Біологічна рекультивація земель. Рекультивація порушених земель: види, порядок, етапи, напрями. Проект рекультивації порушених земель Скільки триває біологічний етап рекультивації

Біологічна рекультивація – це комплекс агротехнічних та фітомеліоративних заходів, спрямованих на покращення агрофізичних, агрохімічних, біохімічних та інших властивостей ґрунту. Основне її завдання - створення продуктивних угідь, закріплення поверхневого шару ґрунту кореневою системою рослин, створення зімкнутого травостою та запобігання розвитку водної та вітрової ерозії ґрунтів на порушених землях. Біологічна рекультивація завершує відновлювальні роботи порушених земель та проводиться після гірничотехнічної рекультивації.

Біологічна рекультивація ведеться спеціальними організаціями рахунок коштів гірничого підприємства. Цілком природно, що собівартість сировини, що видобувається кар'єром, підвищується.

До основних заходів з біологічної рекультивації належить внесення підвищених доз органічних та мінеральних добрив, посів багаторічних бобових культур, посадка ґрунтоулучшающіх дерев та чагарників (ГОСТ 17.5.1.01-83).

Таблиця 1

На першому етапі біологічної рекультивації доцільніше використовувати однорічні та багаторічні трави, переважно злаки. Вибір такої життєвої форми рослин обумовлений кількома причинами.

По-перше, ця група рослин має високу продуктивність.

По-друге - злаки швидко утворюють дернину і тим самим захищають поверхню від вітрової та водної ерозії.

Ще одна причина полягає в тому, що злаки, як правило, мало вимогливі до родючості ґрунту, більшість видів переносять нестачу вологи у ґрунті. Нарешті, за нових економічних умов великими перевагами використання злаків є доступність насіння, проста технологія посіву, мінімальні витрати.

Площа, де проводимо рекультивацію становить 30 га. Значить буде потрібно:

2100 кг насіння багаторічних трав;

21 600 кг мінеральних добрив;

1500 м3 води;

1500 м3 верхового торфу.

Схему посадки вибираємо з характеристики рослинного світу цієї території.

С – С – С – С – С – С

Б – Б – Б – Б – Б – Б Сосна низькоросла 50%

С – С – С – С – С – С Береза пухнаста 50%

Б – Б – Б – Б – Б – Б

На укоси відвалів саджаємо вербу сизую.

Посадка сосни, модрини та обліпихи проводиться зазвичай дворічними сіянцями. Посадкові роботи зазвичай виконують вручну.

Узагальнені біоекологічні характеристики порід, що використовуються для лісової рекультивації, наведені в табл. 2. Ступінь зазначених у таблиці тих чи інших якостей видів характеризується такими балами.

Морозостійкість.

1 - висока, або абсолютна, обмерзання не спостерігається; 2 - досить висока, відбувається лише часткове обмерзання у перші роки життя на непокритих снігом поверхнях відвалів; 3 - недостатня, відбувається обмерзання пагонів, що височіють над снігом; 4 – неморозостійкі, саджанці повністю вимерзають.

Посухостійкість.

1 - висока, види стійкі проти нестачі вологи (ксерофіти); 2 – менш висока (мезоксерофіти); 3-середня (мезофіти); 4 - низька (мезогігрофіти).

Світлолюбність.

1 - світлолюбні, виростають тільки на відкритих місцеперебуваннях, затінення не виносять; 2 - менш світлолюбні, виносять незначне затінення; 3 - тіневитривалі, можуть рости під пологом інших порід.

Вибагливість до ґрунтової родючості.

1 - маловимогливі до родючості ґрунтів (оліготрофи); 2 – середньовимогливі (мезотрофи); 3- підвищеної вимогливості (мегатрофи).

Швидкість зростання.

1 - швидкозростаючі високостовбурні дерева та чагарники, приріст за висотою у сприятливих умовах перевищує 50 см на рік; 2 - середні по енергії росту дерева та чагарники, приріст за висотою в межах 20-50 см; 3 - дерева, що повільно ростуть, і чагарники (поточний приріст не перевищує 20 см).

Меліоративні (грунтоукрепляющие і почвоулучшающие) якості.

1 - високий ступінь, швидкозростаючі коренеотросткові види, азотонакопичувачі; 2 – середній ступінь, збагачують ґрунти листовим опадом, що створює «м'який» гумус, мають розгалужену кореневу систему.

Таблиця 2

Біоекологічні характеристики порід, що використовуються для лісової рекультивації

Сімейство, вигляд	Морозостійкість	Посухостійкість		Світлолюбність	Вибагливість до ґрунтової родючості	Швидкість зростання		Меліоративні властивості	Біологічна корисність
Соснові Сосна низькоросла	1-2	1		2	1	1-2		2	1
Березові Береза пухнаста	1	2		2	1-2	1-2		1-2	2
Івові Верба сиза	1		3-4	1-2	2	1-2	1		2

Виходячи зі значень біоекологічних характеристик, Можна зробити висновок, що дерева та чагарники обрані правильно, оскільки біоекологічні характеристики відповідають гідрогеологічним та кліматичним умовам району, а також хімічним властивостям порід відвалу.

Основними завданнями біологічної рекультивації є відновлення процесу ґрунтоутворення, підвищення самоочищувальної здатності ґрунту та відтворення біоценозів. Біологічним етапом закінчується формування культурного ландшафту на порушених землях.

Організаційно-біологічна рекультивація проводиться у дві стадії. На першій вирощуються піонерні (попередні, авангардні) культури, які вміють адаптуватися до існуючих умов і мають високу відновну здатність. На другий переходять до цільового використання. Землі, забруднені важкими металами, органічними речовинами або продуктами промислової переробки, на першій стадії піддають очищенню за допомогою сорбентів, рослин або мікроорганізмів (біодеструктур), а потім включають у господарське використання під жорстким контролем з боку санітарно-епідеміологічних служб.

Біологічна рекультивація земель забруднених нафтою та нафтопродуктами

У період інтенсивного розвитку промисловості та транспорту, підвищилося виробництво та використання нафтопродуктів. Нафтопродукти транспортуються на великі відстані.

Нафтопродукти потрапляють у ґрунти, у природні води, забруднюючи їх. Нині втрачається до 1,5% обсягу видобутої нафти. Ці втрати потрапляють у ґрунти, в річки та інші водоймища, приводячи до їх забруднення. Забрудненість грунтів нафтопродуктами нерідко сягає 10 кг/м2 (при ГДК = о.1 мг/кг грунту), а водоймах - до 20 мг/л (при ГДК = 0,05 мг/л). При вмісті у ґрунті нафтопродуктів близько 300 мг/кг, вона стає субстратом, на якому біота або пригнічується, або гине.

Розлив сирої нафти призводить до утворення на поверхні ґрунтів бітумінозних солончаків, до цементації поверхні ґрунтів, їх гудронізації, до отакирування.

Нафта та нафтопродукти викликають підлужування ґрунтів, їх осолонцювання, загибель ґрунтової мезофауни.

Забруднення грунтів сирою нафтою та нафтопродуктами відбувається у зоні дії нафтопромислів, на територіях нафтосховищ, на заправних станціях, а також у зоні виробничих підприємств, що спалюють нафтопродукти. Останні викидають в атмосферу велику кількість сажі, сірчистих сполук, які в результаті потрапляють у ґрунт і в природні води, забруднюючи їх.

Склад робіт залежить від рівня забруднення. При незначному забрудненні активізують діяльність ґрунтових мікроорганізмів щодо деструкції вуглеводнів. Сюди входить розпушування ґрунту, внесення вапна, гіпсу, високих доз органічних та мінеральних добрив з наступним заорюванням, створення мульчованої поверхні з високо поживних сумішей, посів підвищеними нормами нафтотолерантних рослин; можливі варіанти застосування складних комплексів: NPK + гній; NPK + вапно; NPK + вапно + гній. Висівають стійкі кормові рослини, використання яких має суворо контролюватись, оскільки в них можуть накопичуватися такі канцерогени, як поліциклічні ароматичні вуглеводні.

При сильному забрудненні споруджують інженерно-екологічні системи. Створення таких системи зумовлено високою рухливістю нафтопродуктів у компонентах геосистем, особливо при тривалому забрудненні ґрунтів, та утворенням великих ареалів вільних та пов'язаних нафтопродуктів на межі поділу зони аерації та підземних вод. Подібні антропогенні поклади нафтопродуктів формуються поблизу складів паливно-мастильних матеріалів, нафтобаз та нафтопереробних заводів. Вони викликає небезпеку забруднення як грунтів а й підземних і поверхневих вод. Тому завданнями інженерно-екологічної системи є видалення рухомих нафтопродуктів, рекультивація ґрунтів, захист річок та водозаборів від забруднення нафтопродуктами з одночасною локалізацією вогнищ забруднення.

Розпушування знижує дефіцит кисню та руйнує гідрофобну плівку поверхневих нафтових компонентів, покращує аерацію ґрунту. Вапнування або гіпсування застосовується для нейтралізації ґрунтової кислотності або лужності. При нафтовому забрудненні знижується кількість поглиненого кальцію та магнію, а внесення вапна покращує агрохімічні властивості ґрунтів та прискорює розкладання метанонафтенових структур. На ґрунтах, що мають показник рН сольової витяжки менше 5,4 проводиться вапнування, а при вмісті обмінного натрію у складі поглинаючого компонента ґрунту більше 10% потрібно гіпсування. Норми вапна та гіпсу слід розраховувати за рекомендаціями агрохімічних служб.

Для збільшення активності природної мікрофлори в ґрунт вносять мінеральні та органічні добрива. Наприклад, торф є найбільш доступним субстратом, запаси якого є досить великими, а витрати на видобуток порівняно низькі. У торф доцільно додавати азот та фосфор у вигляді добрив.

Застосовуються також рідкі рекультиванти (молочна сироватка, дріжджова компанія), які вносять через місяць після механічної обробки території. Полив ґрунту молочною сироваткою виготовляється з розрахунку 5л/м2. Потім вноситься гній за допомогою розкидачу. Норма внесення 3-5 кг/м2. Після цього проводиться заорювання гною відвальними плугами, розпушування культиватором або боронування. Оброблений грунт піддається витримці - 3 зимових та 2 літніх сезони - для надання первозданного стану.

Для отримання біопрепаратів використовують спеціальні бактерії, дріжджі, гриби. Отримують біомасу життєздатних клітин вуглеводневих мікроорганізмів з особливими фізико-біохімічними властивостями. Мікроорганізми утилізують нафту, створюють сприятливі умови для утворення органічних сполук гумусоподібного характеру, що впливають на ґрунтову родючість.

Нафтозабруднені ґрунти обробляють Acinetobacter sp., Alcalgenes sp., Pseudomonas sp., одночасно вносять розчини фосфорних та амонійних солей. Нафтопродукти на поверхні ґрунту знищують бактерії видів Actinomycor elegans та Geotrichum marinum. Використання Actinebacter sp. дає 80%-ний ефект очищення від ароматичних сполук через 5 тижнів. Для деструкції нафти та нафтопродуктів виділено штами галотолерантних та галофільних архебактерій. У разі високих температур можуть бути використані бактерії виду Bacillus albiaxialis. Бактерія роду Desulfobacterium здійснює деградацію саліцилату в умовах сульфатредукції. Streptomyces albiaxialis розкладає вуглеводні нафти при вмісті солі до 30%; ефективність при оптимальній температурі 28-30 ° С досягає 50%.

На рис.3 представлено блок-схему рекультиваційних заходів нафтозабруднених земель за допомогою біопрепаратів.

Мал. 3 – Блок-схема рекультиваційних заходів

рекультивація земля полігон відвал

Принцип організації системи біологічної очистки грунту дома забруднення (in situ) представлена на рис.4.

Мал. 4 - Схема процесу очищення ґрунту від нафтопродуктів із внесенням нафтоокислювальних мікроорганізмів

У таблиці 2 показано характеристику деяких біопрепаратів, що застосовуються для очищення нафтозабруднених земель.

Таблиця 2 – Характеристика деяких біопрепаратів деструкторів нафти

Препарат, ціна за кг	Чинний початок	Умови роботи	Норми витрати	Термін очищення оптим. умовах
Путідойл, (розробка ЗапСибНИГНИ, м. Тюмень),	Pseudomonas putida	t°С +10 - +35, концентрація забруднень у грунті трохи більше 10% при глибині проникнення трохи більше 15 див; у воді не вище за 20 г/л, товщина плівки нафти до 10 мм.	3-15 кг/га ґрунту, 3-5 г/м3 ґрунту, 2-8 г/м3 забрудн. ємності, 2-5 кг/га водної поверхні	1-2 міс, 2-3 тиж. на спец. майданчиках, 5-10 днів у ємності
Деворойл, (розробка ІНМІ РАН, м. Москва)	Асоціація бактерій і дріжджів, що включає ліпофільні та гідрофільні штами, з різним оптимумом рН і високою осмофільністю (до 120 г/л NaCl), повільнорослі та швидкорослі (Rhodococcus spp. - 3 штами, Alcaligencs sp., Jarrowia lipol.	t°С +5 - +40, рН 4,5-9,5 забруднення до 20 кг/м2 поверхні ґрунту; окислюють н-алкани С9-С30, ароматичні сполуки - фенол, крезол, пірокатехін та ін.	5-10 кг/га ґрунту, 1 кг/га поверхні водойми
Біодеструктор - Валентіс та ін.,	Acinetobacter Valentis	t°C +10 - +50, рН 6-8 концентрація забруднень не вище 20 кг/м2
Деградойл	Azotobacter vinelandii та ін.	t°C +10 -+35 забруднення до 20 г/кг ґрунту, широка субстратна специфічність	5-10 кг/га ґрунту
Олеоворин, Біоприн, (розробка ДержНДІ-Синтезбілок. м. Москва)	Acinetobacter oleovorum, дріжджі нар. Candida	t°C +3 - +45. рН 3,5-10. забруднення до 20 г/кг ґрунту	15 кг/га ґрунту, 10 кг/га поверхні води
Еконадін, 5-6 $/кг разом із торфом	Pseudomonas fluorescens на сфагновому торфі (близько 10 мг клітин на 1 г торфу)	вологість торфу трохи більше 10%	30-50 кг/100м2 ґрунту, 100-240 кг/м3 нафти	3-4 міс. у ґрунті, 2-4 тиж. з поверхні води
3,5-6 $/кг (з торфом), Фежел-Біо, (розробка ДНЦ прикладної мікробіології, п. Оболенськ Моск. обл.)	Pseudomonas sp. на модифікованому торфі, Acinetobacter sp, Мукобактеріум flavescens. асоціації мікроорганізмів у рідкому чи ліофілізованому вигляді	t°C не нижче +5, забрудненість до 25 г/кг	30-50 кг/100м2 ґрунту, 100 кг/м3 нафти	3-4 міс. у ґрунті, 1-2 міс. з поверхні води
Родарт (ВАТ «Біохіммаш»)	На основі монокультури	t°C 8-35, рН 3.5-10.0 з оптимумом 6.5-7.5, забруднення ґрунту до 20%

Є ще безліч біопрепаратів, призначених для деградації нафти. Наприклад, препарат «Альбіт» вносять у ґрунт спільно з висівом трав або після висіву в концентрації 1,5-3,5л на гектар (робочий розчин 100-300л/га). «Альбіт» за один вегетаційний сезон знижує забруднення ґрунту до 10 разів.

Нетоксичний біоагент «Файрзайм» включає зброжені ферменти і поживні речовини. Мікроорганізми швидко розмножуються та розкладають (з'їдають) нафтову пляму та інші забруднювачі з утворенням вуглекислого газу та води. Обробка ґрунтів проводиться водним розчином методом дощування (обприскування) поверхні ґрунту. Кількість концентрату залежить від глибини просочення нафтопродуктами ґрунту. Наприклад, для знищення просочення завтовшки 5см потрібно 50г на 1м2, 200см - 200г.

Для зачистки забрудненого майданчика застосовують біопрепарат «Мікроміцет» фірми «Біолант». Вже за місяць після обробки препаратом відзначається спороношення грибів, тобто. відбувається активна робота мікроорганізмів. Гідність методу - відсутність побічних ефектів від на навколишнє природне середовище.

Препарат «Путидойл» складається з нафтоокисних бактерій, мінеральних солей, залишків живильного середовища. Використовується для рекультивації земель та очищення поверхні водойм.

Біопрепарати серії «Біодеструктор», що виробляються в Росії, призначені для ліквідації забруднення нафтою і нафтопродуктами, конденсатом та іншими органічними сполуками ґрунту (поверхневих і нижніх шарів), вилучених ґрунтів, ґрунтових і стічних вод, а також технологічних ємностей (поверхностей). Біопрепарат відновлює єдиний цикл обміну речовин шляхом внесення масованих кількостей мікроорганізмів, що розкладають токсиканти.

Застосовуються препарати "Торнадо", "Гера", "Валентіс", "Лідер", "МАГ", що розкладають сиру нафту, бензин, олії, тваринні жири, пестициди, діоксини.

Для ліквідації забруднень нафтою грунтів та поверхневих вод, що включають водотоки, застосовуються бактеріальні препарати «Деворойл» (Інститут мікробіології РАН, Росія), «Бациспецин» (фірма «Новодекс»), «Дестройл», «Мультіс», «Піт Сорб» (Англ. ) та ін.

Для очищення та рекультивації забруднених нафтою та нафтопродуктами земель фірмою ЗАТ «ПОЛІІНФОРМ» розроблено та запатентовано комплексну біотехнологію «СОЙЛЕКС», що включає послідовне використання біопрепаратів різного цільового призначення. Технологія включає механічні, хімічні, сорбційні, мікробіологічні та інші методи видалення та деструкції нафтопродуктів.

За кордоном досить широко для локального очищення сильно забруднених ґрунтів та інших матеріалів використовується технологія "біовідновлення", яка є дуже ефективною, але дорогою. Суть цієї технології зводиться до того, що забруднений матеріал завантажується в біореактор, обладнаний паровою екстракцією, трубопроводами для підведення кисню (або повітря), поживних речовин та системами контролю рН та температури. Біологічне очищення можна комбінувати з фізичними методами, такими як екстракція пором або адсорбція на вугіллі для видалення летких сполук, або з хімічними методами для видалення токсичних компонентів або металів.

У разі міста, коли численні невеликі локальні розливи нафтопродуктів, безпосереднє використання біопрепаратів дома буває нераціонально. У цих випадках найбільш раціональний збір забрудненого ґрунту або породи шляхом зрізання з подальшим їх біологічним очищенням на спеціальних майданчиках.

На жаль, у Казахстані досі недостатньо уваги приділялося таким методам очищення. А ті небагато зарубіжних біопрепаратів, які використовуються, недостатньо ефективні, оскільки розроблені для районів, що за кліматичними та екологічними умовами різко відрізняються від нафтовидобувних регіонів Казахстану.

«Інститут мікробіології та вірусології» поставив за мету створити вітчизняні технології, які були б адаптовані саме до наших умов. Що не лише закономірно, але вигідніше як в економічному, так і екологічному плані. Тому в останні роки ми ведемо наукові дослідження щодо створення та застосування таких біопрепаратів.

Наукові співробітники інституту вже виділили та вивчили активні штами мікроорганізмів, здатні до ефективної утилізації нафти та нафтопродуктів. Створено унікальну колекцію штамів таких мікроорганізмів, адаптованих до ґрунтово-кліматичних умов нафтових родовищ Казахстану. На основі цих досліджень було розроблено та впроваджено у виробництво серію біопрепаратів «Бакойл-КZ». Розроблено та технологію їх застосування. Вже отримані патенти РК на штами, способи виробництва, на товарний знак. Видано сертифікати про походження продукції та відповідність продукції. Ефективність цього вітчизняного біопрепарату доведено на різних родовищах Мангістауської та Атирауської областей. Зокрема, підтверджено, що вони здатні протягом півтора-двох місяців руйнувати до 98% нафти, що міститься у ґрунті.

Інститутом вже укладено договори на постачання біопрепарату з низкою компаній для очищення понад 70 га нафтозабрудненого ґрунту у Західному Казахстані. Вітчизняні препарати, що доведено практикою, можуть використовуватися для доочищення ґрунтів у випадках, коли інші методи не справляються. Їх застосування відповідає всім відомим світовим стандартам та сприяє оздоровленню навколишнього середовища.

Є й інші біопрепарати, які у Казахстані. Одним з таких є «Нафтодеструктор-КазБіо», що виробляється в нашій країні з 2011р. Це новий високоефективний біологічний препарат на основі Rhodococcus erytropolis штам КД, призначений для очищення ґрунтів, земель, ґрунтів, шламів, водних поверхонь від нафтових забруднень. «Нафтодеструктор-КазБіо» являє собою концентрат живих бактерій, готових до застосування без попереднього пожвавлення або активізації і має високу активність окислення вуглеводнів різних класів.

«Нафтодеструктор-КазБіо» активно працює в діапазоні температур +5 - +400С. При негативних температурах мікроорганізми, що входять до складу препарату, не гинуть і відновлюють свою активність при настанні позитивних температур. У разі обробки нафтозабрудненої ділянки біопрепаратом під зиму, рано навесні після танення снігу одразу починається деструкція вуглеводнів, що фіксується візуально – поверхня обробленої ділянки стає коричневою, а поверхня ділянки, де препарат не застосовувався, залишається чорною.

Норма внесення препарату залежить від початкового рівня забруднення, а також умов вегетаційного періоду. При температурі повітря +20°С та зволоженні 60-70% ППВ розкладання вуглеводнів до СО2 та Н2О протікає значно інтенсивніше, при цьому дозу препарату можна знизити. За менш сприятливих умов (коливання температур від +5 до +40°С, нерегулярному зволоженні - посуха, дощі) рекомендуються такі норми, вказані у таблиці 3 .

Таким чином, порівнявши кілька методів рекультивації земель, забруднених нафтою та нафтопродуктами, можна виділити низку переваг біотехнології перед іншими варіантами:

екологічно чиста технологія, оскільки використовуються природні біологічні процеси життєдіяльності мікроорганізмів;

економічніше використовувати біопрепарати, тому що їх внесення у ґрунт не вимагає великої кількості, що знижує витрати на їх покупку;

займає відносно мала кількість часу відновлення ґрунту;

Республіка Казахстан, маючи великі запаси нафти і, відповідно, не менше проблем від наслідків нафтовидобутку, розробляє різні біопрепарати аборигенного складу мікроорганізмів, тим самим заощаджуючи на закупівлі зарубіжних препаратів, оскільки собівартість вітчизняних у 4-5 разів менша. Нашими вченими ведуться інтенсивні наукові дослідження з пошуку штамів-нафтодеструкторів та створення біотехнологій, заснованих на їх здатності використовувати складові нафти як джерела живлення.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

БІОЛОГІЧНАРЕКУЛЬТИВАЦІЯПОРУШЕНИХЗЕМІЛЬ

Вступ

Література

рекультивація земля грунт біологічний

Вступ

Рекультивація нашій країні сприймається як одне з найважливіших напрямів у охороні природних у тому числі земельних ресурсів.

Багато цінних угідь вибуває із-за виділення значних територій під об'єкти промисловості, інфраструктури міст. За всю історію людське суспільство втратило 200 млн. га природних угідь для аграрного використання. Наразі щорічно для несільськогосподарських потреб відводиться 5-7 мілі га, для індустріальних цілей вилучено близько 50 млн га, придатних для сільського господарства. На перспективу для несільськогосподарських користувачів потрібно 19 міл га, у тому числі 30% сільськогосподарських угідь. Найбільші масиви губляться під час будівництва гідроелектростанцій, торф'яних і гірничорудних технологіях, .

Площі таких земель у 100 разів перевищують власне площу, зайняту розробками. Надалі з сільськогосподарського обороту вилучатиметься ще більше земель, оскільки зростає видобуток вугілля та руди відкритим способом, будівництво залізниць та автомобільних доріг, аеродромів, сховищ, меліоративних систем тощо. Для забезпечення мінімальних потреб сільської місцевості в дорогах із твердим покриттям їх треба збудувати близько 400 тис. км.

Рекультивація земель займає важливе місце у системі заходів з охорони ґрунту та природного середовища в умовах інтенсивної господарської діяльності людини. Чим ширший розмах будівництва, освоєння нових районів, тим більше значення своєчасної та повноцінної рекультивації земель.

1. Загальні засади рекультивації порушених земель

Рекультивація земель – комплекс робіт, спрямованих на відновлення продуктивності та народогосподарської цінності порушених земель, а також на покращення умов довкілля. На діючих підприємствах, пов'язаних із порушенням земель, рекультиваційні роботи мають бути невід'ємною частиною технологічних процесів.

Напрями рекультивації: певне цільове використання рекультивованих земель у народному господарстві:

Сільсько-господарське - створення на порушених землях сільськогосподарських угідь (орних, сінокосів, пасовищ та ін.);

Лісогосподарське – створення лісових насаджень різного типу;

Рибогосподарське - виробництво зниженнях техногенного рельєфу рибничих водойм;

Водогосподарське - виробництво у зниженнях техногенного рельєфу водойм різного призначення;

Рекреаційне – створення на порушених землях об'єктів відпочинку;

Санітарно-гігієнічне, що передбачає біологічну або технічну консервацію порушених земель, що негативно впливають на навколишнє середовище, рекультивація яких для господарського використання економічно неефективна;

Будівельне - приведення порушених земель у стан, придатний для промислового та цивільного будівництва.

Технічний етап рекультивації - етап рекультивації земель, що включає їх підготовку для подальшого цільового використання у народному господарстві, .

Стадії технічного етапу рекультивації – Планування. Формування укосів. Зняття, транспортування та нанесення грунтів та потенційно родючих порід на рекультивовані землі. Будівництво доріг, гідротехнічних та меліоративних споруд та ін.

Основні типи порушених промисловістю земель:

1. Порушені землі гірничодобувної промисловості:

Промислові відвали, утворені під час видобутку залізняку;

Промислові відвали, утворені у видобутку мідної руди;

Промислові відвали, утворені у видобутку вугілля;

Глибокий (до 500 м) вугільний розріз.

2. Порушені землі підприємств переробної промисловості:

Золовідвали (шлаковідвали) теплових електростанцій, що працюють на високозольних вугіллях;

Шламосховища після збагачення залізняку і руд кольорових металів;

Відвали відходів ливарного виробництва.

Рекультивація проводиться у 3 етапи на територіях, порушених відкритими гірничими роботами:

ЕтапI- Підготовчий. Обстеження та типізація порушених територій, вивчення специфіки умов, визначення напряму рекультивації.

ЕтапII- Гірничотехнічний. Раціональне формування поверхні відвалів та кар'єрів.

ЕтапIII- Біологічна рекультивація. Сюди входить остаточне відновлення родючості та біологічної продуктивності порушених земель, створення сільськогосподарських та лісогосподарських угідь, розведення риби у водоймах, дичини у створених лісах, тобто, іншими словами, створення культурфітоценозів різного призначення.

2. Технології біологічної рекультивації

Біологічний етап рекультивації - етап рекультивації земель, що включає заходи щодо відновлення їх родючості після технічної рекультивації. До нього належить комплекс агротехнічних та фітомеліоративних заходів, спрямованих на відновлення флори та фауни.

Особливу цінність мають роботи з біологічної рекультивації у випадках, коли порушеними виявляються колишні сільськогосподарські угіддя.

Наметившиеся тенденції до скорочення площі ріллі, що припадає на душу населення при одночасному збільшенні його чисельності, ставить проблему збереження та відновлення земель для сільськогосподарських потреб до першочергових.

Не всі види вищих рослин можуть нормально зростати і розвиватися в умовах специфічного середовища субстратів промислових відвалів. Так, для встановлення асортименту видів, придатних для фітомеліорації золовідвалів, було випробувано понад 230 видів, а засолених червоних шламів - 160 видів, з яких визнано придатними для зазначеної мети відповідно 30 та 8. Так само специфічні за екологічними умовами та відвали, що виникають при відкритті видобутку корисних копалин.

Для заліснення відвалів доцільно використовувати оліготрофні види, тобто види маловимогливі до родючості ґрунту (наприклад, сосна звичайна, береза бородавчаста та ін.). Наявність симбіотичних відносин між деревними рослинами (сосна, модрина, берези) і мікоризоутворюючими грибами або між бобовими трав'янистими видами (конюшиною, люцерною, буркуном та ін) і бульбочковими бактеріями сприяє поліпшенню росту рослин у несприятливих умовах середовища.

Оліготрофність видів, а також їх посухостійкість та солестійкість є важливими характеристиками при виборі асортименту видів як лісової, так і сільськогосподарської рекультивації.

Потрібно враховувати і додатковий екологічний фактор – такий, як забруднення атмосфери промисловими викидами. У рослин відсутні якісь спеціальні механізми пристосування до таких факторів середовища, вони еволюційно не вироблені, оскільки бурхливе зростання видів забруднення та їх інтенсивності спостерігається у другій половині XX ст. Зазвичай, рослини, стійкі до дії одного забруднювача, уражаються іншими інгредієнтами промислових викидів. Відсутність рослин, комплексно стійких до забрудненої атмосфери, змушує індивідуально підходити до підбору асортименту видів даних умов.

Найбільший ефект біологічної рекультивації може бути отриманий при використанні видів широкої екологічної амплітуди, здатних у стислі терміни сформувати високопродуктивне рослинне співтовариство.

Крім розробки біологічних аспектів проблеми, виникає необхідність вирішення питань, що належать до галузі дослідно-агрономічних досліджень (норма висіву - 3-4-кратна, змішані або одновидові посіви, способи посівів та посадок, гідропосів тощо).

Гідропасів має певні переваги перед звичайним способом посіву, особливо при зміцненні відвалів і бортів кар'єрів від водної та вітрової ерозії, де можливості механізації робіт обмежені або дуже трудомісткі.

Сільськогосподарські угіддя на відвалах можуть створюватися двома способами:

На ґрунтах (субстратах), властивості яких покращуються шляхом покриття їх гумусованим шаром ґрунтів;

Безпосередньо на ґрунтах, складованих у відвали.

Грунти (субстрати) відвалів у своїй більшості малопридатні для росту і розвитку рослин, тобто ґрунти і субстрати відвалів не мають основну властивість ґрунтів - ефективну родючість.

В.В. Докучаєв писав, що слід розуміти під ґрунтом виключно ті денні та близькі до них горизонти гірських порід, все одно яких, які були більш-менш природно змінені взаємним впливом води, повітря та різного виду організмів – живих та мертвих. Де цієї умови немає, там немає і природних ґрунтів, а є або штучна суміш, або суто гірська порода.

Одним із найбільш поширених способів поліпшення ґрунтів (субстратів) для сільськогосподарського освоєння є так зване землевання, тобто нанесення на поверхню відвалів гумусованого шару ґрунту або придатних для вирощування рослин ґрунтів різної потужності. Так, ряд дослідників вважають, що цей шар має бути 0,5-1,0 м. На думку інших - 1,5-2,0 м. Можна уявити, скільки разів подорожчає гірничотехнічний етап рекультивації. Та й не скрізь можна знайти таку кількість родючого ґрунту для нанесення.

Експерименти довели, що у багатьох випадках буває достатньо 35-40 см. Але і за такого шару витрати значні. При токсичних породах (наприклад, сульфідсодержащих) землевання буває недостатньо. Потрібно екранувати ці ґрунти глинистими породами шаром 15-20 см для створення водоупору, щоб токсичні речовини не надходили до родючого шару. Ця потужність за умов промивного типу водного режиму достатня, за умов випотного необхідно її збільшення до 2-3 м.

Якщо підібрати відповідний асортимент культур і застосувати технологію внесення трьох норм NPK або мікробіологічного препарату (технологія ВНДІОСвугілля МУП СРСР, м. Перм), можна досягти хороших результатів без землевання або з мінімальним землеванням.

Наприклад, ВНДІОСвугілля в Кізелівському вугільному басейні в 1970-х рр. розробив та впровадив технологію прискореної біологічної рекультивації (Красавін, Хорошавін, Катаєва, 1982; 1985; 1988), яка передбачала:

1) нанесення на поверхню відвалів знешкоджених побутових опадів з мулових майданчиків міських очисних споруд - побутовий осад містить біогенні елементи (азот, фосфор, калій), необхідні для стартового розвитку мікрофлори, яка, внаслідок своєї життєдіяльності (метаболізму), стимулює вплив на зростання та розвиток вищих рослин;

2) внесення гумінового препарату, отриманого на основі використання вугільних відходів та культури мікроскопічних організмів;

3) посів суміші багаторічних трав: багаття безостого, буркунів – білого та жовтого.

Вибір вказаних рослин зумовлений такими факторами. Кострець характеризується високою біоекологічною стійкістю, має потужну кореневу систему, добре затримує вологу і стійкий до вимерзання; буркун обраний як рослина, що сприяє накопиченню азоту в ґрунтогрунтах.

У відвальний грунт вносяться мікроорганізми, які беруть участь у процесах перетворення азоту і фосфору, тобто переводять азот і фосфор із важкодоступних у доступні для рослин форми, а також сприяють руйнуванню мінералів і тим самим ґрунтоутворювальному процесу. У період сходів і кущіння ділянки, що рекультивуються, інокулюються комплексом мікроорганізмів, які утворюють і виділяють різні органічні речовини, амінокислоти і вітаміни, вкрай необхідні рослинам у період сходів і кущіння.

Ця прискорена рекультивація дала позитивний результат: рН середовища зріс з 2-3 до 7, вага сирої біомаси на дослідних ділянках з інокулятом становила 195,4 ц/га. Широке впровадження у практику даного способу дозволить підвищити родючість відвальної породи, у більш короткий термін створити на шахтних відвалах стійкі біогеоценози без нанесення родючого шару ґрунту.

Багаторічні трав'янисті рослини повинні вирощуватися з перших років після закінчення формування поверхні відвалів. Це підтверджено роботами німецьких, чеських та інших дослідників. Разом із формуванням значної фітомаси, підземна частина якої збагачує ґрунти перегноєм, багаторічні трави перешкоджають ерозії ґрунтів. Ця важлива властивість дозволяє використовувати багаторічні трави та при створенні рослинного покриву на укосах бортів кар'єрів.

3. Сільськогосподарський напрямок біологічної рекультивації

Сільськогосподарський напрямок біологічної рекультивації - створення на порушених землях сільськогосподарських угідь (орних, сіножатей, пасовищ та ін).

Серед найбільш стійких та перспективних рослин, які рекомендуються для посівів та посадок на відвалах господарсько цінні рослини: люцерна синьогібридна, еспарцет піщаний, конюшини біла та лучна тощо.

Гірничотехнічний етап рекультивації включає роботи з планування поверхні відвалів (створення рельєфу), нанесення родючого або потенційно родючого шару, внесення основного мінерального добрива.

Біологічний етап рекультивації включає посів багаторічних трав, посадку деревних і чагарникових видів, догляд за ними.

У ході тривалих досліджень було доведено можливість покращення властивостей субстратів за допомогою різних прийомів. Можливі такі основні прийоми збагачення поверхні відвалів необхідними зростання і розвитку рослин поживними речовинами.

1. Прийом землевання – нанесення на поверхню відвалів ґрунту, торфу чи потенційно родючого ґрунту, товщина шару яких може коливатися від 2-4 см (на золовідвалах) до 20-50 см і більше (на породних відвалах). При землеюванні поверхня відвалів може покриватися рівномірно по всій площі, так і смугами, причому смуги з покриттям шириною 6-10 м кожна чергуються з такими ж за розміром смугами без покриття. Обидва типи смуг розташовуються поперек панівного напрямку вітрів. Смуги з покриттям засіваються багаторічними травами, а також практикуються посадки дерев та чагарників. Такий спосіб покриття дає економію як посівного та посадкового матеріалу, так і покриття, що наноситься.

2. Внесення повного мінерального добрива (NРК) з урахуванням наявного вмісту поживних речовин у субстраті, що становить відвал, що ділиться на два етапи: восени вносяться фосфорні та калійні добрива з розрахунку 60-90 кг діючого початку на гектар; навесні внести азотні добрива - 90-120 кг/га з розрахунку 30-45 кг діючого початку на гектар.

3. Полив поверхні відвалів, зокрема золовідвалів, протягом вегетаційного періоду знешкодженими стічними водами (після їх проходження через очисні споруди). Полив слід проводити як до сівби, так і після, починаючи з 10-го дня після сівби, протягом усього вегетаційного періоду (з травня по вересень) з розрахунку 200-500 м3/га за один раз, узгоджуючи його з фазами розвитку рослин. Склад стічних вод, що застосовуються, повинен відповідати нормам санітарно-епідеміологічної служби за вмістом шкідливих речовин.

Передпосівна обробка підготовлених площ залежно від виду освоєння, властивостей субстрату може включати як безотвальное оранку з грунтоуглубителем, і дискування чи боронування важкими боронами в 2-4 сліду.

Насіння злакових трав не вимагає попередньої обробки, але для поліпшення схожості їх можна піддати повітряно-тепловому обігріву. Насіння бобових за правилами слід піддавати скарифікації. Але при посіві на відвалах цей прийом можна не проводити, тому що насіння, що не проросло в перший рік, поповнюють кількість рослин у наступні роки. Хороші результати дає обробка насіння бобових бактеріальними добривами, зокрема нітрагіном, з розрахунку 1 кг (2 пляшки) на рекомендовану гектарну норму висіву насіння.

Посів насіння проводиться або навесні - з 25 квітня до 15 травня або влітку - з 20 липня по 10 серпня, тобто в період випадання опадів. Посів насіння можна проводити як вручну, так і механізованим способом з подальшим боронуванням і прикочування гладким катком.

Дрібне насіння закладається на глибину 1-2 см, велике - 3-4 см.

Одночасно з посівом багаторічних трав слід проводити посадку дерев та чагарників, формуючи з них захисні смуги або невеликі колки, що сприятиме накопиченню снігу, зменшенню водної та вітрової ерозії поверхні відвалів. Для цього рекомендуються такі дерева і чагарники: тополя бальзамічна, яблуня дрібноплідна, осика, береза бородавчаста, береза пухнаста, верба козяча, верба п'ятитичинкова. американський, лох вузьколистий та ін. Можливе створення великоплощадних культурдендроценозів.

Посадку деревних та чагарникових видів на відвалах зазвичай проводять у ямки або траншеї з внесенням родючого ґрунту. Культурфітоценози, що формуються на відвалах шляхом посіву багаторічних трав вже на третій рік життя дають міцну дернину, зімкнутий травостій і придатні для сінокосіння. Урожайність сіна коливається від 10,5 до 26 ц/га (злаки); від 20 до 45,5 ц/га (бобові).

4. Лісогосподарський напрямок біологічної рекультивації

Лісова (лісогосподарська) рекультивація передбачає створення та вирощування лісових культур меліоративного, протиерозійного, полезахисного, ландшафтно-озеленювального, санітарно-гігієнічного, рекреаційного та інших призначень. Зрештою йдеться про конструювання штучного лісового біогеоценозу.

Першими роботами з лісової рекультивації в нашій країні слід вважати освоєння для лісогосподарських цілей торф'яних виробок на півночі та північному заході європейської частини, озеленення териконіків на Донбасі.

Одними з перших рекультиваційних районів на порушених промисловістю землях нашій країні стали Підмосковний гірничохімічний комбінат і лісопосадки Тульської області.

У лісорекультиваційній практиці необхідно повніше враховувати природне відновлення лісової рослинності на відвалах. У загальному плані рекультивації порушених гірничими роботами територій великого району доцільно ряд ділянок використовувати як ділянки для спортивного полювання, рибальства та місць проживання диких тварин. У таких випадках під час проведення рекультивації можна обмежитися заходами щодо сприяння природному відновленню лісів та подальшій реконструкції малоцінних молодняків. Часто з цією метою проводять розріджування дрібнолистих порід і посадку саджанців сосни та модрини майданчиками. Це так званий пасивний спосіб лісової рекультивації, на відміну активного способу - посадки лісокультур.

У південних районах країни під природне заростання доцільно залишати незручні ділянки нерозрівняних територій - круті схили, вузькі балки, де створюють ремізні насадження з плодових дерев і чагарників.

Вимоги до гірничотехнічного етапу рекультивації включають зняття родючого шару ґрунту, селективну виїмку порід розкриву, транспортування та використання для рекультивації родючого ґрунтового шару та потенційно родючих розкривних порід, формування рельєфу та структури поверхневих шарів, створення під'їздів.

Поверхневий шар служить основою для формування коренеживаного горизонту ділянки, що рекультивується. Під час проведення біологічної рекультивації увага звертається на поверхневий шар, якість якого визначає можливість створення рослинного покриву, трудомісткість меліоративних заходів. Склад і структура верхнього шару визначають види освоєння території, що рекультивується. Потужність цього шару для вирощування деревних і чагарникових рослин повинна становити не менше 1,5-2 м. гумусований обрій).

Ступінь біологічної придатності грунтів встановлюється на основі фізичних та хімічних властивостей порід розкривної товщі та за спостереженнями за природним заростанням відповідно. Практично виділяються три основні групи розкривних порід за ступенем придатності їх для біологічної рекультивації: придатні (родючі та потенційно-родючі), малопридатні, непридатні. Групи поділяються на підгрупи за фізичними та хімічними властивостями.

До непридатних за фізичними властивостями відносяться кам'янисті скельні породи. Непридатність порід за хімічними властивостями визначають, як правило, несприятлива реакція середовища (сильно кисла або лужна) і високий рівень засолення. Перша група складується у тимчасові відвали та використовується згодом для створення рекультиваційного шару. Друга група - основна частина гірської маси відвалів, для яких характерна мала кількість елементів живлення рослин, несприятливий механічний склад, але можливе використання для створення лісонасаджень. Третя група – переважно скельні породи.

Придатність порушених земель встановлюється на основі таких факторів:

Природних фізико-географічних умов: рельєфу, геології, ґрунту, клімату, рослинності, гідрології;

Господарських, соціально-економічних та санітарно-гігієнічних умов;

Технології та комплексної механізації гірничих робіт, терміну експлуатації кар'єру та стадії розвитку підприємства, на якому проектуються рекультиваційні роботи;

Економічної доцільності та соціального ефекту рекультивації.

Для покращення структури та якісного складу ґрунтосумішей рекультиваційного шару необхідний цілий комплекс заходів щодо їх меліорації.

Меліоративні заходи поділяють на групи:

Фізико-хімічні методи меліорації ґрунтосумішей;

Збагачення ґрунтів за допомогою внесення добрив та посіву сидератів;

Біологічні методи інтенсифікації зростання лісокультур шляхом введення до складу порід азотонакопичувачів.

Лісові культури на відвалах. Оптимальним вважається лісонасадження, де найбільш повно використана потенційна родючість ґрунту для зростання деревних порід, отримані найбільші запаси деревини, проявляються корисні властивості лісу: кліматорегулюючі, водоохоронні, ґрунтозахисні, санітарно-гігієнічні та ін.

У світовій лісорекультиваційній практиці склалася особлива форма ведення лісового господарства на промішених відвалах - створення попередніх меліоративних насаджень з невимогливих порід, що швидко ростуть, і поступова заміна їх насадженнями з більш цінних порід. Меліоративні породи - це вільха, акація біла, тополі. Існує тривимірне лісівництво - створення стійких екосистем, що замінюють менш продуктивну природну рослинність (великі лісосмуги, що перемежовуються з пасовищними угіддями).

Підбір порід будують за зональним географічним принципом, з урахуванням біологічної придатності грунтів.

Л. П. Баранник (1976) пропонує визначати такі показники біологічної стійкості лісових порід, як морозостійкість, посухостійкість, вимогливість до ґрунтової родючості, швидкість росту, меліоративні якості, і виражає ці властивості в балах (високі, середні, низькі і т.д. ).

Відповідно до біологічної характеристики виділяється група піонерних видів: модрина, сосна, береза, тополя, верба, вільха, акація. Токсичні породи з високою кислотністю переносять акація, береза, вільха, тополя, лох, обліпиха, сосна, верба, клен, осика, смородина, спірея, тамарис. А карбонатні лужні – сосна, акація, береза, клен, вільха, лох, обліпиха.

Порівняно великий вибір видів дозволяє створювати на відвалах складні за складом насадження різних типів та призначення – меліоративні, протиерозійні, водорегулюючі лісосмуги, ремізні, лісопаркові та масивні експлутаційні.

Меліоративний тип лісокультур для токсичних сульфідсодержащих грунтосумішей. Меліоративний тип лісових культур розробляється для вкрай несприятливих у біологічному відношенні відвалів, складених токсичними ґрунтосумішами. На них можна використовувати сосну, березу, тополю, вільху, акацію, але потрібна меліорація ґрунту. Ефективні екранування непридатних ділянок шаром суглинку або вапнування з глибоким розпушуванням та промиванням. Обов'язкова підготовка ґрунтосумішей за системою сидеральної пари та посіви буркуну. Необхідно вирощувати не чисто соснові лісонасадження, а змішані сосново-березові лісокультури з вільхою.

Таким чином, підбирати тип лісових культур потрібно з урахуванням розподілу ділянок ґрунтосумішей різного ступеня токсичності на поверхні відвалів.

На нетоксичних розкривних ґрунтах можна вирощувати лісові насадження різного цільового призначення: це лісопарки, експлутаційні, захисні, меліоративно-озеленювальні, підготовчі ремізні та інші насадження. Для всіх видів обов'язковим є виконання меліоративних та ґрунтозахисних функцій.

У всіх ґрунтово-кліматичних зонах на пухких ґрунтах легкого механічного складу без бур'янів можливе вирощування лісової культури без підготовки ґрунту. На ґрунтах важкого механічного складу з бур'янами суцільний спалах обов'язковий. Проектування та створення лісових культур має передувати агротехнічне обстеження та великомасштабне картування поверхні відвалів.

При підборі деревних і чагарникових порід та складанні проектів лісових культур перевагу слід віддавати змішаним насадженням, які, як правило, більш стійкі, ніж з однієї породи, повніше використовують ґрунтові та атмосферні ресурси середовища. До складу посадок бажано вводити до 30-50% чагарників.

Необхідно, однак, помітити, що обліпиху не слід змішувати з іншими деревами, оскільки вона дає на відвалах високу енергію росту і через 4-5 років витісняє всі інші види.

1. Сосни - 33%, модрини - 17%, чагарників - 50%;

2. Сосни – 33 %, берези – 33 %, чагарників – 33 %;

3. Модрини - 30%, берези - 25%, чагарників - 45%;

4. Берези – 50 %, чагарників – 50 %.

Остання схема призначена для несприятливих умов – на вітроударних та схилах південної експозиції, на вершинах відвалів.

На ділянках лісової рекультивації, призначених для створення відпочинкових зон і мають ландшафтне призначення, бажано куртинне змішування деревно-чагарникових порід, величина окремих куртин може досягати 0,1-0,3 га.

Розміщення саджанців на площі встановлюється в кожному конкретному випадку в залежності від біологічних властивостей порід, що висаджуються, лісопридатності грунту, призначення створюваних лісопосадок, особливостей рельєфу ділянки. Переважно рівномірний розподіл саджанців за площею (наприклад, 1 х 1 м або 1,0 х 1,2 м). В цьому випадку швидше відбувається змикання крон та закріплення поверхні відвалів. Однак у разі проведення механізованих робіт ширина міжрядь збільшується до 1,5-2 м, а в рядах відстань між рослинами відповідно скорочується до 0,5-0,7 м. Плодово-ягідні плантації обліпихи слід створювати з шириною міжрядь 2-2,5 м, висаджуючи на 1 га 2-2,5 тис. саджанців.

У більшості випадків догляду за лісопосадками на відвалах (прополювання та розпушування) не потрібно. Трав'яниста рослинність на свіжовідсипаних або нещодавно розрівнених відвалах практично відсутня. Якщо і з'являється бур'янів, то вона зазвичай не утворює густого травостою і не пригнічує деревну рослинність. І тільки у виняткових випадках, при великій густоті бур'янів, необхідно проводити прополювання лісових культур.

Розпушування потрібно на важких глинистих грунтах, де можливе утворення поверхні щільної кірки. На відвалах з аргілітів, алевролітів, пісковиків, що утворюють щебенисто-пластинчасті кам'янисті ґрунтосуміші, поверхневий шар породи зазвичай буває досить пухким.

Створювані на відвалах лісонасадження мають переважно захисне, санітарно-гігієнічне та рекреаційне значення, але можливе і лісогосподарське їх використання.

Література

1. Колесников Б.П., Пікалова Г.М. До питання про класифікацію промислових відвалів як компонентів техногенних ландшафтів // Рослини та промислове середовище. Свердловськ, 1974. С. 3-28.

2. Махнєв А.К., Чибрик Т.С., Трубіна М.Р., Лукіна Н.В. та ін. Екологічні основи та методи біологічної рекультивації золовідвалів теплових електростанцій на Уралі. Єкатеринбург: УРО РАН, 2002. 356 с.

3. Чибрик Т.С. Основи біологічної рекультивації.: Навч. допомога. Єкатеринбург: Вид-во Урал. ун-ту, 2002. 172 с.

4. Чибрик Т.С., Єлькін Ю.А. Формування фітоценозів на порушених промисловістю землях (біологічна рекультивація). Свердловськ: УрДУ, 1991. 220 с.

5. Голованов А.І., Зімін Ф.М., Козлов Д.В. та ін. Природооблаштування. Москва "КолосС", 2008. 551 с.

6. Сметанін В.І. Рекультивація та облаштування порушених земель.: Навчальний посібник. Москва: "КолосС", 2003. 94 с.

7. ГОСТ 17.5.1.03-86. Охорона природи. Землі. Класифікація розкривних та вміщуючих порід для біологічної рекультивації земель.

8. Зайцев Г.А. Лісова рекультивація. Москва: Лісова промисловість, 1997. 129 з.

9. Трифонова Н.В., Шкура В.М. Меліорація, рекультивація та охорона земель.: Термінологічний словник. Новочеркаськ: НДМА, 2007. 237 с.

10. Черемісінов А.Ю. та ін. Рекультивація порушених земель. Москва, 2000.

11. Поляков М.І. Рекультивація та охорона природи. Мінськ: Урожай, 1987. 176 с.

12. Рекультивація земель та землевання малопродуктивних угідь. Москва: ГІЗР, 1981. 120 с.

13. Науменко В.П. Забруднення ґрунтів та їх охорона.: навч. допомога. Новочеркаськ: НДМА, 1996. 125 с.

14. Горлов Д.В. Рекультивація земель кар'єрах. Москва: Надра, 1981. 260 с.

15. Голованов А.І., Зімін Ф.М., Сметанін В.І. Рекультивація порушених земель. Москва: "КолосС", 2009.

16. ГОСТ 17.5.1.01-83. Охорона природи. Рекультивація земель. Терміни та визначення.

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Визначення поняття рекультивації у тих зеленої хімії. Вивчення існуючих методів рекультивації природних середовищ для відновлення продуктивності та народногосподарської цінності забруднених земель, а також для покращення умов довкілля.

реферат, доданий 25.12.2017

Основні поняття та етапи рекультивації земель. Рекультивація полігонів твердих відходів. Схема процесу очищення ґрунту від нафтопродуктів із внесенням нафтоокисних мікроорганізмів. Рекультивація земель, забруднених важкими металами, відвалів.

контрольна робота , доданий 31.10.2016

Методика та технологія відновлення нафтозабруднених земель. Види та способи одержання біопрепаратів, їх показники. Ефективність технології рекультивації забруднених земель нафтою на основі аборигенних штамів розроблена ЗАТ НПС "Еліта-комплекс".

дипломна робота , доданий 18.07.2010

Технології рекультивації забруднених земель у нафтовому комплексі Жовтневого району, їхній сприятливий вплив на навколишнє природне середовище. Загальні відомості про Жовтневий район та організацію "ТНК - Нягань". Біотехнологія ліквідації шламових комор.

курсова робота , доданий 03.09.2010

Комплекс заходів, спрямованих на збереження, відтворення та раціональне використання природних ресурсів у межах територій, що зазнали техногенного впливу у зв'язку зі видобутком корисних копалин. Вибір напряму рекультивації земель.

презентація , доданий 17.10.2016

Проблема локальних забруднень ґрунту, пов'язаних із розливами нафти та нафтопродуктів. Зниження кількості мікроорганізмів у ґрунті як наслідок забруднення ґрунту нафтопродуктами. Згубний вплив забруднень на харчові ланцюги. Методи рекультивації земель.

презентація , доданий 16.05.2016

Токсична дія нафти на ґрунтову біоту. Зміна основних властивостей ґрунту при тривалому впливі на неї нафтопродуктів. Перспектива застосування біопрепаратів для прискорення процесів біодеградації нафтозабруднень. Етапи рекультивації земель.

курсова робота , доданий 09.04.2014

Характеристика Тюменського району Кліматична характеристика та географічне положення. Характеристика ґрунтового покриву. Характеристика рослинного та тваринного світу. Огляд заходів щодо рекультивації забрудненої важкими металами ділянки.

курсова робота , доданий 18.12.2014

Типи та види деградації приміських ґрунтів, оцінка ступеня деградації. Способи рекультивації забруднених ґрунтів. Характеристика м. Іжевська як джерела хімічного забруднення ґрунтів. Технологічні прийоми рекультивації ґрунтів, забруднених важкими металами.

курсова робота , доданий 11.06.2015

Характеристика забруднення атмосфери та водойм, аналіз стану здоров'я, захворюваності та смертності населення Кемеровської області. Проблема рекультивації техногенних земель, утилізації та знешкодження відходів, рослинного та тваринного світу Кузбасу.

Технічні заходи щодо рекультивації порушених земель поділяються на такі види:

Структурно-проективні: створення нових проектних поверхонь та форм рельєфу (профілювання, терасування, вертикальне планування), землевання, торфування, кольматаж, створення екранів, видалення непотрібної дерево-чагарникової рослинності, пнів, каміння, обробка купин;

Хімічні: вапнування, гіпсування, кислування, внесення сорбентів, органічних та мінеральних добрив;

Водні (гідротехнічні): осушення, зрошення, регулювання термінів за-

топлення поверхневими водами;

Теплотехнічні: мульчування, грядування, обігрів, застосування утеплювачів.

Практично завжди на порушених землях необхідне планування та землевання. Планування залежно від напрямку рекультивації, обсягів та відстані транспортування ґрунтового шару проводять по всій території (суцільна) або по окремих ділянках (часткова), її включають до складу робіт з терасування та викладання відкосів відвалів, кар'єрних виїмок, кавальєрів та насипів.

Суцільне планування (розрівнювання) виконується під час підготовки земель до сільськогосподарського використання та створення лісових масивів, часткове - під час підготовки земель до озеленення, створення захисних чи лісових водо-охоронних смуг, при благоустрої територій з метою рекреації чи надання порушеним землям естетичного вигляду з різноманіттям форм мікро- та мезорельєфа.

Планування насипів проводиться у два етапи: попереднє та остаточне через 2…3 роки з обов'язковим засівом поверхні насипу бобово-злаковими травами у проміжках між етапами.

Землювання – це нанесення ґрунтового шару на сплановану поверхню або внесення ґрунту (потенційно родючих порід) в інший ґрунт для покращення водно-фізичних, агрохімічних та теплових властивостей. В якості потенційно родючих порід використовують супіщані та суглі-

нисті грунти. Землювання особливо необхідне під час створення рекультиваційного шару на землях, непридатних за фізичними чи хімічними властивостями щодо біологічної рекультивації.

Залежно від площі та стану порушених земель технічна рекультивація може обмежуватися двома розглянутими способами або створенням великих інженерних систем з необхідним набором елементів керування потоками речовини. Для земель сільськогосподарського використання – це меліоративні системи, для рибогосподарського використання – це можуть бути ставкові системи, для лісогосподарського використання – це лісомеліоративні системи, для забруднених земель – інженерно-екологічні системи тощо. Ефективність таких систем залежить від рівня інженерного виконання та технології управління рухом мінеральних та органічних речовин у компонентах природи.

4.5. Біологічний етап рекультивації

p align="justify"> Для розробки ефективних способів біологічної рекультивації велике значення має вивчення процесів еволюції рослинного покриву в різних природних зонах і техногенних умовах. Формування рослинного покриву на відвалах розкривних порід йде дуже повільно - від 5 до 10 ... 15 років через складного рельєфу поверхні, що змінюється в часі, відвалу, бідності гірських порід поживними речовинами, нестійкості водного і теплового режимів.

На вироблених торф'яних кар'єрах за достатньої кількості вологи та поживних речовин рослинність з'являється вже в перший рік. Спочатку з'являються рідкісні рослини: мати-й-мачуха, костриця, зелений мох, кропива, осока. Через 2…3 роки утворюється суцільний трав'яний покрив: вівсяниця, кропива, осока, низка, очерет, хвощ, ситник, гусяча лапка, кислиця. Через 5…6 років поселяються деревно-чагарникові: вільха чорна, верба, калина, лоза, вільха сіра, клен, береза, осика, тополя.

Заростання порушених земель створює в молодих ґрунтах запас органічних речовин, який у результаті біохімічних процесів покращує поживний режим цих ґрунтів та сприяє утворенню стійкого рослинного покриву.

Швидкість ґрунтоутворення та формування ґрунтових горизонтів залежать від властивостей ґрунтоутворюючих порід, їх водного та теплового режимів, рельєфу, природно-кліматичних умов даного району, від видового складу рослинності та тривалості природного відновлення земель.

Відвали та насипи розкривних порід швидше заростають із північного та північно-західного боку, оскільки тут спостерігаються стійкий водний та тепловий режими. Південні схили, що зазнають найбільших перепадів температур і значної ерозії, покриваються рослинністю лише в нижніх частинах схилу, де накопичується змитий мілкозем.

На порушених землях, особливо у тих місцях, де цільове використання утруднено з організаційних, технологічних, соціальних і природно-кліматичних умов, необхідно прагнути, передусім, до стимулювання рослинного покриву. Для цієї мети можна використовувати приуроченість окремих видів рослин до певних типів і властивостей грунтів, ґрунтів і гірських порід. Такі рослини виявляються в ході ботанічного та видового аналізу рослинних зразків, взятих на порушених землях, і можуть бути рекомендовані як піонерні (попередні, авангардні) культури.

На землях, де проведення технічної рекультивації утруднене, або можливе повторне їх використання (наприклад: повторне використання відвалів, що містять породи з малою концентрацією рідкісних металів) створюють рослинний покрив розкиданням насіння травосумішей і чагарників, що дражують. Насіння рослин з урахуванням їхньої приуроченості до гірських пород розкидають літаком напровесні разом з невеликими дозами мінеральних добрив.

Якщо порушені землі призначені для сільськогосподарського використання, то загальний склад робіт біологічної рекультивації має бути таким:

Планування поверхні землі та нанесення на неї ґрунтового шару, особливо на субстрати, що містять малопридатні породи (заключні роботи технічної рекультивації);

Вирощування піонерних культур (однолітніх чи багаторічних) для активізації процесів ґрунтоутворення;

Введення спеціальних сівозмін для відновлення та формування ґрунтового шару;

Застосування прийомів ґрунтозахисного землеробства для підвищення родючості ґрунту та його стійкості проти ерозії та дефляції;

Моніторинг ґрунтів природоохоронними та санітарно-епідеміологічними службами.

За дослідженнями кафедри меліорації та рекультивації земель МГУП вирощування віковівсяної суміші на заплавних лугових ґрунтах, забруднених нафтопродуктами, прискорює процес розкладання вуглеводнів. Як показує досвід, найкращими піонерними культурами при проведенні сільськогосподарської рекультивації є бобові та бобово-злакові травосуміші, що мають високу фіторекультиваційну здатність порівняно з іншими рослинами.

У формуванні молодих ґрунтів при проведенні рекультивації для лісогосподарських цілей як піонерні використовують бобові, бобово-злакові трави, чагарники та деякі породи дерев. З деревно-чагарникової рослинності найбільше поширення як піонерні мають: акація біла, лох вузьколистий, обліпиха, акація жовта, смородина золотиста, береза бородавчаста, верба, вільха, тополя, черемха.

ерозії та дефляції, а завдяки листовому опаду та кореневим системам отримують великий приріст органічних речовин.

На землях, забруднених техногенними продуктами, головним завданням біологічної рекультивації є підвищення самоочищувальної здатності ґрунту. Вирішення цього завдання можливе за допомогою спільного функціонування технічних та біологічних систем, що оперують широким набором заходів, у тому числі з використанням спеціально вирощених мікроорганізмів.

Рекультивація (очищення) ґрунтів від техногенних продуктів за допомогою мікроорганізмів ґрунтується на деструктуванні (розкладанні) цих продуктів. На практиці цей спосіб застосовується для очищення ґрунтів, забруднених нафтою, нафтопродуктами та пестицидами. Технологія біодеструктування включає створення сприятливих водно-повітряних, теплових та поживних умов мікроорганізмам та регулярного контролю чисельності застосовуваної популяції. Тому ефективність такого виду рекультивації залежить від керованості регулюючих факторів та якості штамів.

4.5. Біологічний етап рекультивації

Організаційно-біологічна рекультивація проводиться у дві стадії. На першій вирощуються піонерні (попередні, авангардні) культури, які вміють адаптуватися в існуючих умовах і мають високу відновлювальну здатність. На другий – переходять до цільового використання. Землі, забруднені важкими металами, органічними речовинами або продуктами промислової переробки, на першій стадії піддають очищенню за допомогою сорбентів, рослин або мікроорганізмів (біодеструктур), а потім включають у господарське використання під жорстким контролем з боку санітарно-епідеміологічних служб.

Формування рослинного покриву на відвалах розкривних порід йде дуже повільно через складний рельєф поверхні відвалу, що змінюється в часі, бідності гірських порід поживними речовинами, нестійкості водного і теплового режимів. Тривалість природного формування рослинного покриву в лісовій та лісостеповій зоні характеризується трьома періодами:

У перші 5-6 років від початку утворення порушених земель з'являється мозаїчний незіткнений рослинний покрив, що складається з рослин з широким діапазоном толерантності;

У наступні 5…6 років формуються багатовидове співтовариство рослин (30…40 видів), у якому помітно виявляються зональні риси і складається багатоярусна структура біоценозів;

Після 10-12 років починає переважати диференціація видового складу, панування переходить до багаторічників, створюється стійкий рослинний покрив з вираженою ярусністю, добре простежується сезонна динаміка.

У складних умовах терміни формування рослинного покриву значно збільшуються, наприклад: на відвалах Підмосковного буровугільного басейну з великою часткою сульфідсодержащих порід до 20 років рослинний покрив знаходиться ще на початку другого періоду.

На піщаних кар'єрах у степовій зоні рослинність з'являється через 5...7 років, до 10...12 років може налічувати 5...10 видів найстійкіших рослин: умін піщаний, полин польовий, яструбка волосиста та ін.

На гравійних кар'єрах окремі рослини видно на 3…4 рік. Першими з них поселяються мати-й-мачуха, полин звичайний. До 5…6 років це вже 8…10 видів трав: вівсяниця овеча, яструбка волосиста, котяча лапка та ін. До 15 років налічується близько 30 видів: сон-трава, деревій звичайний, конюшина польова, їжака збірна, тонконіг луговий; з деревно-чагарникових рослин: сосна звичайна, верба.

умов даного району, від видового складу рослинності та тривалості природного відновлення земель.

На 25-річних суглинистих відвалах Підмосковного вугільного басейну під лісовим покривом швидкість ґрунтоутворення становить 2,4…3,6 мм/рік, під травами – 4 мм/рік. Там же на молодих 9-річних відвалах під травами – 6,7 мм/рік. На піщаних відвалах, порослих травою, швидкість ґрунтоутворення близька до швидкості лісу – 3,5мм/год.

Інтенсивне накопичення гумусу на порушених землях спостерігається в період від 5 до 20 років, далі швидкість ґрунтоутворення знижується, що обумовлюється стійкістю біогеохімічних процесів під певними угрупованнями рослин (рис. 2). В результаті цих процесів у конкретних природно-кліматичних зонах формуються молоді ґрунти близькі за генезою до зональних ґрунтів, але відрізняються від сучасних ґрунтів через ряд причин:

Процес формування ґрунтів – це дуже тривалий процес;

Порушені землі мають інші за генезою ґрунтоутворюючі породи;

Фактори ґрунтоутворення зазнали змін.

Тому на порушених землях, особливо в тих місцях, де цільове використання утруднене через організаційні, технологічні, соціальні та природно-кліматичні умови, необхідно прагнути, перш за все, до стимулювання рослинного покриву. Для цієї мети можна використовувати приуроченість окремих видів рослин до певних типів та властивостей ґрунтів, ґрунтів та гірських порід. Такі рослини виявляються в ході ботанічного та видового аналізу рослинних зразків, взятих на порушених землях, і можуть бути рекомендовані як піонерні (попередні, авангардні) культури.

Мал. 2.Накопичення гумусу, % у ґрунтах при заростанні відвалів Курської магнітної аномалії, що підстилають породи: 1 – суглинок; 2 - мело - мергель.

Приуроченість рослин до розкривних пород Курської магнітної аномалії (зона лісостепів) представлена таблиці 4.

На 24-річному відвалі Тишинського родовища поліметалевих руд, відсипаного серицито-хлорито-кварцовими породами, алевролітами, порфіритами, зустрічаються буркун білий і жовтий, синець звичайний, іван-чай, мишачий горошок, горець пташиний, линь безостий, вівсяниця, наземний вейник, мати-й-мачуха та ін., з деревно-чагарникових порід - береза бородавчаста, осика, тополя, клен, шипшина, бузина та ін.

Для створення рослинного покриву на землях, забруднених важкими металами, необхідно враховувати рекомендації таблиці 5, а за наявності у ґрунті миш'яку доцільно культивувати шипшину.

Таблиця 4. Видовий склад рослин, присвячений відвалам розкривних порід

Таблиця 5. Видовий склад рослин, присвячений землям, що містять надлишок солі важких металів

За допомогою рослин можна визначити переважний вміст окремих металів у ґрунті. Цю властивість рослин для цілей гірничої справи почали спеціально вивчати ще у XYI столітті. У 1763р. М.В. Ломоносов зазначав: «На горах, в яких руда та інші мінерали народяться, дерева, що ростуть, бувають зазвичай нездорові, тобто листя їх бліде, а самі низькі, кривлюваті і до досконалої старості своєї підсихають, а трава, що під жилами росте, буває зазвичай дрібніше і блідіша».

Здатність рослини приживатися використовується при рекультивації відвалів нетоксичних розкривних пород без попереднього нанесення ґрунтового шару. Для цього розробляється спеціальна технологія культивування рослин, наприклад:

Вирощування бобових трав протягом 3...4 років із заоранням на глибину 25...30 см;

Вирощування злаково-бобової травосуміші з внесенням невеликою дозою мінеральних добрив протягом 3...4 років з наступним заоранням трав на глибину 20...25 см;

Посів трав (вікоовсяна суміш, буркун) з наступним заорюванням.

Застосування такої технології на відвалах Курської магнітної аномалії дозволило створити у шарі 0…20 см запас гумусу 1.5 % та отримати врожай жита та ячменю близько 20 ц/га. Якщо порушені землі призначені для сільськогосподарського використання, то загальний склад робіт біологічної рекультивації має бути таким:

Вирощування піонерних культур (однолітніх чи багаторічних) для активізації процесів ґрунтоутворення;

Введення спеціальних сівозмін для відновлення та формування ґрунтового шару;

Моніторинг ґрунтів природоохоронними та санітарно-епідеміологічними службами.

Для організації сільськогосподарських угідь на відвалах, що містять мергелисті глини, за рекомендаціями Дніпропетровського СХІ, доцільно вирощувати як піонерну культуру укоснокормовий горох, а потім переходити до сівби ярих, наприклад: ячменю.

У Німеччині на відвалах буровугільних відвалів застосовуються сівозміни, що містять близько 70% бобових культур.

Рекультивація лісогосподарського призначення проводиться для створення на порушених землях лісових насаджень промислового, захисного, водорегулюючого, водоохоронного та рекреаційного призначення. Починається вона з підбору деревних та чагарникових рослин відповідно до придатності порушених земель для біологічної рекультивації та виходячи із природно-кліматичних умов. Наприклад, у степовій зоні для рекультивації відвалів, насипів, кар'єрних виїмок, створення захисних лісових смуг рекомендуються такі породи дерев і чагарників: в'яз, клен ясенелистий, акація біла, тополя чорна, дуб червоний, дуб черешковий, акація жовта, смородина золота , лох вузьколистий.

Найбільш ефективним прийомом біологічної рекультивації на порушених землях є створення багатовидового рослинного покриву за участю багаторічних трав та стійких порід чагарників та дерев. За такої багатоярусної структури порушені землі добре захищені від ерозії та дефляції, а завдяки листовому опаду та кореневим системам отримують великий приріст органічних речовин.

Рекультивація (очищення) ґрунтів від техногенних продуктів за допомогою мікроорганізмів ґрунтується на деструктуванні (розкладанні) цих продуктів протягом регламентованого часу. На практиці цей спосіб застосовується для очищення ґрунтів, забруднених нафтою, нафтопродуктами та пестицидами. Технологія біодеструктування включає створення сприятливих водно-повітряних, теплових та поживних умов мікроорганізмам та регулярного контролю чисельності застосовуваної популяції. Тому ефективність такого виду рекультивації залежить від керованості регулюючих факторів та якості штамів.