проникновения и распределения нефти по горизонтам почвы, проведена идентификация продуктов разложения нефти в почве. Определена эффективность рекультивационных работ с использованием промышленного биопрепарата «Микрозим».
Ключевые слова : нефть, биологический препарат «Микрозим», идентификация
Rotar O.V. 1 , Iskizhitskaya D.W. 2 , Iskrizhitsky A.A. 3
1 PhD in Chemise associate professor National Research Tomsk Polytechnic University, 2 Undergraduate, National Research Tomsk Polytechnic University, 3 Senior Specialist, Tomsk Scientific Research and Design Institute of Oil and Gas
BIOLOGICAL REVEGETATION THE PETROPOLLUTED GROUNDS
Abstract
The purpose of the given work is research of the mechanism of penetration and distribution of oil on horizons of the ground; identification the products of decomposition oil in the ground. Definition of efficiency revegetation works with use of the industrial biological product “Microzim”.
Keywords : oil, biological product “Microzim”, Identification
Добыча, транспортировка, хранение и переработка нефти и нефтепродуктов очень часто становятся источниками загрязнения окружающей среды. Нефтяное загрязнение отличается от многих других антропогенных воздействий тем, что оно дает не постепенную, а, как правило, «залповую» нагрузку на среду, вызывая быструю ответную реакцию. Рекультивация – это ускорение процесса самоочищения, при котором используются природные резервы экосистемы: климатические, микробиологические, ландшафтно-геохимические. Важную роль играют и состав нефти, наличие сопутствующих солей, начальная концентрация загрязняющих веществ.
С целью увеличения скорости ремедиации почвенных экосистем и, как следствие, уменьшения негативного воздействия ни них применяют различные технологии восстановления нефтезагрязненных почв. Так, технологии классифицируются по категориям in situ и ex situ.
Технологии ex situ используются для обработки загрязненной почвы, предварительно удаленной с поверхности выделенного участка земли. Этот метод позволяет применять сложные приемы обработки, которые могут быть эффективными и быстродействующими, более безопасными для грунтовых вод, животного и растительного мира.
Технологии in situ имеют преимущества вследствие непосредственного применения их на месте загрязнения. В результате снижается риск воздействия загрязняющих веществ на человека и окружающую среду во время извлечения, транспортировки и восстановления загрязненных участков почв, что, в свою очередь, обеспечивает экономию средств. К биологическим методам рекультивации относят сельскохозяйственную обработку почвы, биоремедиацию, фитомелиорацию и естественное разложение токсикантов в почве. Метод биоремедиация основан как на стимулирующем действии аборигенных почвенных микроорганизмов, так и на действии предварительно культивированной биомассы бактерий в виде биологических препаратов.
Наиболее эффективным методом обезвреживания попавших в сточную воду и почву нефтепродуктов являются биотехнологии, которые основаны на окислении нефтепродуктов микроорганизмами, способными использовать нефтепродукты как источник энергии. Традиционные методы рекультивации, такие как землевание, выжигание или сгребание и вывоз загрязненного слоя, в настоящее время устарели и являются неэффективными . При сжигании нефти происходит накопление токсичных и канцерогенных веществ; при землевании – замедление процессов разложения нефти, образование внутрипочвенных потоков нефти и пластовой жидкости, загрязнение грунтовых вод. Таким образом, механические и физические методы не всегда могут обеспечить полное удаление нефти и нефтепродуктов из почвы, а процесс естественного разложения загрязнения в почвах чрезвычайно длителен.
Разложение нефти и нефтепродуктов в почве в естественных условиях – процесс биогеохимический, в котором главное и решающее значение имеет функциональная активность комплекса почвенных микроорганизмов, обеспечивающих полную минерализацию нефти и нефтепродуктов до углекислого газа и воды. Так как углеводородокисляющие микроорганизмы являются постоянными компонентами почвенных биоценозов, естественно возникло стремление использовать их катаболическую активность для восстановления загрязненных нефтью почв.
Биологическая рекультивация – это рекультивация, проводимая после механической очистки земель от основной массы нефти, основанная на интенсификации микробиологической деградации остаточных углеводородов.
Цель данного исследования состоит в изучение механизма проникновения и распределения нефти и продуктов ее разложения в почве, а также определение эффективности очистки загрязненных нефтью земель с использованием биопрепарата «Микрозим».
Биологические препараты представляют собой активную биомассу микроорганизмов, использующих нефтяные углеводороды в качестве источника энергии и трансформирующих их в органическое вещество собственной биомассы. Исследование проводилось на модельных системах, имитирующих почвенное загрязнение разной степени. В задачу исследования входило проведение отбора проб почв для определения остаточного количества нефти и идентификация продуктов деградации.
Необходимым условием эксперимента являлось соблюдение факторов, присущих природным условиям. Рыхление загрязненных почв увеличивает диффузию кислорода в почвенные агрегаты, снижает концентрацию углеводородов и способствует равномерному распределению компонентов нефти и нефтепродуктов в почве.
Идентификацию продуктов деградации определяли методами газо-жидкостной хроматографии, ультрафиолетовой спектроскопии .
Основные результаты
Оптимальной температурой для разложения нефти и нефтепродуктов в почве является 20°-37°С. Благоприятный водный режим достигался путем полива. Улучшение водного режима обусловливает улучшение агрохимических свойств почв, в частности влияет на активное движение питательных веществ, микробиологическую деятельность и активность биологических процессов. Установлена большая неоднородность распределения нефтяных компонентов, что зависит от физических и химических свойств конкретных почв, качества и состава разлитой нефти.
Как показали исследования, распределение нефти в почве происходит согласно профилю горизонтов. В зависимости от состава и структуры почвы, ее пористости, водопроницаемости, влагоемкости нефть, как смесь химических соединений, распределяется на различную глубину. Битумозные фракции были зафиксированы на глубине 7 см, смолистые фракции – 12 см, легкие -24 см, водорастворимые соединения были обнаружены на глубине 39 см. Содержание нефти в почве резко снижается в первые месяцы после загрязнения – на 40 – 50%. В дальнейшем это снижение идет очень медленно. Окисление углеводородов до CО 2 и Н 2 О происходит по стадиям через образование ряда промежуточных продуктов. Методом газожидкостной хроматографии установлено, что такими продуктами являются кислородные соединения: спирты, органические кислоты, альдегиды.
Смолистые вещества, соединения с атомами серы, азота, полученные в результате трансформации углеводородного сырья, не мигрируют и надолго остаются в почве.
Состав и соотношение продуктов метаболизма зависят от состава исходной нефти и почвенно-климатических условий . В опыте изучения процессов деструкции углеводородов препаратами нефтеокисляющих микроорганизмов, учитывалось влияние на эти процессы климатических условий района, которые характеризуются суровой и продолжительной зимой, коротким, но порой жарким летом и коротким весенне-осенним периодом. Поэтому для приближения исследуемых условий к реальным условиям использовали климатическую камеру, холодильную установку и естественные условия. Препарат добавлялся к пробам грунта с остаточным содержанием нефтепродуктов 20%. Пробы выдерживались при температуре 18°-20°С в течение 10 дней, а затем помещались в морозильную камеру и при температуре -20°С выдерживались с целью имитации зимних условий 60 суток. Как показали наблюдения, после пребывания препарата в камере эффективность его работы снизилась незначительно (8-11 %). Таким образом, можно сделать вывод о возможности внесения препаратов поздней осенью, которые могут включиться в работу весной при наступлении благоприятных условий для их жизнедеятельности.
Кислая среда отрицательно влияет на ферментативный аппарат клеток, а это может замедлить процессы разложения нефтепродуктов. Предварительно определяли кислотность почвы и корректировали ее путем внесения в почву расчетное количество извести.
Для стимулирования почвенной микрофлоры на агротехническом этапе рекультивации использовали комплексные минеральные удобрения (нитроаммофоска, нитрофоска) в дозе 100-120 кг азота на 1 га.
В качестве бактериального препарата использовали «Микрозим», который является биологическим деструктором углеводородов нефти нового поколения, и представляет собой концентрированный биопрепарат уникальных штаммов углеводородокисляющих микроорганизмов, комплекса минеральных солей и ферментов. В процессе жизнедеятельности микроорганизмы активно синтезируют собственные ферменты и биологические поверхностно – активные вещества, ускоряющие разложение загрязнителя и облегчающие его микробиологическое усвоение. Происходит активное биохимическое разложение нефти и нефтепродуктов на СО 2 , Н 2 О и, безвредные для окружающей среды, продукты микробного метаболизма.
По критерию максимального потребления углеводородов эффективность очистки составляет 50% нефти за 14 суток после первой обработки почвы биопрепаратом, до 85% в течение первого месяца и до 98% в течение месяца после повторной обработки. Скорость биологического разложения углеводородов в реальных условиях зависит от регулярности и интенсивности доступа кислорода. Потребление 99% углеводородов в реальных условиях достигается в сроки от 2 месяцев при низких и до 4 месяцев – при высоких концентрациях нефтепродукта. Через 24 часа после внесения препарата в почву достигается уровень микробиологической активности, характеризующийся активным выделением СО 2. .
Обработка почвы биопрепаратом значительно активизирует процессы самоочищения почвы, восстанавливает норматив кислородного режима почвы и интенсифицирует активность гидролитических и окислительно-восстановительных ферментов уже в течение первых 10-14 суток (табл.1).
Таблица 1- Эффективность препарата «Микрозим» в пробах с разным уровнем первоначального загрязнения
| Уровень загрязнения, % |
Время воздействия препарата, сутки |
||||||||
| 1 | Низкий | ||||||||
| 2 | Средний | ||||||||
| 3 | Высокий | ||||||||
На опытных площадках с высоким уровнем загрязнения отмечалось различие в результатах по биодеградации нефти. Проведение только агротехнических мероприятий (фрезеровка, внесение минеральных удобрений) эффективно лишь на участках старых разливов или на объектах с невысоким уровнем нефтяного загрязнения.
Таблица 2 – Эффективность рекультивационных мероприятий на участке с высоким уровнем загрязнения
Проведение только агротехнических мероприятий дают эффект снижения уровня загрязнения на 15-20 % в течение одного сезона, только препарата «Микрозим» – до 40 %, а комплексная рекультивация (агротехнические мероприятия и использование биопрепарата) способствует очистке почв на 60-80 % в течение одного сезона работ. Эффективность рекультивационных мероприятий представлена в табл. 2.
Таким образом, осуществляется биологический круговорот: расщепление углеводородов, загрязняющих почву, микроорганизмами, то есть их минерализация с последующей гумификацией.
Литература
1. Врагов А.В., Князева Е. В., Нуртдинова Л. А. Проведение рекультивации земель. НГУ, Новосибирск, 2000. 67 с.
2. Булатов А.И., Макаренко П.П., Шеметов В.Ю. Справочник инженера-эколога нефтегазодобывающей промышленности по методам анализа загрязнителей окружающей среды: В 3ч. – М:ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999.-Ч.2: Почва.- 634 с.
3. Ротарь О.В., Искрижицкий А.А. Некоторые аспекты биологической рекультивации Экологическое сопровождение нефтегазовых месторождений. РАН СО Новосибирск: 2005.С. 83-96.
4. Сметанин В.И. Рекультивация и обустройство нарушенных земель. -М: Колос, 2000. 96 с.
Многими видами хозяйствования - строительством, добычей полезных ископаемых, ремонтными или изыскательскими работами - значительно разрушается почвенный покров, поэтому для его восстановления проводится рекультивация нарушенных земель. Для введения в оборот восстанавливается огромное количество плодородного слоя почвы специальными мероприятиями, о которых и будет рассказано в этой статье.
Словарь
Что такое нарушенные земли? Это те, которые утратили ценность в хозяйствовании или, более того, отрицательно влияют на окружающую среду из-за нарушенного почвенного покрова либо когда образуется техногенный рельеф после определённой производственной деятельности.
Что такое рекультивация земель? Это целый комплекс действий, которые направлены на восстановление народно-хозяйственной ценности опустошённых почв, на восстановление их продуктивности, на улучшение условий всей окружающей среды. Производится техническая и биологическая рекультивация нарушенных земель. Для этого их сначала нужно инвентаризовать - выявить, учесть и картографировать, определить площади и установить уровень качества.
Направления рекультивации нарушенных земель - восстановление их для того или иного целевого способа использования. Например, сельскохозяйственное направление предусматривает на нарушенных почвах создание новых сельскохозяйственных угодий.
Работы по снятию плодородного слоя, его транспортировке и нанесению нового - землевание. Оно даже малопродуктивные угодья и потенциально плодородные породы может значительно улучшить. Объектом рекультивации называется земельный участок с нарушенным плодородным слоем, который подлежит восстановлению. Верхняя часть почвенного покрова, гумусированная и снабжённая всеми благоприятными для растений физическими, химическими и агрохимическими свойствами, называется плодородным слоем.
Постановление
Очень актуальны в современных условиях действия по организации работы сельского хозяйства и восстановлению всех нарушенных земель. Территории, где рекультивация таких земель уже произошла, должны находиться под особым контролем.
Постановление Правительства РФ 1994 года определяет общие требования для выполнения работ по рекультивации повреждённого почвенного покрова. Они обязательны для всех юридических, должностных и физических лиц. Рекультивация нарушенных земель возвращает в строй рекреационные, лесохозяйственные и сельскохозяйственные угодья для дальнейшего использования по назначению. Для восстановления почв есть два этапа - биологический и технический.
Когда рекультивация нарушенных земель проходит технический этап, производится планировка, формируются откосы, снимается и наносится плодородный слой почвы, устраиваются мелиоративные и гидротехнические сооружения, захораниваются токсичные породы, удалённые вскрытием, организуются разнообразные работы для создания условий проведения второго этапа мероприятий.
Восстанавливает плодородие почвы биологическое вмешательство: агротехнические, фитомелиоративные мероприятия, улучшающие агрохимические, агрофизические, биохимические свойства, а также другие показатели плодородности.
Виды рекультивации
Нарушенных земель на планете неимоверно много. Рекультивация необходима во многих случаях. Так, требуется устранение последствий:
- разработки месторождений открытым способом или подземным;
- прокладки трубопроводов, проведения мелиоративных, строительных, лесозаготовительных и некоторых других работ, которые связаны с порчей почвенного покрова;
- ликвидации военных, промышленных, любых других сооружений и объектов;
- складирования или захоронения бытовых, промышленных или других отходов;
- ликвидации последствий загрязнения почв, когда условием восстановления является снятие плодородного верхнего слоя.
Нормы такого снятия устанавливает проект рекультивации нарушенных земель в зависимости от того, насколько упал уровень плодородия данного участка. Снятый слой почвы обычно тоже идёт в дело - рекультивируется, после чего улучшает малопродуктивные угодья.
Цели, не связанные с сельским или лесным хозяйствами, обычно не преследуются, поскольку это экономически невыгодно. Исключение составляют случаи, когда отсутствуют возможности использования снятого почвенного слоя для лесного фонда или улучшения земель для сельского хозяйства. На территории каждой области есть организации передачи или приёмки рекультивированных земель. Там же рассматриваются и другие вопросы, которые связаны с нарушением почвенных покровов и их восстановлением.
В состав Постоянных комиссий включаются землеустроительные, природоохранные, водохозяйственные, лесохозяйственные, сельскохозяйственные, архитектурно-строительные, санитарные, финансово-кредитные и многие другие органы, под чьим надзором проходят все этапы рекультивации нарушенных земель.
Документы
Приёмка (передача) всех рекультивированных земель должна осуществляться в течение одного месяца после подачи в Постоянную комиссию извещения о завершённых действиях по восстановлению почв. Проведение рекультивации нарушенных земель требует приложения к документам следующих материалов:
- Разрешение на проведение подобных работ (копии), то есть документ, удостоверяющий право пользования недрами и землёй.
- Копия плана землепользования, где нанесены границы всех восстановленных участков.
- Проект рекультивации нарушенных земель.
- Данные обследований - почвенных и других, которые необходимы для проведения подобных работ, связанных и с нарушением плодородного слоя, и с ликвидацией последствий этого.
- Рабочие чертежи - проектная документация на противоэрозийные, мелиоративные, гидротехнические и иные объекты, агротехнические, лесомелиоративные и другие мероприятия, которые были предусмотрены проектом.
- Материалы проверок, в которых отражено выполнение работ по восстановлению почв, информация о мерах, принятых для устранения выявленных нарушений.
- Сведения о порядке снятия, хранения, использования, передачи плодородного слоя, соответствующие документы, подтверждающие это.
Этот перечень бумаг в каждом случае дополняется и уточняется Постоянной комиссией. Изменения и дополнения продиктованы характером нарушения земель и их использования в дальнейшем.
Приёмка
Рекультивированные участки принимаются специальной комиссией с обязательным выездом на место. Ее утверждает председатель или заместитель Постоянной комиссии в десятидневный срок после подачи заявления юридическими или физическими лицами, сдающими земли.
Обычно в рабочей комиссии состоят представители муниципальных и государственных органов, заинтересованных в землепользовании, а также члены непосредственно Постоянной комиссии. Лица, сдающие и принимающие восстановленные территории, представители проектных и подрядных организаций, специалисты и эксперты тоже принимают участие в приёмке рекультивированных площадей. Порядок рекультивации нарушенных земель проверяется после рассмотрения всех положенных документов.
Загрязнение пестицидами
Пестициды - это неорганические и органические соединения, которые применяют в борьбе с болезнями и вредителями растений, с сорняками, а также чтобы ускорить созревание ряда культур, подвергающихся машинной уборке. Несмотря на то что на гектар вносится только около трёхсот граммов таких веществ, почвы с течением времени значительно засоряются, поэтому рано или поздно они подлежат обязательной рекультивации. Основная задача - активизировать процессы разложения остаточных форм вредных веществ. Направления рекультивации нарушенных земель могут быть самыми разными согласно проекту, предусматривающему процентные данные состава загрязнения почв.
Применяются биодеструкторы, разлагающие определённые соединения, почвы облучают ультрафиолетом, вносят удобрения - минеральные и органические, проводят агромелиоративные и агротехнические мероприятия. Для сокращения времени разложения пестицидов используются химические мелиоранты, которые образуют нетоксичные соединения, в почвы вносятся искусственные или природные сорбенты, известь. Потом в севооборот вводятся те культуры, которые способны усваивать вредные соединения и перерабатывать их: кукуруза, люпин, рапс. Таким образом почвы очищаются от атразина и линурона, а также многих других соединений.
Загрязнение нефтепродуктами
Учитывая критерии оценки состояния экологической обстановки, проводятся соответствующие мероприятия, прежде всего - техническая рекультивация нарушенных земель, после чего - биологическая. Есть три определённых уровня загрязнения почв: фоновый, повышенное и высокое загрязнение. Первый - до пятидесяти миллиграммов содержания нефтепродуктов на килограмм сухого грунта. Второй - до тысячи миллиграммов, третий - до пяти тысяч. Именно третий уровень предполагает назначение рекультивации как почвы, так и грунтовых вод. Второй уровень должен насторожить ответственных лиц, обязанных произвести мониторинг.
Организовывается разработка проекта рекультивации нарушенных земель, загрязнённых нефтью и её продуктами, по уравненной схеме. Первоначальные действия направляются на активизацию микроорганизмов в почве, чтобы они деструктировали углеводороды. Также почва рыхлится, в неё вносятся известь, гипс, высокие дозы минеральных и органических организмов, затем всё это перепахивается. Создаётся мульчированная поверхность, состоящая из питательных смесей, высеваются повышенные нормы нефтетолерантных культур. Выращиваются полевица белая, тимофеевка, красная овсяница, безостый кострец, многолетний люпин, восточная бекмания, канареечник, рогатый лядвенец, люцерна и клевер. Появившиеся на загрязнённой почве растения в корм животным идут под жёстким контролем, поскольку в них накапливаются канцерогены и ароматические полициклические углеводороды.
Экологическая система
Восстановление земель зависит от того, как составлен проект рекультивации нарушенных земель, а также в соответствии с уровнем чрезвычайности ситуации экологического бедствия. Это целый ряд мероприятий инженерной системы экологии. Нефтепродукты чрезвычайно подвижны в компонентах геосистемы. Если почвы засорялись длительно и образовались большие ареалы связанных и свободных нефтепродуктов в разделе зон аэрации и подземных вод, то борьба с ними предстоит нешуточная. Обычно такое происходит вблизи нефтебаз, складов топливных материалов и нефтеперерабатывающих заводов.
Инженерно-экологическая система должна реализовать задачи по удалению подвижных нефтепродуктов, защите рек, водозаборов, а также по рекультивации всех повреждённых почв. Очаги загрязнения должны быть локализованы. Основу инженерной системы экологии составляют сооружения: дамбы обвалования, стены в грунте, вертикальный и горизонтальный дренаж, нагнетательные и добывающие скважины. Хороши также многие другие мероприятия, которые предусматривает техническая рекультивация нарушенных земель.
Карьерные отвалы
Двадцать процентов общей площади территории горных предприятий отводится на карьерные отвалы, 13% - на хранилища отходов обогатительных фабрик, 5% - на отвалы и отходы шахт, а 3% - полностью непригодные земли из-за оседаний и провалов поверхности. Объём горных работ ежегодно увеличивается, и теперь примерно десять-пятнадцать гектаров каждый год уходит под отвалы. Нарушаются ландшафтные комплексы, почвенный покров. Инженерные коммуникации и их строительство тоже требуют значительных площадей. Рекультивация нарушенных горными работами земель в нашей стране проводится с 1959 года систематически.
Комплексные схемы восстановительных работ могут включать в себя широкий ряд мероприятий в зависимости от степени загрязнения и его химического состава. Например, такие:
- Первый год - рыхление для дегазации почвы и стимулирования всех биохимических процессов.
- Второй год - регулирование водного и питательного режимов почвы биодеструкторами.
- Третий год и все последующие - выращивание устойчивых культур до момента произрастания качественной продукции.
Высокий уровень загрязнения может заставить полностью сменить плодородный верхний слой почвы, который снимается и отправляется на переработку. Вскрышные породы, складируемые в виде насыпи (внешние отвалы, используются только в случае их радиоактивной чистоты и отсутствия токсичности.
Выемки и искусственно созданные полости рекультивируются в основном с использованием отходов потребления и производства, то есть являются, по сути, их захоронением, и это лицензируемый вид деятельности. Карьерные выемки и разного рода отвалы используются при добыче полезных ископаемых и строительных материалов открытым способом.
Этапы рекультивации
Это очень сложная многокомпонентная система мероприятий, тесно связанных между собой, структурированных уровнем решаемых задач и технологическим исполнением. Подготовительный этап - обоснование мероприятий с инвестиционной стороны и разработка рабочей документации. Этап технический - реализация проекта в инженерной его части.
Биологический - завершающий этап, включающий озеленение, биологическую очистку почвы, лесное строительство, фиторекультивационные и агромелиоративные мероприятия, которые направлены на полное восстановление почвообразовательных процессов. Первые два этапа могут проходить в течение долгого времени - до нескольких десятков лет, когда решаются сложные экологические задачи.
Биологический этап рекультивации
Биологическая рекультивация - это комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы. Основная ее задача - создание продуктивных угодий, закрепление поверхностного слоя почвы корневой системой растений, создание сомкнутого травостоя и предотвращение развития водной и ветровой эрозии почв на нарушенных землях. Биологическая рекультивация завершает восстановительные работы нарушенных земель и проводится после горнотехнической рекультивации.
Биологическая рекультивация ведется специальными организациями за счет средств горного предприятия. Вполне естественно, что себестоимость добываемого карьером сырья повышается.
К основным мероприятиям по биологической рекультивации относится внесение повышенных доз органических и минеральных удобрений, посев многолетних бобовых культур, посадка почвоулучшаюших деревьев и кустарников (ГОСТ 17.5.1.01-83).
Таблица 8
На первом этапе биологической рекультивации целесообразнее использовать однолетние и многолетние травы, преимущественно злаки. Выбор такой жизненной формы растений обусловлен несколькими причинами. Во-первых, эта группа растений обладает высокой продуктивностью. Во-вторых - злаки быстро образуют дернину и тем самым защищают поверхность от ветровой и водной эрозии. Еще одна причина состоит в том, что злаки, как правило, мало требовательны к плодородию почвы, большинство видов переносят недостаток влаги в почве. Наконец, в новых экономических условиях большими преимуществами использования злаков являются доступность семян, простая технология посева, минимальные затраты труда.
Площадь, на которой проводим рекультивацию составляет 30 га. Значит потребуется:
2100 кг семян многолетних трав;
21600 кг минеральных удобрений;
1500 м3 воды;
1500 м3 верхового торфа.
Схему посадки выбираем исходя из характеристики растительного мира данной территории.
С - С - С - С - С - С
Б - Б - Б - Б - Б - Б Сосна низкорослая 50%
С - С - С - С - С - С Береза пушистая 50%
Б - Б - Б - Б - Б - Б
На откосы отвалов сажаем иву сизую.
Посадка сосны, лиственницы и облепихи проводится обычно двухлетними сеянцами. Посадочные работы, как правило, выполняют вручную.
Обобщенные биоэкологические характеристики используемых для лесной рекультивации пород приведены в табл. 9. Степень указанных в таблице тех или иных качеств видов характеризуется следующими баллами.
Морозостойкость. 1 -- высокая, или абсолютная, обмерзаний не наблюдается; 2 - достаточно высокая, происходит только частичное обмерзание в первые годы жизни на непокрытых снегом поверхностях отвалов; 3 - недостаточная, происходит обмерзание побегов, возвышающихся над снегом; 4 - неморозостойкие, саженцы целиком вымерзают.
Засухоустойчивость. 1 - высокая, виды устойчивы против недостатка влаги (ксерофиты); 2 - менее высокая (мезоксерофиты); 3 -средняя (мезофиты); 4 - низкая (мезогигрофиты).
Светолюбие. 1 - светолюбивые, произрастают только на открытых местообитаниях, затенения не выносят; 2 -- менее светолюбивые, выносят незначительное затенение; 3 - теневыносливые, могут произрастать под пологом других пород.
Требовательность к почвенному плодородию. 1 -- малотребовательны к плодородию почв (олиготрофы); 2 - среднетребовательные (мезотрофы); 3- повышенной требовательности (мегатрофы).
Быстрота роста. 1 -- быстрорастущие высокоствольные деревья и кустарники, прирост по высоте в благоприятных условиях превышает 50 см в год; 2 - средние по энергии роста деревья и кустарники, прирост по высоте в пределах 20-50 см; 3 - медленно растущие деревья и кустарники (текущий прирост не превышает 20 см).
Мелиоративные (почвоукрепляющие и почвоулучшающие) качества. 1 - высокая степень, быстрорастущие корнеотпрысковые виды, азотонакопители; 2 - средняя степень, обогащают почвы листовым опадом, создающим «мягкий» гумус, имеют разветвленную корневую систему.
Биоэкологические характеристики используемых для лесной рекультивации пород
Таблица 9
Исходя из значений биоэкологических характеристик, Можно сделать вывод, что деревья и кустарники выбраны правильно, так как биоэкологические характеристики соответствуют гидрогеологическим и климатическим условиям района, а так же химическим свойствам пород отвала.
Сосна низкорослая и береза пушистая высаживается по сетке 3,0*3,0 м.
Количество саженцев: 0,5*43200=24000 шт,
Количество саженцев: 0,5*43200=24000 шт
Так как предусматривается наличие противопожарных полос, представляющих собой полосу лесонасаждений шириной 30 м, через каждые 100м, количество сосны и березы уменьшается до 16800 штук.
Кустарник (ива сизая) высаживается по сетке 3,0*3,0 м на откосах отвалов.
Количество саженцев: 1*40000=40000 шт,
Рекультивация
Рекультивация (лат. re - приставка, обозначающая возобновление или повторность действия; cultivo - обрабатываю, возделываю) - комплекс работ по экологическому и экономическому восстановлению земель и водоёмов, плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось. Целью проведения рекультивации является улучшение условий окружающей среды, восстановление продуктивности нарушенных земель и водоёмов.
Причины возникновения нарушенных земель и водоёмов
Виды деятельности человека, в результате которых может возникать потребность в проведении рекультивации земель и водоёмов:
хозяйственная деятельность
добыча полезных ископаемых, особенно открытая разработка месторождений;
вырубка лесов;
возникновение свалок;
строительство городов;
создание гидросооружений и аналогичных объектов;
проведение военных испытаний, в том числе испытаний ядерного оружия.
Два основных этапа рекультивации]
Работы по рекультивации обычно имеют два основных этапа - технический и биологический. На техническом этапе проводится корректировка ландшафта (засыпка рвов, траншей, ям, впадин, провалов грунта, разравнивание и террасирование промышленных терриконов), создаются гидротехнические и мелиоративные сооружения, осуществляется захоронение токсичных отходов, производится нанесение плодородного слоя почвы. В результате осуществляются образование территории. На биологическом этапе проводятся агротехнические работы, целью которых является улучшение свойств почвы.
Направления рекультивации земель]
В зависимости от тех целей, которые ставятся при рекультивации земель, различают следующие направления рекультивации земель:
природоохранное направление;
рекреационное направление;
сельскохозяйственное направление;
растениеводческое направление;
сенокосно-пастбищное направление;
лесохозяйственное направление;
водохозяйственное направление.
Растения, используемые при рекультивации
Среди растений, используемых для повышения качества земель, в первую очередь можно назвать травянистых представителей семейства Бобовые, которые способны фиксировать атмосферный азот. К примеру, в Австралии для рекультивации территорий угольных шахт используется Клитория тройчатая (Clitoria ternatea). Ещё одно растение, активно применяемое при рекультивации земель, - Тополь чёрный (Populus nigra)
Рекультивация земель – комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды.
Нарушение земель – это процесс, происходящий при добыче полезных ископаемых, выполнении геологоразведочных, изыскательских, строительных и других работ и приводящий к нарушению почвенного покрова, гидрологического режима местности, образованию техногенного рельефа и другим качественным изменениям состояния земель.
Рекультивированные земли - это нарушенные земли, на которых восстановлена продуктивность, народнохозяйственная ценность и улучшены условия окружающей среды.
В рекультивации земель различают два этапа:
технический - подготовка земель для последующего целевого использования
биологический – восстановление плодородия, осуществляемое после технического этапа и включающее комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление исторически сложившейся совокупности флоры, фауны и микроорганизмов.
Проведение работ по рекультивации включает следующие стадии:
Проектно-изыскательские работы (почвенные и другие полевые обследования, лабораторные анализы, картографирование)
Определение характеристики очищаемого объекта: инженерно-геологические показатели, качественные и количественные показатели загрязнений, микробиологические и агрохимические показатели очищаемого грунта
Локализация загрязнений
Обваловка, применение сорбентов
Очистка территории от загрязнений
Механическая, сорбционная и микробиологическая очистка
Химический и микробиологический контроль процесса очистки
Приобретение плодородного слоя почвы (при необходимости)
Нанесение на рекультивируемые земли потенциально плодородных пород и плодородного слоя почвы
Ликвидация промышленных площадок, транспортных коммуникаций, электрических сетей, зданий и сооружений, других объектов (при необходимости)
Очистка рекультивируемой территории от производственных отходов
Устройство дренажной и водоотводящей сети для последующего использования рекультивированных земель (при необходимости)
Приобретение и посадка саженцев
Подготовка дна, обустройство карьерных и других выемок при создании в них водоемов (при необходимости)
Восстановление плодородия
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ
Рекультивация земель - совокупность работ, направленных на восстановление народно-хозяйственной ценности нарушенных земель, а также улучшение состояния окружающей среды.
В настоящее время для устранения нарушенных территорий различных видов, ликвидации вредного воздействия экзогенных и техногенных процессов применяются разнообразные инженерно-строительные и другие специальные мероприятия, главными их которых являются:
рекультивация (механическая и биологическая);
мероприятия инженерной защиты территории;
санация;
техническая мелиорация.
При инженерной подготовке территории для целей жилищного строительства данные мероприятия используются в комплексе.
Методы рекультивации (в широком смысле слова) являются методами целенаправленного воздействия на компоненты природной Среды (в данном случае, на земельные ресурсы) с целью их изменения и обеспечения требуемых параметров для заданного целевого использования.
Рекультивация нарушенных земель осуществляется для восстановления их для сельскохозяйственных, лесохозяйственных, водохозяйственных, строительных, рекреационных, природоохранных и санитарно-оздоровительных целей.
Эколого-рекультивационные возможности и функции различных методов восстановления нарушенных территорий формируются в двух направлениях:
а) связанное с улучшением качества земельных ресурсов как части Среды обитания и жизнедеятельности человека в виде промышленных и гражданских сооружений;
б) применение методов, направленных на ликвидацию опасного химического или бактериологического загрязнения, способных вызвать неблагоприятные медико-биологические последствия.
В настоящее время в арсенале технического восстановления нарушенных территорий имеется много разработок и методов рекультивации, обеспечивающих требуемое для жилищного строительства качество земельных площадок.
Рекультивация для целей жилищного строительства, требующая обеспечения комфортных условий проживания населения, эффективного озеленения и восстановления плодородия почв, осуществляется последовательно в два этапа: технический и биологический.
Технический этап предусматривает планировку, формирование откосов, снятие и нанесение плодородного слоя почвы, устройство гидротехнических и мелиоративных сооружений, захоронение токсичных вскрышных пород, а также проведение других работ, создающих необходимые условия для дальнейшего использования рекультивированных земель по целевому назначению или для проведения мероприятий по восстановлению плодородия почв (биологический этап).
Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы.
Условия приведения нарушенных земель в состояние, пригодное для последующего использования, а также порядок снятия, хранения и дальнейшего применения плодородного слоя почвы, устанавливаются органами, предоставляющими земельные участки в пользование и дающими разрешение на проведение работ, связанных с нарушением почвенного покрова, на основе проектов рекультивации, получивших положительное заключение государственной экологической экспертизы.
Разработка проектов рекультивации осуществляется на основе действующих экологических, санитарно-гигиенических, строительных, водохозяйственных, лесохозяйственных и других нормативов и стандартов с учетом региональных природно-климатических условий и месторасположения нарушенного участка.
Мероприятия по инженерной защите территорий включают: уполаживание и террасирование склонов, удаление неустойчивых масс, регулирование поверхностного и подземного стока, применение удерживающих конструкций, противоэрозионные мероприятия, фитомелиорацию и т. п.
В зависимости от степени загрязнения территорий проводят различные мероприятия по санации почв.
При высокой и очень высокой степени загрязнения используются физические методы (удаление и захоронение загрязненных слоев почв, остекловывание, разубоживание), а также создаются искусственные геохимические барьеры вокруг загрязненных участков почв, препятствующие миграции в сопредельные среды.
При невысокой степени загрязнения территории используются различные химические методы (известкование кислых почв, гипсование щелочных почв, внесение минеральных или органических удобрений в отдельности или совместно, использование цеолитов, гумусовых препаратов и других поглотителей для снижения подвижности тяжелых металлов в почв) и биологические приемы (выращивание растений, слабо реагирующих на избыток тяжелых металлов в почве и не накапливающих его в количествах, токсичных для животных и человека; извлечение тяжелых металлов из почв с помощью микроорганизмов; культивирование растений, способных аккумулировать тяжелые металлы в больших количествах - фитомелиорантов - с последующим их удалением с территории переработкой или захоронением).
Современные методы санации почв предполагают также использование следующих видов работ: биоремедиацию, электрическую сепарацию, почвенную промывку, витрификацию.
Техническая мелиорация включает систему мероприятий по орошению, обводнению и осушению почв, тепловую мелиорацию, гидрогеохимическую мелиорацию (уплотнение и осушение грунтов), физико-геохимическую (физико-химическая), геотехническую (армирование грунтов или геосинтетика).
Процесс рекультивации свалок включает: полное удаление экологически опасных грунтов и замену их на экологически чистые грунты; дегазацию, демеркуризацию и дезактивацию грунтов; мероприятия по подавлению процессов метанообразования в грунтовой толще (аэрирование насыпных массивов, газовый дренаж, устройство газонепроницаемых экранов); устройство газозащитных сооружений (газодренажных траншей, скважин и экранов).
