Głównymi celami rekultywacji biologicznej jest wznowienie procesu tworzenia gleby, zwiększenie jej zdolności do samooczyszczania i reprodukcja biocenoz. Etap biologiczny kończy kształtowanie się krajobrazu kulturowego na terenach naruszonych.
Organizacyjnie rekultywacja biologiczna prowadzona jest dwuetapowo. W pierwszym uprawia się rośliny pionierskie (wstępne, awangardowe), które potrafią przystosować się do istniejących warunków i posiadają duże zdolności regeneracyjne. W drugim przypadku przechodzą do zamierzonego zastosowania. Grunty zanieczyszczone metalami ciężkimi, substancjami organicznymi lub produktami przemysłowymi w pierwszej kolejności poddawane są oczyszczaniu przy użyciu sorbentów, roślin lub mikroorganizmów (biodestruktury), a następnie włączane do użytkowania gospodarczego pod ścisłą kontrolą służb sanitarno-epidemiologicznych.
Biologiczna rekultywacja terenów zanieczyszczonych ropą i produktami naftowymi
W okresie intensywnego rozwoju przemysłu i transportu wzrosła produkcja i wykorzystanie produktów naftowych. Produkty naftowe transportowane są na duże odległości.
Produkty naftowe trafiają do gleb i wód naturalnych, zanieczyszczając je. Obecnie traci się do 1,5% objętości wydobytej ropy. Straty te trafiają do gleby, rzek i innych zbiorników wodnych, prowadząc do ich zanieczyszczenia. Zanieczyszczenie gleby produktami naftowymi często osiąga 10 kg/m2 (przy MPC = około 1 mg/kg gleby), a w zbiornikach wodnych nawet do 20 mg/l (przy MPC = 0,05 mg/l). Gdy zawartość produktów naftowych w glebie wynosi około 300 mg/kg, staje się ona podłożem, na którym fauna i flora zostaje zahamowana lub obumiera.
Wyciek ropy naftowej powoduje powstawanie na powierzchni gleby solończaków bitumicznych, cementację powierzchni gleby, ich taryfikację i odwadnianie.
Ropa naftowa i produkty naftowe powodują alkalizację gleb, ich alkalizację i śmierć mezofauny glebowej.
Zanieczyszczenie gleby ropą naftową i produktami naftowymi występuje na terenie pól naftowych, na terenach magazynów ropy naftowej, na stacjach benzynowych, a także na terenie przedsiębiorstw przemysłowych spalających produkty naftowe. Te ostatnie emitują do atmosfery duże ilości sadzy i związków siarki, które ostatecznie trafiają do gleby i wód naturalnych, zanieczyszczając je.
Zakres prac uzależniony jest od stopnia zabrudzenia. Przy niewielkich zanieczyszczeniach aktywują aktywność mikroorganizmów glebowych w celu zniszczenia węglowodorów. Obejmuje to spulchnienie gleby, zastosowanie wapna, gipsu, dużych dawek nawozów organicznych i mineralnych, a następnie orkę, utworzenie ściółki z mieszanek o wysokiej zawartości składników odżywczych, wysiew roślin odpornych na olej w większych dawkach; możliwe opcje stosowania złożonych kompleksów: NPK + obornik; NPK + wapno; NPK + wapno + obornik. Wysiewa się odporne rośliny pastewne, których stosowanie musi być ściśle kontrolowane, gdyż mogą kumulować substancje rakotwórcze, takie jak wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne.
W przypadku silnego zanieczyszczenia budowane są systemy inżynieryjno-ekologiczne. Tworzenie takich systemów wynika z dużej mobilności produktów naftowych w elementach geosystemów, szczególnie przy długotrwałym zanieczyszczeniu gleby oraz tworzenia się dużych obszarów wolnych i związanych produktów naftowych na styku strefy aeracji z wodami gruntowymi. Takie antropogeniczne złoża produktów naftowych powstają w pobliżu magazynów paliw i smarów, składów ropy naftowej i rafinerii ropy naftowej. Powodują niebezpieczeństwo zanieczyszczenia nie tylko gleb, ale także wód gruntowych i powierzchniowych. Dlatego też do zadań systemu inżynieryjno-ekologicznego należy usuwanie ruchomych produktów naftowych, rekultywacja gleb, ochrona rzek i ujęć wody przed zanieczyszczeniami produktami naftowymi przy jednoczesnej lokalizacji źródeł zanieczyszczeń.
Spulchnienie zmniejsza niedobór tlenu i niszczy hydrofobowy film powierzchniowych składników oleju, poprawia napowietrzenie gleby. Wapnowanie lub gips stosuje się w celu zneutralizowania kwasowości lub zasadowości gleby. Wraz z zanieczyszczeniem olejami zmniejsza się ilość wchłoniętego wapnia i magnezu, a dodatek wapna poprawia właściwości agrochemiczne gleb i przyspiesza rozkład struktur metanonaftenowych. Na glebach o pH ekstraktu solnego mniejszym niż 5,4 przeprowadza się wapnowanie, a gdy zawartość sodu wymiennego w chłonnym składniku gleby przekracza 10%, wymagany jest gips. Dawki wapna i gipsu należy skalkulować według zaleceń służb agrochemicznych.
Aby zwiększyć aktywność naturalnej mikroflory, do gleby dodaje się nawozy mineralne i organiczne. Najbardziej dostępnym substratem jest np. torf, którego zasoby są dość duże, a koszty wydobycia stosunkowo niskie. Wskazane jest dodawanie do torfu azotu i fosforu w postaci nawozów.
Stosuje się także rekultywatory płynne (serwatka, zacier drożdżowy), które dodaje się miesiąc po mechanicznej obróbce terenu. Podlewanie gleby serwatką odbywa się w ilości 5 l/m2. Następnie obornik rozrzuca się za pomocą rozrzutnika. Dawka stosowania wynosi 3-5 kg/m2. Następnie obornik przeoruje się pługami odkładnicowymi, spulchnia kultywatorem lub bronuje. Uzdatnioną glebę poddaje się starzeniu – 3 sezony zimowe i 2 sezony letnie – aby nadać jej pierwotny stan.
Do uzyskania produktów biologicznych wykorzystuje się także specjalne bakterie, drożdże i grzyby. Otrzymuje się biomasę żywych komórek mikroorganizmów utleniających węglowodory o specjalnych właściwościach fizyko-biochemicznych. Mikroorganizmy wykorzystują ropę naftową i stwarzają korzystne warunki do powstawania związków organicznych o charakterze próchniczym, wpływających na żyzność gleby.
Gleby zanieczyszczone olejem traktuje się Acinetobacter sp., Alcalgenes sp., Pseudomonas sp. i jednocześnie dodaje się roztwory soli fosforu i amonowych. Produkty naftowe znajdujące się na powierzchni gleby niszczą bakterie z gatunków Actinomycor elegans i Geotrichum marinum. Stosowanie Actinebacter sp. daje 80% efekt czyszczenia ze związków aromatycznych po 5 tygodniach. Do niszczenia ropy naftowej i produktów naftowych wyizolowano szczepy halotolerancyjnych i halofilnych archaebakterii. W warunkach wysokich temperatur można zastosować bakterie z gatunku Bacillus albiaxisis. Bakterie z rodzaju Desulfobacterium dokonują rozkładu salicylanów w warunkach redukcji siarczanów. Streptomyces albiaxisis rozkłada węglowodory olejowe o zawartości soli do 30%; wydajność w optymalnej temperaturze 28-30°C osiąga 50%.
Rysunek 3 przedstawia schemat blokowy środków rekultywacji terenów zanieczyszczonych ropą przy użyciu produktów biologicznych.
Ryż. 3 – Schemat działań rekultywacyjnych
rekultywacja wysypiska śmieci
Zasadę organizacji systemu biologicznego oczyszczania gleby w miejscu skażenia (in situ) przedstawiono na rys. 4.
Ryż. 4 - Schemat procesu oczyszczania gleby z produktów naftowych poprzez wprowadzenie mikroorganizmów utleniających olej
Tabela 2 przedstawia charakterystykę niektórych produktów biologicznych stosowanych do oczyszczania terenów zanieczyszczonych ropą.
Tabela 2 - Charakterystyka niektórych produktów biologicznych destruktorów ropy naftowej
|
Lek, cena za kg |
Aktywny początek |
Warunki pracy |
Stawki zużycia |
Czas czyszczenia jest optymalny. warunki |
|
|
Putidoil, (opracowany przez ZapSibNIGNI, Tiumeń), |
Pseudomonas putida |
t°C +10 - +35, stężenie zanieczyszczeń w glebie nie więcej niż 10% przy głębokości wnikania nie większej niż 15 cm; w wodzie nie większej niż 20 g/l, grubość filmu olejowego do 10 mm. |
3-15 kg/ha gleby, 3-5 g/m3 gleby, Zanieczyszczenie 2-8 g/m3 pojemniki, 2-5 kg/ha lustra wody |
1-2 miesiące, 2-3 tygodnie. na specjalnym miejscach, 5-10 dni w pojemniku |
|
|
Devoroil, (opracowany przez INMI RAS, Moskwa) |
Zespół bakterii i drożdży, w tym szczepów lipofilowych i hydrofilnych, o różnym optymalnym pH i wysokiej osmofilowości (do 120 g/l NaCl), wolno i szybko rosnących (Rhodococcus spp. - 3 szczepy, Alcaligencs sp., Jarrowia lipolytica itp.) |
t°C +5 - +40, pH 4,5-9,5 zanieczyszczenia do 20 kg/m2 powierzchni gleby; utleniają n-alkany C9-C30, związki aromatyczne - fenol, krezol, pirokatechinę itp. |
5-10 kg/ha gleby, 1 kg/ha powierzchni zbiornika |
||
|
Biodestructor – Valentis i wsp., |
Acinetobacter Valentis |
t°C +10 - +50, pH 6-8 stężenie zanieczyszczeń nie większe niż 20 kg/m2 |
|||
|
Degradoil |
Azotobacter vinelandii i inne mikroorganizmy |
t°C +10 -+35 zanieczyszczeń do 20 g/kg gleby, szeroka specyficzność podłoża |
5-10 kg/ha gleby |
||
|
Oleoworyna, Bioprin, (opracowany przez GosNII-Sintezbelok, Moskwa) |
Acinetobacter oleovorum, drożdże p. Candida |
t°C +3 - +45. pH 3,5-10. zanieczyszczenie do 20 g/kg gleby |
15 kg/ha gleby, 10 kg/ha powierzchni wody |
||
|
Ekonadyna, 5-6 $/kg łącznie z torfem |
Pseudomonas fluorescens na torfie torfowym (około 10 mg komórek na 1 g torfu) |
Wilgotność torfu nie przekracza 10% |
30-50 kg/ 100m2 gleby, 100-240 kg/m3 oleju |
3-4 miesiące w glebie, 2-4 tygodnie. z powierzchni wody |
|
|
3,5-6 $/kg (z torfem), Fezhel-Bio, (opracowany przez Państwowe Centrum Naukowe Mikrobiologii Stosowanej, Oboleńsk, obwód moskiewski) |
Pseudomonas sp. na modyfikowanym torfie, Acinetobacter sp, Mycobacterium flavescens. związki mikroorganizmów w postaci płynnej lub liofilizowanej |
t°C nie niższa niż +5, zanieczyszczenie do 25 g/kg |
30-50 kg/100m2 gleby, 100 kg/m3 oleju |
3-4 miesiące w glebie, 1-2 miesiące. z powierzchni wody |
|
|
Rodart (JSC „Biokhimmash”) |
Oparty na monokulturze |
t°C 8-35, pH 3,5-10,0 z optymalnie 6,5-7,5, zanieczyszczenie gleby do 20% |
Istnieje wiele innych produktów biologicznych przeznaczonych do degradacji oleju. Przykładowo preparat Albit nanosi się do gleby razem z siewem trawy lub po siewie w stężeniu 1,5-3,5 l na hektar (roztwór roboczy 100-300 l/ha). Albit zmniejsza zanieczyszczenie gleby nawet 10-krotnie w ciągu jednego sezonu wegetacyjnego.
Nietoksyczny bioagent „Firezyme” zawiera sfermentowane enzymy i składniki odżywcze. Mikroorganizmy szybko się rozmnażają i rozkładają (zjadają) plamę ropy i inne zanieczyszczenia, tworząc dwutlenek węgla i wodę. Obróbkę gleby przeprowadza się roztworem wodnym poprzez zraszanie (opryskiwanie) powierzchni gleby. Ilość koncentratu uzależniona jest od głębokości nasycenia gleby produktami naftowymi. Przykładowo do zniszczenia impregnatu o grubości 5cm potrzeba 50g na 1m2, 200cm - 200g.
Do oczyszczenia zanieczyszczonego miejsca należy zastosować produkt biologiczny „Micromycet” firmy Biolant. Już miesiąc po leczeniu lekiem obserwuje się zarodnikowanie grzybów, tj. następuje aktywna praca mikroorganizmów. Zaletą metody jest brak skutków ubocznych wynikających z oddziaływania na środowisko.
Lek „Putidoil” składa się z bakterii utleniających olej, soli mineralnych i pozostałości pożywki. Stosowany do rekultywacji terenu i oczyszczania powierzchni zbiorników wodnych.
Produkty biologiczne serii „Biodestructor”, produkowane w Rosji, przeznaczone są do usuwania zanieczyszczeń ropą i produktami naftowymi, kondensatem i innymi związkami organicznymi gleby (powierzchniowej i dolnej), gruntów wydobytych, wód gruntowych i ścieków, a także zbiorników technologicznych (powierzchnie zbiorników, zbiorniki). Produkt biologiczny przywraca pojedynczy cykl metaboliczny poprzez wprowadzenie ogromnych ilości mikroorganizmów rozkładających substancje toksyczne.
Stosowane preparaty to „Tornado”, „Hera”, „Valentis”, „Leader”, „MAG”, które rozkładają ropę naftową, benzynę, oleje, tłuszcze zwierzęce, pestycydy, dioksyny.
Do eliminacji skażenia olejami gleb i wód powierzchniowych, w tym cieków wodnych, preparatami bakteryjnymi „Devoroil” (Instytut Mikrobiologii RAS, Rosja), „Basispetsin” (firma Novodex), „Destroyl”, „Multis”, „Pete Sorb” (Anglia) są używane) itp.
Aby oczyścić i zregenerować tereny zanieczyszczone ropą i produktami naftowymi, POLIINFORM CJSC opracował i opatentował kompleksową biotechnologię SOILEX, która obejmuje sekwencyjne wykorzystanie produktów biologicznych do różnych celów. Technologia obejmuje mechaniczne, chemiczne, sorpcyjne, mikrobiologiczne i inne metody usuwania i niszczenia produktów naftowych.
Za granicą technologia „bioremediacji”, która jest bardzo skuteczna, ale droga, jest dość szeroko stosowana do lokalnego oczyszczania silnie zanieczyszczonych gleb i innych materiałów. Istotą tej technologii jest załadunek zanieczyszczonego materiału do bioreaktora wyposażonego w wyciąg pary, rurociągi dostarczające tlen (lub powietrze), składniki odżywcze oraz systemy kontroli pH i temperatury. Oczyszczanie biologiczne można połączyć z metodami fizycznymi, takimi jak ekstrakcja parą wodną lub adsorpcja węgla w celu usunięcia lotnych związków, lub z metodami chemicznymi w celu usunięcia toksycznych składników lub metali.
W warunkach miejskich, gdy dochodzi do licznych, małych, lokalnych wycieków ropy, bezpośrednie wykorzystanie produktów biologicznych na miejscu może być nieracjonalne. W takich przypadkach najbardziej racjonalną opcją jest zebranie zanieczyszczonej gleby lub skał poprzez ich rozcięcie, a następnie biologiczne oczyszczanie w specjalnych miejscach.
Niestety, w Kazachstanie dotychczas nie zwracano wystarczającej uwagi na takie metody czyszczenia. Nieliczne stosowane zagraniczne produkty biologiczne nie są wystarczająco skuteczne, ponieważ zostały opracowane dla obszarów, których warunki klimatyczne i środowiskowe znacznie różnią się od regionów Kazachstanu produkujących ropę naftową.
Instytut Mikrobiologii i Wirusologii podjął się stworzenia rodzimych technologii, które byłyby dostosowane specjalnie do naszych warunków. Co jest nie tylko naturalne, ale także bardziej korzystne zarówno pod względem ekonomicznym, jak i środowiskowym. Dlatego w ostatnich latach prowadzimy badania naukowe nad powstaniem i zastosowaniem tego typu produktów biologicznych.
Naukowcy z instytutu wyizolowali już i zbadali aktywne szczepy mikroorganizmów zdolnych do skutecznego recyklingu ropy i produktów naftowych. Powstała unikalna kolekcja szczepów tych mikroorganizmów, przystosowanych do warunków glebowo-klimatycznych pól naftowych Kazachstanu. Na podstawie tych badań opracowano i wprowadzono do produkcji serię produktów biologicznych „Bakoil-KZ”. Opracowano także technologię ich wykorzystania. Republika Kazachstanu otrzymała już patenty na odmiany, metody produkcji i znaki towarowe. Wydano świadectwa pochodzenia i zgodności wyrobów. Skuteczność tego krajowego produktu biologicznego została udowodniona na różnych polach w regionach Mangistau i Atyrau. W szczególności potwierdzono, że są one w stanie zniszczyć do 98% oleju zawartego w glebie w ciągu półtora do dwóch miesięcy.
Instytut zawarł już umowy na dostawę produktów biologicznych z wieloma firmami do oczyszczenia ponad 70 hektarów gleby zanieczyszczonej olejami w zachodnim Kazachstanie. Domowe preparaty, jak pokazuje praktyka, można zastosować do dodatkowego oczyszczenia gleby w przypadkach, gdy inne metody zawiodą. Ich zastosowanie jest zgodne ze wszystkimi znanymi międzynarodowymi standardami i przyczynia się do zdrowszego środowiska.
Istnieją inne produkty biologiczne produkowane w Kazachstanie. Jednym z nich jest Neftedestructor-KazBio, produkowany w naszym kraju od 2011 roku. Jest to nowy, wysoce skuteczny preparat biologiczny na bazie Rhodococcus erytropolis szczepu KD, przeznaczony do oczyszczania gleb, gleb, osadów i powierzchni wody z zanieczyszczeń olejowych. „Neftedestructor-KazBio” to koncentrat żywych bakterii, gotowy do użycia bez wcześniejszego ożywienia i aktywacji, posiadający wysoką aktywność utleniającą węglowodory różnych klas.
„Neftedestructor-KazBio” aktywnie działa w zakresie temperatur +5 - +400C. W ujemnych temperaturach mikroorganizmy tworzące lek nie umierają i przywracają swoją aktywność, gdy wystąpią dodatnie temperatury. W przypadku traktowania powierzchni zaolejonej preparatem biologicznym przed zimą, wczesną wiosną po stopieniu śniegu, natychmiast rozpoczyna się niszczenie węglowodorów, co jest rejestrowane wizualnie – powierzchnia leczonego obszaru staje się brązowa, a powierzchnia obszar, w którym nie stosowano leku, pozostaje czarny.
Szybkość stosowania leku zależy od początkowego poziomu skażenia, a także od warunków sezonu wegetacyjnego. Przy temperaturze powietrza +20°C i wilgotności 60-70% PPV rozkład węglowodorów do CO2 i H2O zachodzi znacznie intensywniej, a dawkę leku można zmniejszyć. W mniej sprzyjających warunkach (wahania temperatury od +5 do +40°C, nieregularna wilgotność - susza, deszcze) zaleca się przestrzeganie norm przedstawionych w tabeli 3.
Zatem porównując kilka metod rekultywacji gruntów zanieczyszczonych ropą i produktami naftowymi, możemy podkreślić szereg zalet biotechnologii w porównaniu z innymi opcjami:
technologia przyjazna dla środowiska, ponieważ wykorzystuje się naturalne procesy biologiczne mikroorganizmów;
Bardziej ekonomiczne jest stosowanie produktów biologicznych, ponieważ ich aplikacja do gleby nie wymaga dużych ilości, co zmniejsza koszt ich zakupu;
przywrócenie gleby zajmuje stosunkowo krótki czas;
Republika Kazachstanu, mając duże zasoby ropy i w związku z tym nie mniej problemy z konsekwencjami wydobycia ropy, opracowuje różne produkty biologiczne o rodzimym składzie mikroorganizmów, oszczędzając w ten sposób na zakupie zagranicznych leków, ponieważ koszt leków krajowych jest 4-5 razy mniej. Nasi naukowcy prowadzą intensywne badania naukowe w celu poszukiwania szczepów rozkładających oleje i tworzenia biotechnologii opartych na ich zdolności do wykorzystania składników oleju jako źródła pożywienia.
Rotar O.V. 1, Iskrizhitskaya D. V. 2, Iskrizhitsky A. A. 3
1 Kandydat nauk chemicznych, profesor nadzwyczajny, Krajowy Uniwersytet Badawczy Politechniki w Tomsku, 2 Student studiów magisterskich, Krajowy Uniwersytet Badawczy Politechniki w Tomsku, 3 Główny Specjalista, Tomski Instytut Badań i Projektowania Nafty i Gazu
BIOLOGICZNA REGENERACJA GLEB ZANIECZYSZCZONYCH OLEJAMI
adnotacja
Zbadano mechanizm penetracji i dystrybucji ropy naftowej wzdłuż poziomów glebowych oraz zidentyfikowano produkty rozkładu ropy naftowej w glebie. Określono skuteczność prac rekultywacyjnych z zastosowaniem przemysłowego produktu biologicznego „Microzim”.
Słowa kluczowe: olej, preparat biologiczny „Microzyme”, identyfikacja
Rotar O.V. 1, Iskizhitskaya D.W. 2, Iskrizhitsky A.A. 3
1 stopień doktora w dziedzinie chemii, profesor nadzwyczajny Krajowego Uniwersytetu Badawczego na Politechnice w Tomsku, 2 studia licencjackie, Krajowy Uniwersytet Badawczy na Politechnice w Tomsku, 3 starszy specjalista, Tomski Instytut Badań Naukowych i Projektowania Nafty i Gazu
BIOLOGICZNYREWEGETACJATEREN ZANIECZYSZCZONY ROPĄ
Abstrakcyjny
Celem pracy jest badanie mechanizmu penetracji i dystrybucji ropy naftowej na poziomach gruntu; identyfikacja produktów rozkładu oleju w gruncie. Definicja efektywnościodnowienie roślinnościdziała z wykorzystaniem przemysłowego produktu biologicznego „Microzim”.
Słowa kluczowe: olej, produkt biologiczny „Microzim”, Identyfikacja
Wydobywanie, transport, magazynowanie i rafinacja ropy naftowej i produktów naftowych bardzo często stają się źródłami zanieczyszczenia środowiska. Zanieczyszczenie olejami różni się od wielu innych skutków antropogenicznych tym, że nie powoduje stopniowego, ale z reguły „siatkowego” obciążenia środowiska, powodując szybką reakcję. Rekultywacja to przyspieszenie procesu samooczyszczania, który wykorzystuje naturalne zasoby ekosystemu: klimatyczne, mikrobiologiczne, krajobrazowe i geochemiczne. Istotną rolę odgrywa także skład oleju, obecność towarzyszących mu soli oraz początkowe stężenie zanieczyszczeń.
Aby zwiększyć tempo rekultywacji ekosystemów glebowych i w efekcie ograniczyć ich negatywny wpływ, stosuje się różne technologie renaturyzacji gleb zanieczyszczonych ropą. Zatem technologie dzieli się na kategorie in situ i ex situ.
Technologie ex situ służą do oczyszczania zanieczyszczonej gleby, która została wcześniej usunięta z powierzchni wyznaczonego obszaru gruntu. Metoda ta pozwala na zastosowanie skomplikowanych technik przetwarzania, które mogą być skuteczne i szybko działające, bezpieczniejsze dla wód gruntowych, życia zwierząt i roślin.
Technologie in situ mają zalety ze względu na ich bezpośrednie zastosowanie w miejscu skażenia. Rezultatem jest zmniejszone ryzyko narażenia ludzi i środowiska na zanieczyszczenia podczas wydobywania, transportu i rekultywacji zanieczyszczonych miejsc, co skutkuje oszczędnościami. Biologiczne metody rekultywacji obejmują uprawę rolną, bioremediację, fitomeliorację i naturalny rozkład substancji toksycznych w glebie. Metoda bioremediacji opiera się zarówno na stymulującym działaniu rodzimych mikroorganizmów glebowych, jak i na działaniu prekultywowanej biomasy bakteryjnej w postaci preparatów biologicznych.
Najskuteczniejszą metodą neutralizacji produktów naftowych występujących w ściekach i glebie jest biotechnologia, która polega na utlenianiu produktów naftowych przez mikroorganizmy zdolne do wykorzystania produktów naftowych jako źródła energii. Tradycyjne metody rekultywacji, takie jak kopanie, palenie czy grabienie i usuwanie zanieczyszczonej warstwy, są obecnie przestarzałe i nieskuteczne. Podczas spalania oleju gromadzą się substancje toksyczne i rakotwórcze; podczas wydobycia - spowolnienie procesów rozkładu ropy naftowej, powstawanie wewnątrzglebowych przepływów ropy i płynu złożowego oraz zanieczyszczenie wód gruntowych. Zatem metody mechaniczne i fizyczne nie zawsze zapewniają całkowite usunięcie ropy i produktów naftowych z gleby, a proces naturalnego rozkładu zanieczyszczeń w glebie jest niezwykle długi.
Rozkład ropy i produktów naftowych w glebie w warunkach naturalnych jest procesem biogeochemicznym, w którym główne i decydujące znaczenie ma funkcjonalna aktywność kompleksu mikroorganizmów glebowych zapewniających pełną mineralizację ropy i produktów naftowych do dwutlenku węgla i wody. Ponieważ mikroorganizmy utleniające węglowodory są stałymi składnikami biocenoz glebowych, pojawiła się naturalna chęć wykorzystania ich aktywności katabolicznej do rewitalizacji gleb zanieczyszczonych olejami.
Rekultywacja biologiczna to rekultywacja prowadzona po mechanicznym oczyszczeniu terenu z większości ropy naftowej, polegająca na intensyfikacji rozkładu mikrobiologicznego pozostałości węglowodorów.
Cel tego badania polega na badaniu mechanizmu przenikania i dystrybucji ropy naftowej i produktów jej rozkładu w glebie, a także określeniu skuteczności oczyszczania terenów zanieczyszczonych ropą za pomocą produktu biologicznego „Microzim”.
Preparaty biologiczne to aktywna biomasa mikroorganizmów, które wykorzystują węglowodory ropopochodne jako źródło energii i przekształcają je w materię organiczną własnej biomasy. Badania przeprowadzono na układach modelowych symulujących zanieczyszczenie gleby w różnym stopniu. Celem badań było pobranie próbek gleby w celu określenia ilości pozostałości oleju oraz identyfikacji produktów degradacji.
Warunkiem koniecznym przeprowadzenia eksperymentu było przestrzeganie czynników właściwych warunkom naturalnym. Spulchnienie zanieczyszczonych gleb zwiększa dyfuzję tlenu do agregatów glebowych, zmniejsza stężenie węglowodorów i sprzyja równomiernemu rozmieszczeniu składników ropy i produktów naftowych w glebie.
Identyfikację produktów degradacji przeprowadzono metodą chromatografii gazowo-cieczowej i spektroskopii ultrafioletowej.
Wyniki główne
Optymalna temperatura rozkładu ropy i produktów naftowych w glebie wynosi 20°-37°C. Korzystny reżim wodny uzyskano poprzez nawadnianie. Poprawa reżimu wodnego prowadzi do poprawy właściwości agrochemicznych gleb, w szczególności wpływających na aktywny przepływ składników pokarmowych, aktywność mikrobiologiczną i aktywność procesów biologicznych. Stwierdzono dużą niejednorodność w rozmieszczeniu składników ropy, która jest uzależniona od właściwości fizykochemicznych poszczególnych gleb, jakości i składu rozlanej ropy.
Badania wykazały, że rozkład ropy naftowej w glebie następuje zgodnie z profilem horyzontu. W zależności od składu i struktury gleby, jej porowatości, przepuszczalności wody i wilgotności, olej jako mieszanina związków chemicznych rozprowadzany jest na różnych głębokościach. Frakcje asfaltowe odnotowano na głębokości 7 cm, frakcje żywiczne – 12 cm, lekkie – 24 cm, a związki rozpuszczalne w wodzie stwierdzono na głębokości 39 cm. Zawartość oleju w glebie gwałtownie spada w pierwszych miesiącach po zanieczyszczeniu - o 40 - 50%. Następnie spadek ten następuje bardzo powoli. Utlenianie węglowodorów do CO 2 i H 2 O zachodzi etapowo poprzez utworzenie szeregu produktów pośrednich. Za pomocą chromatografii gazowo-cieczowej ustalono, że takimi produktami są związki tlenu: alkohole, kwasy organiczne, aldehydy.
Substancje żywiczne, związki z atomami siarki i azotu, powstałe w wyniku przemiany surowców węglowodorowych, nie migrują i pozostają w glebie przez długi czas.
Skład i stosunek produktów przemiany materii zależą od składu pierwotnej ropy oraz warunków glebowych i klimatycznych. Z doświadczenia badania procesów niszczenia węglowodorów za pomocą leków mikroorganizmów utleniających ropę naftową, wpływ na te procesy warunków klimatycznych regionu, które charakteryzują się ostrymi i długimi zimami, krótkimi, ale czasem gorącymi latami i krótką wiosną- uwzględniono okres jesienny. Dlatego też, aby zbliżyć badane warunki do warunków rzeczywistych, wykorzystano komorę klimatyczną, agregat chłodniczy oraz warunki naturalne. Lek dodawano do próbek gleby o zawartości oleju resztkowego 20%. Próbki przetrzymywano w temperaturze 18–20°C przez 10 dni, a następnie umieszczano w zamrażarce i przetrzymywano w temperaturze -20°C w celu symulacji warunków zimowych przez 60 dni. Jak wykazały obserwacje, po pozostawieniu leku w komorze skuteczność jego działania nieznacznie spadła (8-11%). Można zatem stwierdzić, że możliwe jest zastosowanie leków późną jesienią, które mogą zacząć działać wiosną, gdy zaistnieją sprzyjające warunki do ich aktywności życiowej.
Kwaśne środowisko negatywnie wpływa na aparat enzymatyczny komórek, co może spowolnić procesy rozkładu produktów naftowych. Wcześniej określono kwasowość gleby i skorygowano ją poprzez dodanie do gleby obliczonej ilości wapna.
W celu stymulacji mikroflory glebowej na agrotechnicznym etapie rekultywacji stosowano złożone nawozy mineralne (nitroammofoska, nitrofoska) w dawce 100-120 kg azotu na 1 ha.
Zastosowano preparat bakteryjny „Mikrozym”, który jest biologicznym destruktorem węglowodorów ropopochodnych nowej generacji i jest skoncentrowanym produktem biologicznym unikalnych szczepów mikroorganizmów utleniających węglowodory, kompleksu soli mineralnych i enzymów. W procesie życia mikroorganizmy aktywnie syntetyzują własne enzymy i biologiczne środki powierzchniowo czynne, które przyspieszają rozkład substancji zanieczyszczającej i ułatwiają jej asymilację mikrobiologiczną. Zachodzi aktywny biochemiczny rozkład ropy i produktów naftowych na CO 2 , H 2 O i przyjazne dla środowiska produkty metabolizmu drobnoustrojów.
Według kryterium maksymalnego zużycia węglowodorów skuteczność oczyszczania oleju wynosi 50% oleju w ciągu 14 dni od pierwszego zabiegu na glebę produktem biologicznym, do 85% w pierwszym miesiącu i do 98% w ciągu miesiąca po ponownym zabiegu. Szybkość biologicznego rozkładu węglowodorów w warunkach rzeczywistych zależy od regularności i intensywności dostępu tlenu. Zużycie 99% węglowodorów w warunkach rzeczywistych osiągane jest w ciągu 2 miesięcy przy niskich i do 4 miesięcy przy wysokich stężeniach produktu naftowego. Po 24 godzinach od nałożenia leku na glebę osiągany jest poziom aktywności mikrobiologicznej, charakteryzujący się aktywnym uwalnianiem CO2.
Zastosowanie preparatu biologicznego w glebie w znaczący sposób aktywuje procesy samooczyszczania gleby, przywraca reżim tlenowy gleby oraz intensyfikuje działanie enzymów hydrolitycznych i redoks w ciągu pierwszych 10-14 dni (tab. 1).
Tabela 1 - Skuteczność leku „Microzim” w próbkach o różnym poziomie początkowego zanieczyszczenia
| Poziom zanieczyszczenia,% |
Czas ekspozycji na lek, dni |
||||||||
| 1 | Krótki | ||||||||
| 2 | Przeciętny | ||||||||
| 3 | Wysoki | ||||||||
Na obiektach doświadczalnych o dużym stopniu zanieczyszczeń zaobserwowano różnice w wynikach biodegradacji olejów. Wykonywanie wyłącznie zabiegów agrotechnicznych (mielenie, stosowanie nawozów mineralnych) jest skuteczne jedynie na obszarach starych rozlewisk lub na terenach o niskim stopniu zanieczyszczenia olejami.
Tabela 2 – Skuteczność działań rekultywacyjnych na obszarze o wysokim poziomie zanieczyszczeń
Wykonywanie wyłącznie środków agrotechnicznych skutkuje zmniejszeniem poziomu zanieczyszczeń o 15-20% w ciągu jednego sezonu, pomaga tylko lek „Microzim” - do 40%, a kompleksowa rekultywacja (środki agrotechniczne i zastosowanie produktu biologicznego) pomaga oczyścić gleby o 60-80% w ciągu jednego sezonu pracy. Skuteczność działań rekultywacyjnych przedstawiono w tabeli. 2.
W ten sposób zachodzi cykl biologiczny: rozkład węglowodorów zanieczyszczających glebę przez mikroorganizmy, czyli ich mineralizacja, po której następuje humifikacja.
Literatura
1. Vragov A.V., Knyazeva E.V., Nurtdinova L.A. Rekultywacja gruntów. NSU, Nowosybirsk, 2000. 67 s.
2. Bulatov A.I., Makarenko P.P., Shemetov V.Yu. Podręcznik inżyniera środowiska w przemyśle naftowo-gazowym dotyczący metod analizy substancji zanieczyszczających środowisko: W 3 godziny. – M: Nedra-Business Center LLC, 1999.-Część 2: Gleba.- 634 s.
3. Rotar O.V., Iskrizhitsky A.A. Niektóre aspekty rekultywacji biologicznej. Wsparcie środowiska złóż ropy i gazu. RAS SB Nowosybirsk: 2005.S. 83-96.
4. Smetanin V.I. Rekultywacja i ulepszanie terenów naruszonych. -M: Kolos, 2000. 96 s.
Wiele rodzajów gospodarki - prace budowlane, górnicze, remontowe czy badawcze - w znacznym stopniu niszczą pokrywę glebową, dlatego w celu jej przywrócenia przeprowadza się rekultywację naruszonych gruntów. Aby wprowadzić go do obiegu, za pomocą specjalnych środków przywraca się ogromną ilość żyznej warstwy gleby, co zostanie omówione w tym artykule.
Słownik
Co to są zaburzone ziemie? Są to takie, które utraciły swoją wartość ekonomiczną lub ponadto wywierają negatywny wpływ na środowisko na skutek naruszenia pokrywy glebowej lub powstania rzeźby technogenicznej po niektórych działaniach produkcyjnych.
Co to jest rekultywacja gruntów? To cały zestaw działań, które mają na celu przywrócenie krajowej wartości gospodarczej zdewastowanym glebom, przywrócenie ich produkcyjności i poprawę warunków całego środowiska. Prowadzona jest rekultywacja techniczna i biologiczna gruntów naruszonych. W tym celu należy je najpierw zinwentaryzować – zidentyfikować, zarejestrować i zmapować, określić obszary i ustalić poziom jakości.
Kierunki rekultywacji gruntów naruszonych polegają na ich przywróceniu do takiego lub innego przeznaczenia. Przykładowo kierunek rolniczy polega na tworzeniu nowych użytków rolnych na glebach naruszonych.
Pracuj nad usunięciem warstwy żyznej, przetransportowaniem jej i nałożeniem nowej - uziemienia. Może znacznie ulepszyć nawet nieproduktywne ziemie i potencjalnie żyzne skały. Przedmiotem rekultywacji jest działka z naruszoną warstwą żyzną, która podlega rekultywacji. Górna część pokrywy glebowej, zwilżona i wyposażona we wszystkie korzystne dla roślin właściwości fizyczne, chemiczne i agrochemiczne, nazywana jest warstwą żyzną.
Rezolucja
Działania mające na celu organizację prac rolniczych i przywracanie wszystkich naruszonych gruntów są bardzo istotne we współczesnych warunkach. Szczególną kontrolą powinny zostać objęte tereny, na których nastąpiła już rekultywacja tych gruntów.
Dekret Rządu Federacji Rosyjskiej z 1994 r. Określa ogólne wymagania dotyczące prowadzenia prac związanych z rekultywacją zniszczonej pokrywy glebowej. Są one obowiązkowe dla wszystkich osób prawnych, urzędników i osób fizycznych. Rekultywacja terenów naruszonych przywraca grunty rekreacyjne, leśne i rolne do dalszego użytkowania zgodnie z ich przeznaczeniem. Istnieją dwa etapy przywracania gleb - biologiczny i techniczny.
Kiedy rekultywacja naruszonych gruntów przejdzie przez etap techniczny, przeprowadza się niwelację, formuje się zbocza, usuwa się i nakłada żyzną warstwę gleby, instaluje konstrukcje rekultywacyjne i hydrauliczne, zasypuje toksyczne skały usunięte wykopami, organizuje się różne prace mające na celu stworzyć warunki dla drugiego etapu działań.
Interwencja biologiczna przywraca żyzność gleby: środki agrotechniczne, fitomelioracyjne poprawiające właściwości agrochemiczne, agrofizyczne, biochemiczne, a także inne wskaźniki żyzności.
Rodzaje rekultywacji
Na planecie jest niesamowita ilość naruszonych ziem. W wielu przypadkach konieczna jest regeneracja. Dlatego konieczne jest wyeliminowanie konsekwencji:
- górnictwo odkrywkowe lub podziemne;
- układanie rurociągów, prowadzenie rekultywacji, budowy, pozyskiwania drewna i innych prac związanych z uszkodzeniem pokrywy glebowej;
- likwidacja obiektów i obiektów wojskowych, przemysłowych i innych;
- przechowywanie lub zakopywanie odpadów domowych, przemysłowych lub innych;
- eliminowanie skutków zanieczyszczenia gleby, gdy warunkiem renaturyzacji jest usunięcie żyznej wierzchniej warstwy.
Normy takiego usuwania określa projekt rekultywacji gruntów naruszonych, w zależności od tego, jak bardzo obniżył się poziom żyzności danego obszaru. Usunięta warstwa gleby zwykle jest również wykorzystywana - jest rekultywowana, po czym ulepsza nieproduktywne grunty.
Cele niezwiązane z rolnictwem czy leśnictwem zazwyczaj nie są realizowane, ponieważ nie są ekonomicznie opłacalne. Wyjątkiem są przypadki, gdy nie ma możliwości wykorzystania usuniętej warstwy gleby na fundusz leśny lub ulepszenia gruntu pod rolnictwo. Na terytorium każdego regionu istnieją organizacje zajmujące się przekazywaniem lub przyjmowaniem zrekultywowanych gruntów. Omówiono także inne kwestie związane z naruszeniem i renaturyzacją gleby.
Do Stałych Komisji zaliczają się organy gospodarki gruntami, ochrony środowiska, gospodarki wodnej, gospodarki leśnej, rolnej, architektoniczno-budowlanej, sanitarnej, finansowo-kredytowej oraz wiele innych organów, pod których nadzorem odbywają się wszystkie etapy rekultywacji gruntów naruszonych.
Dokumentacja
Odbiór (przekazanie) wszystkich zrekultywowanych gruntów musi nastąpić w ciągu miesiąca od złożenia Stałej Komisji zawiadomienia o zakończonych działaniach rekultywacyjnych. Przeprowadzenie rekultywacji gruntów naruszonych wymaga dołączenia do dokumentów następujących materiałów:
- Zezwolenie na wykonanie takich prac (kopie), czyli dokument potwierdzający prawo do korzystania z podłoża i gruntu.
- Kopia planu zagospodarowania przestrzennego pokazująca granice wszystkich rewitalizowanych obszarów.
- Zakłócony projekt rekultywacji terenu.
- Dane z badań - gleby i innych, które są niezbędne do wykonania takich prac, dotyczą zarówno naruszenia warstwy żyznej, jak i eliminacji tego skutków.
- Rysunki robocze - dokumentacja projektowa obiektów przeciwerozyjnych, rekultywacyjnych, hydraulicznych i innych, agrotechnicznych, rekultywacyjnych i innych przewidzianych w projekcie.
- Materiały kontrolne odzwierciedlające realizację prac renaturyzacyjnych gleby, informacje o środkach podjętych w celu wyeliminowania stwierdzonych naruszeń.
- Informacje o sposobie usuwania, przechowywania, wykorzystania, przenoszenia warstwy żyznej, odpowiednie dokumenty to potwierdzające.
Lista ta jest każdorazowo uzupełniana i wyjaśniana przez Stałą Komisję. Zmiany i uzupełnienia są podyktowane charakterem naruszenia gruntu i jego przyszłym użytkowaniem.
Przyjęcie
Tereny zrekultywowane są odbierane przez specjalną komisję z obowiązkową wizytą na miejscu. Zatwierdza go przewodniczący lub zastępca Stałej Komisji w ciągu dziesięciu dni od złożenia wniosku przez osoby prawne lub osoby fizyczne dzierżawiące grunty.
Zazwyczaj w skład komisji roboczej wchodzą przedstawiciele organów gminnych i państwowych zainteresowanych zagospodarowaniem przestrzennym, a także członkowie samej Komisji Stałej. W odbiorze zrekultywowanych terenów biorą udział także osoby przekazujące i odbierające tereny zrekultywowane, przedstawiciele organizacji projektowych i wykonawczych, specjaliści i rzeczoznawcy. Procedura rekultywacji gruntów naruszonych jest sprawdzana po zapoznaniu się ze wszystkimi wymaganymi dokumentami.
Zanieczyszczenie pestycydami
Pestycydy to związki nieorganiczne i organiczne, które służą do zwalczania chorób i szkodników roślin, chwastów, a także do przyspieszania dojrzewania szeregu roślin uprawnych poddawanych zbiorowi maszynowemu. Pomimo tego, że na hektar aplikuje się zaledwie około trzystu gramów takich substancji, z czasem gleby ulegają znacznemu zatykaniu, dlatego prędzej czy później podlegają obowiązkowej rekultywacji. Głównym zadaniem jest aktywacja procesów rozkładu pozostałości substancji szkodliwych. Kierunki rekultywacji naruszonych gruntów mogą być bardzo różne w zależności od projektu, który dostarcza danych procentowych na temat składu zanieczyszczeń gleby.
Do rozkładu niektórych związków stosuje się biodestruktory, naświetla się gleby światłem ultrafioletowym, stosuje się nawozy mineralne i organiczne, prowadzi się zabiegi agrorekultywacyjne i agrotechniczne. Aby skrócić czas rozkładu pestycydów, do gleby stosuje się chemiczne środki zmiękczające, które tworzą nietoksyczne związki, sztuczne lub naturalne sorbenty oraz dodaje się wapno. Następnie do płodozmianu wprowadzane są rośliny uprawne, które są w stanie wchłonąć szkodliwe związki i je przetworzyć: kukurydza, łubin, rzepak. W ten sposób gleby zostają oczyszczone z atrazyny i linuronu, a także wielu innych związków.
Zatrucie olejem
Mając na uwadze kryteria oceny stanu środowiska, przeprowadza się odpowiednie działania, w pierwszej kolejności rekultywację techniczną gruntów naruszonych, a następnie rekultywację biologiczną. Wyróżnia się trzy poziomy zanieczyszczenia gleby: tło, zwiększone i wysokie zanieczyszczenie. Pierwsza to do pięćdziesięciu miligramów produktów naftowych na kilogram suchej gleby. Drugi - do tysiąca miligramów, trzeci - do pięciu tysięcy. Jest to trzeci poziom, który obejmuje cel rekultywacji zarówno gleby, jak i wód gruntowych. Drugi poziom powinien ostrzegać osoby odpowiedzialne, które są zobowiązane do prowadzenia monitoringu.
Opracowanie projektu rekultywacji terenów zanieczyszczonych ropą naftową i jej produktami odbywa się według schematu wyrównanego. Wstępne działania mają na celu aktywację mikroorganizmów w glebie, tak aby niszczyły węglowodory. Gleba jest również spulchniana, dodaje się do niej wapno, gips i duże dawki organizmów mineralnych i organicznych, a następnie wszystko to zaoruje. Tworzona jest ściółkowana powierzchnia składająca się z mieszanek składników odżywczych i wysiewa się zwiększone ilości roślin tolerujących olej. Uprawia się trawę pospolitą, tymotkę białą, kostrzewę czerwoną, bromek bezosiowy, łubin wieloletni, beckmania wschodnia, mop kanaryjski, motyl rogaty, lucernę i koniczynę. Rośliny rosnące na skażonej glebie karmi się zwierzętami pod ścisłą kontrolą, ponieważ gromadzą się w nich substancje rakotwórcze i aromatyczne wielopierścieniowe węglowodory.
System ekologiczny
Rekultywacja gruntów zależy od tego, jak zaprojektowano projekt rekultywacji naruszonych gruntów, a także od stopnia nadzwyczajnego sytuacji związanej z klęską ekologiczną. To cały szereg działań systemowych inżynierii środowiska. Produkty naftowe są niezwykle mobilne w elementach geosystemu. Jeżeli gleby były od dawna skażone, a w strefach napowietrzania i wód gruntowych utworzyły się duże obszary związanych i wolnych produktów naftowych, wówczas walka z nimi będzie poważna. Zwykle dzieje się to w pobliżu składów ropy naftowej, magazynów paliw i rafinerii ropy naftowej.
System inżynieryjno-ekologiczny musi realizować zadania usuwania ruchomych produktów naftowych, ochrony rzek, ujęć wody, a także rekultywacji wszelkich zniszczonych gleb. Źródła zanieczyszczeń muszą być zlokalizowane. Podstawą systemu inżynierii środowiska są konstrukcje: tamy wałowe, ściany w gruncie, drenaż pionowy i poziomy, studnie zatłaczające i produkcyjne. Wiele innych środków zapewniających techniczną rekultywację naruszonych gruntów jest również dobrych.
Wysypiska kamieniołomów
Dwadzieścia procent całkowitej powierzchni przedsiębiorstw górniczych jest przeznaczone na składowiska kamieniołomów, 13% na składowiska odpadów z zakładów przetwórczych, 5% na składowiska i odpady kopalniane, a 3% na tereny całkowicie nieodpowiednie ze względu na osiadanie i powierzchnię niepowodzenia. Wielkość prac wydobywczych wzrasta z roku na rok i obecnie co roku na składowiskach wykorzystuje się około dziesięciu do piętnastu hektarów. Naruszeniu ulegają zespoły krajobrazowe i pokrywa glebowa. Komunikacja inżynierska i jej konstrukcja również wymagają znacznej przestrzeni. Rekultywacja terenów naruszonych działalnością górniczą w naszym kraju prowadzona jest systematycznie od 1959 roku.
Kompleksowe programy remediacji mogą obejmować szeroki zakres działań w zależności od stopnia zanieczyszczenia i jego składu chemicznego. Na przykład te:
- Pierwszy rok- spulchnianie w celu odgazowania gleby i pobudzenia wszelkich procesów biochemicznych.
- Drugi rok- regulacja gospodarki wodno-składnikowej gleby za pomocą biodestruktorów.
- Trzeci rok i wszystkie kolejne lata- uprawa zrównoważonych upraw do czasu pojawienia się produktów wysokiej jakości.
Wysoki poziom zanieczyszczeń może wymusić całkowitą wymianę żyznej wierzchniej warstwy gleby, która jest usuwana i przekazywana do recyklingu. Skały nadkładowe składowane w formie nasypów (zwałowisk zewnętrznych) wykorzystuje się wyłącznie wtedy, gdy są radioaktywne i nietoksyczne.
Wyrobiska i sztucznie utworzone ubytki rekultywowane są głównie z odpadów konsumpcyjnych i przemysłowych, czyli w istocie stanowią ich unieszkodliwianie i jest to działalność licencjonowana. W odkrywkowym wydobywaniu minerałów i materiałów budowlanych wykorzystuje się wyrobiska kamieniołomów oraz różnego rodzaju hałdy.
Etapy rekultywacji
Jest to bardzo złożony, wieloelementowy system działań, ściśle ze sobą powiązanych, ustrukturyzowanych według poziomu zadań do rozwiązania i wykonania technologicznego. Etap przygotowawczy to uzasadnienie działań od strony inwestycyjnej i opracowanie dokumentacji roboczej. Etap techniczny to realizacja projektu w części inżynieryjnej.
Biologiczny - ostatni etap obejmujący kształtowanie krajobrazu, biologiczne oczyszczanie gleby, budownictwo leśne, fitorekultywację i działania rolno-rekultywacyjne, które mają na celu całkowite przywrócenie procesów glebotwórczych. Pierwsze dwa etapy mogą trwać przez długi okres czasu – nawet do kilkudziesięciu lat, kiedy rozwiązane zostaną złożone problemy środowiskowe.
Biologiczny etap rekultywacji
Rekultywacja biologiczna to zespół działań agrotechnicznych i fitomelioracyjnych mających na celu poprawę właściwości agrofizycznych, agrochemicznych, biochemicznych i innych gleby. Jego głównym zadaniem jest tworzenie użytków rolnych, konsolidacja powierzchniowej warstwy gleby z systemem korzeniowym roślin, tworzenie zamkniętego drzewostanu oraz zapobieganie rozwojowi erozji wodnej i wietrznej gleb na terenach naruszonych. Rekultywacja biologiczna uzupełnia prace renaturyzacyjne terenów naruszonych i prowadzona jest po rekultywacji górniczej.
Rekultywację biologiczną prowadzą specjalne organizacje na koszt przedsiębiorstwa górniczego. To całkiem naturalne, że koszt surowców wydobywanych z kamieniołomów wzrasta.
Do głównych działań rekultywacji biologicznej zalicza się stosowanie zwiększonych dawek nawozów organicznych i mineralnych, siew wieloletnich roślin strączkowych, sadzenie drzew i krzewów poprawiających jakość gleby (GOST 17.5.1.01-83).
Tabela 8
W pierwszym etapie rekultywacji biologicznej bardziej wskazane jest stosowanie traw jednorocznych i wieloletnich, głównie zbóż. Wybór tej formy życia roślin wynika z kilku powodów. Po pierwsze, ta grupa roślin jest wysoce wydajna. Po drugie, zboża szybko tworzą darń i tym samym chronią jej powierzchnię przed erozją wietrzną i wodną. Innym powodem jest to, że zboża z reguły mają niewielkie zapotrzebowanie na żyzność gleby; większość gatunków toleruje brak wilgoci w glebie. Wreszcie, w nowych warunkach gospodarczych, wielkimi zaletami stosowania zbóż są dostępność nasion, prosta technologia siewu i minimalne koszty pracy.
Powierzchnia na której wykonujemy rekultywację to 30 hektarów. Będziesz więc potrzebować:
2100 kg nasion traw wieloletnich;
21600 kg nawozów mineralnych;
1500 m3 wody;
1500 m3 torfu wysokiego.
Schemat nasadzeń wybieramy w oparciu o charakterystykę flory danego terenu.
S - S - S - S - S - S
B - B - B - B - B - B Sosna niska 50%
S - S - S - S - S - S Brzoza omszona 50%
B - B - B - B - B - B
Na zboczach hałd sadzimy wierzbę niebieską.
Sadzenie sosny, modrzewia i rokitnika zwykle przeprowadza się za pomocą dwuletnich sadzonek. Prace sadzenia są zwykle wykonywane ręcznie.
Uogólnioną charakterystykę bioekologiczną gatunków wykorzystywanych do rekultywacji lasów podano w tabeli. 9. Stopień niektórych cech gatunków wskazanych w tabeli charakteryzuje się następującymi punktami.
Mrozoodporność. 1 - wysoki lub bezwzględny, nie zaobserwowano zamarzania; 2 - dość wysokie, w pierwszych latach życia na wysypiskach nie pokrytych śniegiem dochodzi do jedynie częściowego zamarzania; 3 - niewystarczający, następuje zamarzanie pędów wznoszących się ponad śnieg; 4 - niemrozoodporne, sadzonki całkowicie zamarzają.
Odporność na suszę. 1 - wysoki, gatunki odporne na brak wilgoci (kserofity); 2 - mniej wysokie (mesokserofity); 3 - średni (mezofity); 4 - niski (mezohigrofity).
Fotofilia. 1 - kocha światło, rośnie tylko na otwartych siedliskach, nie toleruje cienia; 2 - mniej światłolubny, toleruje lekkie zacienienie; 3 - toleruje cień, może rosnąć pod baldachimem innych gatunków.
Wymagające żyzności gleby. 1 - mało wymagające pod względem żyzności gleby (oligotrofy); 2 - średnio wymagające (mezotrofy); 3- zwiększone wymagania (megatrofy).
Szybki wzrost. 1 - szybko rosnące wysokie drzewa i krzewy, których wysokość w sprzyjających warunkach przekracza 50 cm rocznie; 2 - drzewa i krzewy o średniej energii wzrostu, wysokości wzrostu w przedziale 20-50 cm; 3 - wolno rosnące drzewa i krzewy (obecny wzrost nie przekracza 20 cm).
Właściwości rekultywacyjne (wzmacniające i ulepszające glebę). 1 - wysoki stopień, szybko rosnące gatunki pędów korzeniowych, akumulatory azotu; 2 - stopień średni, wzbogacają glebę ściółką liściową, tworząc „miękką” próchnicę, mają rozgałęziony system korzeniowy.
Charakterystyka bioekologiczna gatunków wykorzystywanych do rekultywacji lasów
Tabela 9
Na podstawie wartości cech bioekologicznych można stwierdzić, że drzewa i krzewy zostały dobrane prawidłowo, gdyż cechy bioekologiczne odpowiadają warunkom hydrogeologicznym i klimatycznym obszaru, a także właściwościom chemicznym skał zwałowych.
Nisko rosnącą sosnę i brzozę omszoną sadzi się na siatce 3,0 * 3,0 m.
Ilość sadzonek: 0,5*43200=24000 szt.
Ilość sadzonek: 0,5*43200=24000 szt
Ponieważ obecność zapór przeciwpożarowych, którymi jest pas plantacji leśnych o szerokości 30 m, zapewniona jest co 100 m, liczebność drzew sosnowych i brzozowych zmniejsza się do 16 800 sztuk.
Krzew (wierzba szara) posadzono w siatce 3,0*3,0 m na zboczach hałdy.
Ilość sadzonek: 1*40000=40000 szt.
Regeneracja
Regeneracja(łac. re - przedrostek oznaczający wznowienie lub powtórzenie działania; kultywo - proces, kultywować) - zespół prac nad ekologiczną i gospodarczą renaturą gruntów i zbiorników wodnych, których żyzność znacznie spadła w wyniku działalności człowieka. Celem rekultywacji jest poprawa warunków środowiskowych i przywrócenie produktywności naruszonych gruntów i zbiorników wodnych.
Przyczyny naruszeń gruntów i zbiorników
Rodzaje działalności człowieka, które mogą skutkować koniecznością rekultywacji gruntów i wód:
działalność gospodarcza
górnictwo, zwłaszcza odkrywkowe;
wylesianie;
pojawienie się składowisk;
budowa miasta;
tworzenie konstrukcji hydraulicznych i podobnych obiektów;
prowadzenie testów wojskowych, w tym testów broni nuklearnej.
Dwa główne etapy rekultywacji]
Prace rekultywacyjne zazwyczaj składają się z dwóch głównych etapów – technicznego i biologicznego. Na etapie technicznym koryguje się krajobraz (wypełnianie rowów, rowów, dołów, zagłębień, zapadlisk, niwelowanie i układanie tarasów hałd odpadów przemysłowych), powstają obiekty hydrotechniczne i rekultywacyjne, zasypuje się odpady toksyczne i aplikuje żyzną warstwę gleby . W rezultacie powstaje terytorium. Na etapie biologicznym prowadzone są prace agrotechniczne, których celem jest poprawa właściwości gleby.
Wskazówki dotyczące rekultywacji gruntów]
W zależności od celów postawionych rekultywacji wyróżnia się następujące obszary rekultywacji:
kierunek środowiskowy;
kierunek rekreacyjny;
kierunek rolniczy;
produkcja roślinna;
kierowanie sianokosami i pastwiskami;
kierunek leśny;
kierunek gospodarki wodnej.
Rośliny stosowane w rekultywacji
Wśród roślin stosowanych do poprawy jakości gruntów można wymienić przede wszystkim rośliny zielne z rodziny roślin strączkowych, które mają zdolność wiązania azotu atmosferycznego. Na przykład w Australii Clitoria ternatea wykorzystuje się do rekultywacji terenów kopalń węgla. Kolejną rośliną aktywnie wykorzystywaną w melioracji jest topola czarna (Populus nigra).
Rekultywacja - zestaw środków mających na celu przywrócenie produktywności naruszonych gruntów, a także poprawę warunków środowiskowych.
Zakłócenie terenu to proces zachodzący podczas wydobywania surowców mineralnych, badań geologicznych, badań, prac budowlanych i innych, prowadzący do zakłócenia pokrywy glebowej, reżimu hydrologicznego obszaru, powstania rzeźby technogenicznej i innych zmian jakościowych stanu gleby grunt.
Ziemia odzyskana- są to grunty zniszczone, na których przywrócono produktywność i narodową wartość gospodarczą oraz poprawiono warunki środowiskowe.
Rekultywację gruntów można podzielić na dwa etapy:
techniczne – przygotowanie gruntu do późniejszego przeznaczenia
biologiczne – przywracanie płodności, przeprowadzane po etapie technicznym i obejmujące zespół działań agrotechnicznych i fitomelioracyjnych, mających na celu przywrócenie historycznie ustalonego zespołu flory, fauny i mikroorganizmów.
Prace rekultywacyjne składają się z następujących etapów:
Prace projektowe i pomiarowe (badania gruntu i inne terenowe, analizy laboratoryjne, kartowanie)
Określenie cech oczyszczanego obiektu: wskaźników inżynieryjno-geologicznych, jakościowych i ilościowych wskaźników zanieczyszczenia, wskaźników mikrobiologicznych i agrochemicznych oczyszczonego gruntu
Lokalizacja zanieczyszczeń
Nasypy, zastosowanie sorbentów
Oczyszczenie terenu z zanieczyszczeń
Czyszczenie mechaniczne, sorpcyjne i mikrobiologiczne
Kontrola chemiczna i mikrobiologiczna procesu czyszczenia
Pozyskanie żyznej warstwy gleby (w razie potrzeby)
Zastosowanie potencjalnie żyznych skał i żyznej warstwy gleby na tereny zrekultywowane
Likwidacja terenów przemysłowych, komunikacji transportowej, sieci elektrycznych, budynków i budowli, innych obiektów (w razie potrzeby)
Oczyszczenie zrekultywowanego terenu z odpadów przemysłowych
Budowa sieci odwadniającej i odwadniającej w celu późniejszego zagospodarowania zrekultywowanych gruntów (w razie potrzeby)
Zakup i sadzenie sadzonek
Przygotowanie dna, aranżacja kamieniołomów i innych wykopów przy tworzeniu w nich zbiorników (jeśli to konieczne)
Przywrócenie płodności
GŁÓWNE RODZAJE REKREACJI
Rekultywacja to zespół prac mających na celu przywrócenie krajowej wartości gospodarczej gruntów naruszonych, a także poprawę stanu środowiska.
Obecnie, aby wyeliminować różnego rodzaju zaburzone obszary, wyeliminować szkodliwe skutki procesów egzogenicznych i technogenicznych, stosuje się różnorodne środki inżynieryjne, konstrukcyjne i inne specjalne środki, z których główne to:
rekultywacja (mechaniczna i biologiczna);
środki ochrony inżynieryjnej terytorium;
rehabilitacja;
regeneracja techniczna.
Podczas inżynieryjnego przygotowania terenu pod budownictwo mieszkaniowe środki te stosuje się łącznie.
Metody rekultywacji (w szerokim tego słowa znaczeniu) to metody ukierunkowanego oddziaływania na elementy środowiska przyrodniczego (w tym przypadku zasoby ziemi) w celu ich zmiany i nadania parametrów wymaganych dla danego zamierzonego użytkowania.
Rekultywację gruntów naruszonych prowadzi się w celu przywrócenia ich do celów rolniczych, leśnych, gospodarki wodnej, budownictwa, rekreacji, ochrony środowiska i sanitarnych.
Możliwości ekologiczne i rekultywacyjne oraz funkcje różnych metod renaturyzacji obszarów naruszonych kształtują się w dwóch kierunkach:
a) związane z poprawą jakości zasobów ziemi w ramach siedlisk i działalności człowieka w postaci obiektów przemysłowych i cywilnych;
b) stosowania metod mających na celu wyeliminowanie niebezpiecznych skażeń chemicznych lub bakteriologicznych, które mogą powodować niekorzystne skutki medyczne i biologiczne.
Obecnie arsenał technicznej renaturyzacji naruszonych terytoriów obejmuje wiele rozwiązań i metod rekultywacji, które zapewniają jakość gruntów wymaganą pod budownictwo mieszkaniowe.
Rekultywacja na potrzeby budownictwa mieszkaniowego, wymagająca zapewnienia ludności komfortowych warunków życia, efektywnego zagospodarowania terenu i przywrócenia żyzności gleby, odbywa się sekwencyjnie w dwóch etapach: technicznym i biologicznym.
Etap techniczny obejmuje planowanie, formowanie skarp, usunięcie i zastosowanie żyznej warstwy gleby, montaż obiektów hydrotechnicznych i rekultywacyjnych, zasypanie toksycznych skał nadkładowych, a także inne prace stwarzające warunki niezbędne do dalszego wykorzystania zrekultywowanych gruntów pod zgodnie z jego przeznaczeniem lub w celu przeprowadzenia działań mających na celu przywrócenie żyzności gleby (etap biologiczny).
Etap biologiczny obejmuje zestaw środków agrotechnicznych i fitomelioracyjnych mających na celu poprawę właściwości agrofizycznych, agrochemicznych, biochemicznych i innych gleby.
Warunki doprowadzenia naruszonych gruntów do stanu nadającego się do dalszego użytkowania, a także tryb usuwania, składowania i dalszego wykorzystania żyznej warstwy gleby ustalają władze, które oddają działki do użytkowania i wydają pozwolenie na prowadzenie prac związanych z na naruszenie gleby, na podstawie projektów rekultywacyjnych, które uzyskały pozytywną ocenę z państwowej oceny oddziaływania na środowisko.
Opracowanie projektów rekultywacyjnych odbywa się w oparciu o aktualne przepisy i normy środowiskowe, sanitarno-higieniczne, budowlane, gospodarki wodnej, leśnej oraz inne i inne, z uwzględnieniem regionalnych warunków przyrodniczo-klimatycznych oraz lokalizacji zaburzonego obszaru.
Do działań inżynieryjnej ochrony terytoriów zalicza się: niwelację i tarasowanie skarp, usuwanie mas niestabilnych, regulację spływu powierzchniowego i podziemnego, zastosowanie konstrukcji oporowych, działania przeciwerozyjne, fitomeliorację itp.
W zależności od stopnia zanieczyszczenia terytoriów przeprowadza się różne środki rekultywacji gleby.
Przy wysokich i bardzo wysokich stopniach zanieczyszczeń stosuje się metody fizyczne (usuwanie i zakopywanie zanieczyszczonych warstw gleby, zeszklenie, rozcieńczanie), a wokół obszarów zanieczyszczonych gleb tworzy się sztuczne bariery geochemiczne, które uniemożliwiają migrację do sąsiednich środowisk.
W przypadku niskiego stopnia skażenia terenu stosuje się różne metody chemiczne (wapnowanie gleb kwaśnych, gipsowanie gleb zasadowych, stosowanie osobno lub łącznie nawozów mineralnych lub organicznych, stosowanie zeolitów, preparatów humusowych i innych absorbentów w celu zmniejszenia zanieczyszczenia). mobilność metali ciężkich w glebie) i metod biologicznych (uprawa roślin słabo reagujących na nadmiar metali ciężkich w glebie i nie kumulujących ich w ilościach toksycznych dla zwierząt i ludzi; ekstrakcja metali ciężkich z gleby przy pomocy mikroorganizmów; uprawa roślin zdolnych do akumulacji metale ciężkie w dużych ilościach – fitomelioranty – z ich późniejszym usunięciem z terytorium;
Nowoczesne metody remediacji gleb obejmują także stosowanie następujących rodzajów prac: bioremediacja, separacja elektryczna, ługowanie gleby, witryfikacja.
Rekultywacja techniczna obejmuje system środków nawadniania, nawadniania i odwadniania gleb, rekultywację termiczną, rekultywację hydrogeochemiczną (zagęszczanie i drenaż gruntu), rekultywację fizyczno-geochemiczną (fizykochemiczną), geotechniczną (wzmacnianie gruntu lub geosyntetyki).
Proces rekultywacji składowiska obejmuje: całkowite usunięcie gruntów niebezpiecznych dla środowiska i zastąpienie ich gruntami przyjaznymi dla środowiska; odgazowanie, demerkuryzacja i odkażanie gleb; działania mające na celu zahamowanie procesów metanu w warstwie gleby (napowietrzanie nasypów, odgazowywanie, montaż ekranów gazoszczelnych); montaż konstrukcji ochrony gazowej (rowy odgazowujące, studnie i ekrany).
