Восстановление земель. Успехи современного естествознания Восстановление нарушенных почв

Многими видами хозяйствования - строительством, добычей полезных ископаемых, ремонтными или изыскательскими работами - значительно разрушается почвенный покров, поэтому для его восстановления проводится рекультивация нарушенных земель. Для введения в оборот восстанавливается огромное количество плодородного слоя почвы специальными мероприятиями, о которых и будет рассказано в этой статье.

Словарь

Что такое нарушенные земли? Это те, которые утратили ценность в хозяйствовании или, более того, отрицательно влияют на окружающую среду из-за нарушенного почвенного покрова либо когда образуется техногенный рельеф после определённой производственной деятельности.

Что такое рекультивация земель? Это целый комплекс действий, которые направлены на восстановление народно-хозяйственной ценности опустошённых почв, на восстановление их продуктивности, на улучшение условий всей окружающей среды. Производится техническая и биологическая рекультивация нарушенных земель. Для этого их сначала нужно инвентаризовать - выявить, учесть и картографировать, определить площади и установить уровень качества.

Направления рекультивации нарушенных земель - восстановление их для того или иного целевого способа использования. Например, сельскохозяйственное направление предусматривает на нарушенных почвах создание новых сельскохозяйственных угодий.

Работы по снятию плодородного слоя, его транспортировке и нанесению нового - землевание. Оно даже малопродуктивные угодья и потенциально плодородные породы может значительно улучшить. Объектом рекультивации называется земельный участок с нарушенным плодородным слоем, который подлежит восстановлению. Верхняя часть почвенного покрова, гумусированная и снабжённая всеми благоприятными для растений физическими, химическими и агрохимическими свойствами, называется плодородным слоем.

Постановление

Очень актуальны в современных условиях действия по организации работы сельского хозяйства и восстановлению всех нарушенных земель. Территории, где рекультивация таких земель уже произошла, должны находиться под особым контролем.

Постановление Правительства РФ 1994 года определяет общие требования для выполнения работ по рекультивации повреждённого почвенного покрова. Они обязательны для всех юридических, должностных и физических лиц. Рекультивация нарушенных земель возвращает в строй рекреационные, лесохозяйственные и сельскохозяйственные угодья для дальнейшего использования по назначению. Для восстановления почв есть два этапа - биологический и технический.

Когда рекультивация нарушенных земель проходит технический этап, производится планировка, формируются откосы, снимается и наносится плодородный слой почвы, устраиваются мелиоративные и гидротехнические сооружения, захораниваются токсичные породы, удалённые вскрытием, организуются разнообразные работы для создания условий проведения второго этапа мероприятий.

Восстанавливает плодородие почвы биологическое вмешательство: агротехнические, фитомелиоративные мероприятия, улучшающие агрохимические, агрофизические, биохимические свойства, а также другие показатели плодородности.

Виды рекультивации

Нарушенных земель на планете неимоверно много. Рекультивация необходима во многих случаях. Так, требуется устранение последствий:

• разработки месторождений открытым способом или подземным;
• прокладки трубопроводов, проведения мелиоративных, строительных, лесозаготовительных и некоторых других работ, которые связаны с порчей почвенного покрова;
• ликвидации военных, промышленных, любых других сооружений и объектов;
• складирования или захоронения бытовых, промышленных или других отходов;
• ликвидации последствий загрязнения почв, когда условием восстановления является снятие плодородного верхнего слоя.

Нормы такого снятия устанавливает проект рекультивации нарушенных земель в зависимости от того, насколько упал уровень плодородия данного участка. Снятый слой почвы обычно тоже идёт в дело - рекультивируется, после чего улучшает малопродуктивные угодья.

Цели, не связанные с сельским или лесным хозяйствами, обычно не преследуются, поскольку это экономически невыгодно. Исключение составляют случаи, когда отсутствуют возможности использования снятого почвенного слоя для лесного фонда или улучшения земель для сельского хозяйства. На территории каждой области есть организации передачи или приёмки рекультивированных земель. Там же рассматриваются и другие вопросы, которые связаны с нарушением почвенных покровов и их восстановлением.

В состав Постоянных комиссий включаются землеустроительные, природоохранные, водохозяйственные, лесохозяйственные, сельскохозяйственные, архитектурно-строительные, санитарные, финансово-кредитные и многие другие органы, под чьим надзором проходят все этапы рекультивации нарушенных земель.

Документы

Приёмка (передача) всех рекультивированных земель должна осуществляться в течение одного месяца после подачи в Постоянную комиссию извещения о завершённых действиях по восстановлению почв. Проведение рекультивации нарушенных земель требует приложения к документам следующих материалов:

• Разрешение на проведение подобных работ (копии), то есть документ, удостоверяющий право пользования недрами и землёй.
• Копия плана землепользования, где нанесены границы всех восстановленных участков.
• Проект рекультивации нарушенных земель.
• Данные обследований - почвенных и других, которые необходимы для проведения подобных работ, связанных и с нарушением плодородного слоя, и с ликвидацией последствий этого.
• Рабочие чертежи - проектная документация на противоэрозийные, мелиоративные, гидротехнические и иные объекты, агротехнические, лесомелиоративные и другие мероприятия, которые были предусмотрены проектом.
• Материалы проверок, в которых отражено выполнение работ по восстановлению почв, информация о мерах, принятых для устранения выявленных нарушений.
• Сведения о порядке снятия, хранения, использования, передачи плодородного слоя, соответствующие документы, подтверждающие это.

Этот перечень бумаг в каждом случае дополняется и уточняется Постоянной комиссией. Изменения и дополнения продиктованы характером нарушения земель и их использования в дальнейшем.

Приёмка

Рекультивированные участки принимаются специальной комиссией с обязательным выездом на место. Ее утверждает председатель или заместитель Постоянной комиссии в десятидневный срок после подачи заявления юридическими или физическими лицами, сдающими земли.

Обычно в рабочей комиссии состоят представители муниципальных и государственных органов, заинтересованных в землепользовании, а также члены непосредственно Постоянной комиссии. Лица, сдающие и принимающие восстановленные территории, представители проектных и подрядных организаций, специалисты и эксперты тоже принимают участие в приёмке рекультивированных площадей. Порядок рекультивации нарушенных земель проверяется после рассмотрения всех положенных документов.

Загрязнение пестицидами

Пестициды - это неорганические и органические соединения, которые применяют в борьбе с болезнями и вредителями растений, с сорняками, а также чтобы ускорить созревание ряда культур, подвергающихся машинной уборке. Несмотря на то что на гектар вносится только около трёхсот граммов таких веществ, почвы с течением времени значительно засоряются, поэтому рано или поздно они подлежат обязательной рекультивации. Основная задача - активизировать процессы разложения остаточных форм вредных веществ. Направления рекультивации нарушенных земель могут быть самыми разными согласно проекту, предусматривающему процентные данные состава загрязнения почв.

Применяются биодеструкторы, разлагающие определённые соединения, почвы облучают ультрафиолетом, вносят удобрения - минеральные и органические, проводят агромелиоративные и агротехнические мероприятия. Для сокращения времени разложения пестицидов используются химические мелиоранты, которые образуют нетоксичные соединения, в почвы вносятся искусственные или природные сорбенты, известь. Потом в севооборот вводятся те культуры, которые способны усваивать вредные соединения и перерабатывать их: кукуруза, люпин, рапс. Таким образом почвы очищаются от атразина и линурона, а также многих других соединений.

Загрязнение нефтепродуктами

Учитывая критерии оценки состояния экологической обстановки, проводятся соответствующие мероприятия, прежде всего - техническая рекультивация нарушенных земель, после чего - биологическая. Есть три определённых уровня загрязнения почв: фоновый, повышенное и высокое загрязнение. Первый - до пятидесяти миллиграммов содержания нефтепродуктов на килограмм сухого грунта. Второй - до тысячи миллиграммов, третий - до пяти тысяч. Именно третий уровень предполагает назначение рекультивации как почвы, так и грунтовых вод. Второй уровень должен насторожить ответственных лиц, обязанных произвести мониторинг.

Организовывается разработка проекта рекультивации нарушенных земель, загрязнённых нефтью и её продуктами, по уравненной схеме. Первоначальные действия направляются на активизацию микроорганизмов в почве, чтобы они деструктировали углеводороды. Также почва рыхлится, в неё вносятся известь, гипс, высокие дозы минеральных и органических организмов, затем всё это перепахивается. Создаётся мульчированная поверхность, состоящая из питательных смесей, высеваются повышенные нормы нефтетолерантных культур. Выращиваются полевица белая, тимофеевка, красная овсяница, безостый кострец, многолетний люпин, восточная бекмания, канареечник, рогатый лядвенец, люцерна и клевер. Появившиеся на загрязнённой почве растения в корм животным идут под жёстким контролем, поскольку в них накапливаются канцерогены и ароматические полициклические углеводороды.

Экологическая система

Восстановление земель зависит от того, как составлен проект рекультивации нарушенных земель, а также в соответствии с уровнем чрезвычайности ситуации экологического бедствия. Это целый ряд мероприятий инженерной системы экологии. Нефтепродукты чрезвычайно подвижны в компонентах геосистемы. Если почвы засорялись длительно и образовались большие ареалы связанных и свободных нефтепродуктов в разделе зон аэрации и подземных вод, то борьба с ними предстоит нешуточная. Обычно такое происходит вблизи нефтебаз, складов топливных материалов и нефтеперерабатывающих заводов.

Инженерно-экологическая система должна реализовать задачи по удалению подвижных нефтепродуктов, защите рек, водозаборов, а также по рекультивации всех повреждённых почв. Очаги загрязнения должны быть локализованы. Основу инженерной системы экологии составляют сооружения: дамбы обвалования, стены в грунте, вертикальный и горизонтальный дренаж, нагнетательные и добывающие скважины. Хороши также многие другие мероприятия, которые предусматривает техническая рекультивация нарушенных земель.

Карьерные отвалы

Двадцать процентов общей площади территории горных предприятий отводится на карьерные отвалы, 13% - на хранилища отходов обогатительных фабрик, 5% - на отвалы и отходы шахт, а 3% - полностью непригодные земли из-за оседаний и провалов поверхности. Объём горных работ ежегодно увеличивается, и теперь примерно десять-пятнадцать гектаров каждый год уходит под отвалы. Нарушаются ландшафтные комплексы, почвенный покров. Инженерные коммуникации и их строительство тоже требуют значительных площадей. Рекультивация нарушенных горными работами земель в нашей стране проводится с 1959 года систематически.

Комплексные схемы восстановительных работ могут включать в себя широкий ряд мероприятий в зависимости от степени загрязнения и его химического состава. Например, такие:

• Первый год - рыхление для дегазации почвы и стимулирования всех биохимических процессов.
• Второй год - регулирование водного и питательного режимов почвы биодеструкторами.
• Третий год и все последующие - выращивание устойчивых культур до момента произрастания качественной продукции.

Высокий уровень загрязнения может заставить полностью сменить плодородный верхний слой почвы, который снимается и отправляется на переработку. Вскрышные породы, складируемые в виде насыпи (внешние отвалы, используются только в случае их радиоактивной чистоты и отсутствия токсичности.

Выемки и искусственно созданные полости рекультивируются в основном с использованием отходов потребления и производства, то есть являются, по сути, их захоронением, и это лицензируемый вид деятельности. Карьерные выемки и разного рода отвалы используются при добыче полезных ископаемых и строительных материалов открытым способом.

Этапы рекультивации

Это очень сложная многокомпонентная система мероприятий, тесно связанных между собой, структурированных уровнем решаемых задач и технологическим исполнением. Подготовительный этап - обоснование мероприятий с инвестиционной стороны и разработка рабочей документации. Этап технический - реализация проекта в инженерной его части.

Биологический - завершающий этап, включающий озеленение, биологическую очистку почвы, лесное строительство, фиторекультивационные и агромелиоративные мероприятия, которые направлены на полное восстановление почвообразовательных процессов. Первые два этапа могут проходить в течение долгого времени - до нескольких десятков лет, когда решаются сложные экологические задачи.

Рекультивация

Рекультивация (лат. re - приставка, обозначающая возобновление или повторность действия; cultivo - обрабатываю, возделываю) - комплекс работ по экологическому и экономическому восстановлению земель и водоёмов, плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось. Целью проведения рекультивации является улучшение условий окружающей среды, восстановление продуктивности нарушенных земель и водоёмов.

Причины возникновения нарушенных земель и водоёмов

Виды деятельности человека, в результате которых может возникать потребность в проведении рекультивации земель и водоёмов:

хозяйственная деятельность

добыча полезных ископаемых, особенно открытая разработка месторождений;

вырубка лесов;

возникновение свалок;

строительство городов;

создание гидросооружений и аналогичных объектов;

проведение военных испытаний, в том числе испытаний ядерного оружия.

Два основных этапа рекультивации]

Работы по рекультивации обычно имеют два основных этапа - технический и биологический. На техническом этапе проводится корректировка ландшафта (засыпка рвов, траншей, ям, впадин, провалов грунта, разравнивание и террасирование промышленных терриконов), создаются гидротехнические и мелиоративные сооружения, осуществляется захоронение токсичных отходов, производится нанесение плодородного слоя почвы. В результате осуществляются образование территории. На биологическом этапе проводятся агротехнические работы, целью которых является улучшение свойств почвы.

Направления рекультивации земель]

В зависимости от тех целей, которые ставятся при рекультивации земель, различают следующие направления рекультивации земель:

природоохранное направление;

рекреационное направление;

сельскохозяйственное направление;

растениеводческое направление;

сенокосно-пастбищное направление;

лесохозяйственное направление;

водохозяйственное направление.

Растения, используемые при рекультивации

Среди растений, используемых для повышения качества земель, в первую очередь можно назвать травянистых представителей семейства Бобовые, которые способны фиксировать атмосферный азот. К примеру, в Австралии для рекультивации территорий угольных шахт используется Клитория тройчатая (Clitoria ternatea). Ещё одно растение, активно применяемое при рекультивации земель, - Тополь чёрный (Populus nigra)

Рекультивация земель – комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды.

Нарушение земель – это процесс, происходящий при добыче полезных ископаемых, выполнении геологоразведочных, изыскательских, строительных и других работ и приводящий к нарушению почвенного покрова, гидрологического режима местности, образованию техногенного рельефа и другим качественным изменениям состояния земель.

Рекультивированные земли - это нарушенные земли, на которых восстановлена продуктивность, народнохозяйственная ценность и улучшены условия окружающей среды.

В рекультивации земель различают два этапа:

технический - подготовка земель для последующего целевого использования

биологический – восстановление плодородия, осуществляемое после технического этапа и включающее комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление исторически сложившейся совокупности флоры, фауны и микроорганизмов.

Проведение работ по рекультивации включает следующие стадии:

Проектно-изыскательские работы (почвенные и другие полевые обследования, лабораторные анализы, картографирование)

Определение характеристики очищаемого объекта: инженерно-геологические показатели, качественные и количественные показатели загрязнений, микробиологические и агрохимические показатели очищаемого грунта

Локализация загрязнений

Обваловка, применение сорбентов

Очистка территории от загрязнений

Механическая, сорбционная и микробиологическая очистка

Химический и микробиологический контроль процесса очистки

Приобретение плодородного слоя почвы (при необходимости)

Нанесение на рекультивируемые земли потенциально плодородных пород и плодородного слоя почвы

Ликвидация промышленных площадок, транспортных коммуникаций, электрических сетей, зданий и сооружений, других объектов (при необходимости)

Очистка рекультивируемой территории от производственных отходов

Устройство дренажной и водоотводящей сети для последующего использования рекультивированных земель (при необходимости)

Приобретение и посадка саженцев

Подготовка дна, обустройство карьерных и других выемок при создании в них водоемов (при необходимости)

Восстановление плодородия

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

Рекультивация земель - совокупность работ, направленных на восстановление народно-хозяйственной ценности нарушенных земель, а также улучшение состояния окружающей среды.

В настоящее время для устранения нарушенных территорий различных видов, ликвидации вредного воздействия экзогенных и техногенных процессов применяются разнообразные инженерно-строительные и другие специальные мероприятия, главными их которых являются:

 рекультивация (механическая и биологическая);

 мероприятия инженерной защиты территории;

 санация;

 техническая мелиорация.

При инженерной подготовке территории для целей жилищного строительства данные мероприятия используются в комплексе.

Методы рекультивации (в широком смысле слова) являются методами целенаправленного воздействия на компоненты природной Среды (в данном случае, на земельные ресурсы) с целью их изменения и обеспечения требуемых параметров для заданного целевого использования.

Рекультивация нарушенных земель осуществляется для восстановления их для сельскохозяйственных, лесохозяйственных, водохозяйственных, строительных, рекреационных, природоохранных и санитарно-оздоровительных целей.

Эколого-рекультивационные возможности и функции различных методов восстановления нарушенных территорий формируются в двух направлениях:

а) связанное с улучшением качества земельных ресурсов как части Среды обитания и жизнедеятельности человека в виде промышленных и гражданских сооружений;

б) применение методов, направленных на ликвидацию опасного химического или бактериологического загрязнения, способных вызвать неблагоприятные медико-биологические последствия.

В настоящее время в арсенале технического восстановления нарушенных территорий имеется много разработок и методов рекультивации, обеспечивающих требуемое для жилищного строительства качество земельных площадок.

Рекультивация для целей жилищного строительства, требующая обеспечения комфортных условий проживания населения, эффективного озеленения и восстановления плодородия почв, осуществляется последовательно в два этапа: технический и биологический.

Технический этап предусматривает планировку, формирование откосов, снятие и нанесение плодородного слоя почвы, устройство гидротехнических и мелиоративных сооружений, захоронение токсичных вскрышных пород, а также проведение других работ, создающих необходимые условия для дальнейшего использования рекультивированных земель по целевому назначению или для проведения мероприятий по восстановлению плодородия почв (биологический этап).

Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы.

Условия приведения нарушенных земель в состояние, пригодное для последующего использования, а также порядок снятия, хранения и дальнейшего применения плодородного слоя почвы, устанавливаются органами, предоставляющими земельные участки в пользование и дающими разрешение на проведение работ, связанных с нарушением почвенного покрова, на основе проектов рекультивации, получивших положительное заключение государственной экологической экспертизы.

Разработка проектов рекультивации осуществляется на основе действующих экологических, санитарно-гигиенических, строительных, водохозяйственных, лесохозяйственных и других нормативов и стандартов с учетом региональных природно-климатических условий и месторасположения нарушенного участка.

Мероприятия по инженерной защите территорий включают: уполаживание и террасирование склонов, удаление неустойчивых масс, регулирование поверхностного и подземного стока, применение удерживающих конструкций, противоэрозионные мероприятия, фитомелиорацию и т. п.

В зависимости от степени загрязнения территорий проводят различные мероприятия по санации почв.

При высокой и очень высокой степени загрязнения используются физические методы (удаление и захоронение загрязненных слоев почв, остекловывание, разубоживание), а также создаются искусственные геохимические барьеры вокруг загрязненных участков почв, препятствующие миграции в сопредельные среды.

При невысокой степени загрязнения территории используются различные химические методы (известкование кислых почв, гипсование щелочных почв, внесение минеральных или органических удобрений в отдельности или совместно, использование цеолитов, гумусовых препаратов и других поглотителей для снижения подвижности тяжелых металлов в почв) и биологические приемы (выращивание растений, слабо реагирующих на избыток тяжелых металлов в почве и не накапливающих его в количествах, токсичных для животных и человека; извлечение тяжелых металлов из почв с помощью микроорганизмов; культивирование растений, способных аккумулировать тяжелые металлы в больших количествах - фитомелиорантов - с последующим их удалением с территории переработкой или захоронением).

Современные методы санации почв предполагают также использование следующих видов работ: биоремедиацию, электрическую сепарацию, почвенную промывку, витрификацию.

Техническая мелиорация включает систему мероприятий по орошению, обводнению и осушению почв, тепловую мелиорацию, гидрогеохимическую мелиорацию (уплотнение и осушение грунтов), физико-геохимическую (физико-химическая), геотехническую (армирование грунтов или геосинтетика).

Процесс рекультивации свалок включает: полное удаление экологически опасных грунтов и замену их на экологически чистые грунты; дегазацию, демеркуризацию и дезактивацию грунтов; мероприятия по подавлению процессов метанообразования в грунтовой толще (аэрирование насыпных массивов, газовый дренаж, устройство газонепроницаемых экранов); устройство газозащитных сооружений (газодренажных траншей, скважин и экранов).

Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение

Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающей промышленности и может быть использовано для восстановления нарушенных земель в строительной, энергетической отраслях промышленности.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известен способ рекультивации земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых открытым способом, путем создания почвенного профиля укладкой в отвалы вскрышных потенциально плодородных пород лесса, глины и песка слоем мощностью не менее 2 м. На образованную поверхность наносят гумусированный слой почвы мощностью 50 см.

Недостатком известного способа является извлечение больших объемов почвы для создания плодородного слоя, что ведет к образованию нарушенных земель, росту трудозатрат, значительному увеличению стоимости рекультивационных работ.

Другой известный способ биологической рекультивации заключается в том, что перед нанесением гумусированного слоя, слой потенциально плодородных пород рыхлят на глубину вспашки и дополнительно вносят фосфогипс и навоз.

Недостатки данного способа - трудоемкость организации технических и биологических работ, возможность загрязнения грунтовых вод и водоемов.

Известен способ борьбы с овражной эрозией с использованием латекса и посевом многолетних трав в смеси с минеральными удобрениями.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Недостатки способа - техническая сложность осуществления, большие объемы земельных работ в том числе дополнительное возникновение нарушенных земель.

При описанной последовательности операций затруднительно получить сплошной растительный покров с хорошими противоэрозионными свойствами, так как посев семян многолетних трав после покрытия гребней и откосов латексом ведет к резкому снижению всхожести семян, находящихся на поверхности, незащищенных слоем субстрата. Ограничена возможность укоренения семян в экстремальных гидротермических условиях.

В качестве прототипа принят способ закрепления пылящей поверхности хвостохранилищ связующим составом и с уплотнением. В качестве связующего состава используют водный раствор сульфатного мыла.

Недостатки способа - незначительная долговременность покрытия и низкая биологическая продуктивность травостоя. Озимая рожь, выбранная в качестве покровной культуры, создает условия конкуренции с многолетними травами. Низкая биологическая продуктивность травостоя при отсутствии минеральных удобрений не создает необходимого агрофона для развития почвообразовательных процессов при восстановлении нарушенных земель.

Предлагаемый способ позволяет восстанавливать растительный покров на техногенно-нарушенных землях без нанесения плодородного слоя. Принципиально новая схема биологической рекультивации заключается в использовании полимерных материалов для создания защитных покрытий, устойчивых против водной и ветровой эрозии, происходит повышение биологической продуктивности травостоя при восстановлении нарушенных земель за счет увеличения долговременности покрытия, защиты корнеобитаемого слоя от антропогенных факторов и активизации почвообразовательных процессов. Заявляемый способ восстановления нарушенных земель обладает преимуществами перед прототипом, приведенными в табл. 1.

На основании проведенных исследований и эксплуатационного опыта в разных климатических зонах были разработаны агротехнические приемы выращивания трав при восстановлении растительного покрова нарушенных площадей.

Посев семян, внесение удобрений и прикатывание производят обычной сельскохозяйственной техникой. Минеральные удобрения вносят одновременно с посевом многолетних трав в норме N 100 , P 100 , K 100 . Многолетние травы высевают в норме 3-5 г/м 2 . Норма высева покровной культуры составляет для овса 6-9 г/м 2 , бобовых 4-7 г/м 2 . Создание защитного полимерного покрытия осуществляют нанесением на прикатанные после посева площади 3-7%-ных водных эмульсий латекса с расходом рабочих растворов 1,5-3,0 л/м 2 с помощью известных технических средств (поливальные машины, гидромониторы).

Изучение условий роста и развития трав и степени окультуренности нарушенных земель с растительным покровом, восстановленным данным методом, показало, что латексное покрытие способствует росту и развитию растений за счет повышения запаса влаги и стабилизации гидротермического режима в корнеобитаемом слое субстрата, что особенно важно в начале вегетационного периода. Так, амплитуда колебания экстремальных температур в течение вегетационного периода под латексным покрытием уменьшается на 1,5-3,6 о С. Влажность корнеобитаемого слоя увеличивается на 30-50%.

Полимерное покрытие нерастворимо в воде. В результате взаимодействия латексов с субстратом образуется водопрочная макроструктура. Устойчиво к перепаду сезонных (от -40 о С до +38 о С) и суточных (от -10 о С до +20 о С) температур, сохраняет фильтрационные свойства субстрата, нетоксично, биоразлагаемо. Защищает корнеобитаемый слой от антропогенных факторов, устойчиво к агрессивным средам.

Высокая водопрочность, вместе с тем высокая пористость покрытия, а точнее верхнего 1-2 см слоя субстрата, обработанного водными полимерными композициями, создают благоприятные условия для впитывания и фильтрации воды, а также для биофизических процессов в почве - аэрации и газообмена между почвенным и атмосферным воздухом. Все это способствует не только образованию дернины, но и формированию высоких урожаев трав. Полимерное покрытие на основе латексов и латексных композиций является долговременным покрытием, благодаря своей эластичности и способности к деформации без разрыва, сохраняет высокую противоэрозионную стойкость в течение нескольких лет (в условиях Севера - 5 лет и более).

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

В результате анализа данных микробиологических исследований (табл. 2) можно сделать вывод, что полимерное покрытие создает благоприятные условия для активизации микробиологических процессов, а следовательно и для процессов почвообразования. Сравнение двух схем рекультивации, одна из которых - рассматриваемый метод с посевом трав под полимерным покрытием, другая - традиционная биологическая рекультивация с посевом трав на торфе спустя 6 лет после закладки полигонов, показало, что по степени окультуренности площади с посевом трав под полимерным покрытием не уступают площадям, рекультивируемым традиционным методом.

В предлагаемом варианте численность большинства основных физиологических групп микроорганизмов больше по сравнению с традиционным методом. Усилились процессы минерализации, о чем свидетельствует увеличение микроорганизмов на крахмалоаммиачном агаре (КАА). Активизировались процессы разложения органического вещества, в 60 раз повысилось количество целлюлозоразлагающих микроорганизмов на среде Гетчинсона.

Стабилизация гидротермического режима, улучшение аэрации, структуры почвы, а также корневые выделения вновь созданного растительного покрова способствуют увеличению численности микроорганизмов. Увеличение численности микрофлоры способствует мобилизации потенциального плодородия субстрата, накоплению органического вещества и элементов питания в доступной для растений форме.

Усиливаются процессы деструкции загрязняющих веществ до безвредных соединений. Таким образом, предлагаемый способ восстановления растительного покрова нарушенных земель обеспечивает возможность осуществления процесса рекультивации созданием условий для ускоренного накопления элементов плодородия в нарушенном субстрате.

Новизна способа заключается в использовании нового вещества - концентратов латексных стоков, нормах расхода и концентраций водных эмульсий латексов, изменении последовательности операций (посев семян, прикатывание и обработка водной эмульсией латекса) изменение способа посева многолетних трав чередованием рядков с покровной культурой, использовании в качестве покровной культуры бобово-злаковой смеси, а также проведении подзимнего посева семян многолетних трав.

Использование в качестве реагента концентратов латексных стоков (КЛС) позволяет значительно снизить затраты на материалы и, следовательно, себестоимость работ по восстановлению растительного покрова нарушенных земель.

Предлагаемые нормы расхода обеспечивают создание равномерного, прочного, эластичного покрытия, сохраняющего свои свойства в течение длительного времени. Увеличение концентрации и нормы расхода латексов ведет к неоправданному удорожанию способа. Кроме того, при нанесении латексов происходит их частичная коагуляция, что значительно снижает эффективность способа.

Предложенная агротехника позволяет получить сплошной растительный покров, устойчивый к ветровой, водной и термоэрозии почв в первые годы после осуществления способа и использовать нарушенные земли в последующие годы в народном хозяйстве.

Возможности способа - высокая эффективность, технологичность и экономичность позволяют найти ему широкое применение.

П р и м е р 1. Нарушенные земли, подлежащие восстановлению, засевают многолетними травами и покровной культурой с одновременным внесением минеральных удобрений и прикатывают. Норма высева многолетних трав составляет 40 кг/га, а покровной культуры - 160 кг/га. Норма внесения удобрений составляет N 100 P 100 K 100 действующего вещества на 1 га. Внесение удобрений, посев и прикатывание производят серийной сельскохозяйственной техникой. После прикатывания на засеянную площадь наносят водную латексную эмульсию 5%-ной концентрации из расчета 1,5 л/м 2 . Нанесение реагента производят серийной поливальной техникой, например УМП-1 на базе БеЛАЗ 548А. Через 10-15 дней фиксируют появление всходов. Прочность на продавливание при данном технологическом режиме составляет > 18 кг/см 2 . Долговременность покрытия - 5 лет.

П р и м е р 2. Восстановление нарушенных земель осуществляют по примеру 1. Отличие состоит в том, что водную латексную эмульсию готовят 2%-ной концентрации и наносят из расчета 1 л на 1 м 2 . Прочностные характеристики при этом снижаются. Прочность на продавливание составляет 2 кг/см 2 . Покрытие отличается неравномерностью, данного количества реагента недостаточно для образования сплошного покрытия. Долговременность покрытия вследствие этого значительно меньше.

П р и м е р 3. Восстановление нарушенных площадей осуществляют по примеру 1. Отличие состоит в том, что водную латексную эмульсию готовят 9%-ной концентрации и наносят 3,5 л на 1 м 2 . Прочность на продавливание остается на прежнем уровне (>18 кг/см 2), расход реагента при этом значительно повышается, что экономически нецелесообразно. Таким образом, технологический режим для создания сплошного полимерного покрытия, обладающего хорошими прочностными характеристиками, лежит в интервале 3-7% при расходе 1,5-3,0 л/м 2 . Увеличение концентрации и расхода реагента приводит к неоправданному удорожанию метода, а снижение параметров ниже указанных - к ухудшению свойств покрытия.

П р и м е р 4. Восстановление растительного покрова нарушенных земель в импактной зоне комбината "Североникель" в условиях жесткой антропогенной нагрузки осуществляют по примеру 1. Для создания защитного полимерного покрытия используют 5% -ную водную эмульсию латекса с расходом 1,5 л/м 2 . Содержание тяжелых металлов в корнеобитаемом слое составляет: Ni 43 мг/100г почвы, Cu 24 мг/100г почвы. Урожайность зеленой массы многолетних трав составляет 86,5 ц/га.

П р и м е р 5 . Восстановление растительного покрова нарушенных земель, осуществляют по примеру 4. Отличие состоит в том, что засеянные площади не покрывают водной полимерной эмульсией. Содержание тяжелых металлов в корнеобитаемом слое составляет: Ni 177 мг/100г почвы, Cu 56 мг/100 г почвы. Урожайность зеленой массы многолетних трав на участке без защитного латексного покрытия составляет 49 ц/га. Таким образом, биологическая продуктивность травостоя на участке с полимерным покрытием в 1,8 раза выше в результате защиты корнеобитаемого слоя от антропогенных факторов по сравнению с участком без покрытия.

П р и м е р 6. Восстановление растительного покрова нарушенных земель осуществляют по примеру 1. Отличие состоит в том, что при посеве рядки с многолетними травами и покровной культурой чередуют. Урожайность биомассы многолетних трав на второй год жизни составляет при посеве с чередованием рядков многолетних трав и покровной культуры - 144 ц/га, а при посеве сплошным рядовым способом - 121 ц/га. Таким образом, условия произрастания многолетних трав в первый год жизни при чередовании рядков с покровной культурой лучше за счет большей освещенности всходов и отсутствия конкуренции с покровной культурой. Способ чередования рядков позволяет увеличить биологическую продуктивность многолетних трав во второй год жизни на 15-20% по сравнению со сплошным рядовым способом сева.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

П р и м е р 7. Восстановление растительного покрова осуществляют по примеру 6. Отличие состоит в том, что норма высева покровной культуры составляет 8,5 г/м 2 - овса, 6,5 г/м 2 - бобовых. Урожайность зеленой массы в первый год составляет 143 ц/га.

П р и м е р 8. Восстановление растительного покрова на нарушенных землях осуществляют по примеру 7. Норма высева покровной культуры составляет: овса - 5,5 г/м 2 , бобовых - 3,5 г/м 2 . Урожайность зеленой массы в первый год при такой норме высева покровной культуры составляет 93 ц/га.

П р и м е р 9. Восстановление растительного покрова осуществляют по примеру 8. Норма высева покровной культуры составляет: овса - 9,5 г/м 2 , бобовых - 7,5 г/м 2 . Урожайность зеленой массы в первый год составляет 146 ц/га. Количество растительного опада в первый год восстановления растительного покрова определяет интенсивность процессов разложения и минерализации органического вещества, влияющих на скорость гумусонакопления, что сказывается на количестве биомассы многолетних трав в последующие годы. Снижение нормы высева покровной культуры приводит к уменьшению биомассы в первый год, что отражается на урожайности многолетних трав в последующие годы. Уменьшение количества бобовых в покровной культуре снижает в последующие годы, т. к. отсутствие бобового компонента влияет на состав растительного опада, снижает обеспеченность субстрата азотом. Увеличение нормы высева покровной культуры экономически нецелесообразно. Таким образом, норма высева покровной культуры при посеве с чередованием рядков многолетних трав и покровной культуры составляет 6-9 г/м 2 - овса, 4-7 г/м 2 - бобовых.

П р и м е р 10. Восстановление нарушенных земель осуществляют по примеру 1. Отличие состоит в том, что посев многолетних трав производят под зиму. Покровную культуру при этом не высевают. Норма высева многолетних трав составляет 50 кг/га. Посевы многолетних трав при подзимнем севе дают более ранние всходы (на 10-12 дней раньше, чем при весеннем посеве) и хорошо развиваются. Полевая всхожесть на 6-10% выше при подзимнем посеве трав. Высота травостоя через 30 дней после появления всходов при подзимнем севе на 8-10 см выше, чем при весеннем севе.

П р и м е р 11. Восстановление нарушенных площадей осуществляют по примеру 1. Отличие состоит в том, что водную эмульсию полимера готовят не из латексов, а из отходов латексного производства пленкообразующих латексов - концентрированных латексных стоков (КЛС). Защитное полимерное покрытие, полученное на основе КЛС по прочности и долговременности не уступает латексному покрытию. Использование КЛС удешевляет метод и снижает объемы сбрасываемых отходов производства латексов.

Данная разработка доведена до проектного решения, имеет семилетний опыт эксплуатации на ПО "Апатит" Ассоциации "Агрохим" - для залужения хвостохранилищ. Регламенты на технологические процессы восстановления нарушенных земель включены в проект по обустройству газовых месторождений на Ямале (Тюменская область), где восстановление почвенно-растительного покрова является принципиальным вопросом при интенсивном развитии термоэрозионных процессов. Разработанная технология легла в основу "Комплексной программы по пылеподавлению в 30-километровой зоне ЧАЭС" с целью снижения радиоактивного пылепереноса при ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ, включающий обработку почвы связующим составом, посев многолетних трав и уплотнение поверхности почвы, отличающийся тем, что в качестве связующего используют 3-7%-ную водную эмульсию латекса в количестве 1,5-3,0 л/м 2 , а многолетние травы высевают в чистом виде или совместно с покровной культурой, одновременно с посевом вносят минеральные удобрения, причем обработку водной эмульсией латекса осуществляют после посева и уплотнения поверхности почвы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что многолетние травы и покровную культуру высевают сплошным рядовым способом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что многолетние травы и покровную культуру высевают рядовым способом с чередованием рядов.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве покровной культуры используют бобово-злаковую смесь при норме высева бобовых 4-7 г/м 2 и овса 6-9 г/м 2 .

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обработки используют концентрат латексных стоков производства пленкообразующих латексов.

Имя изобретателя: Месяц С.П., Калацкая М.Н., Кириллова Л.А., Сентябрева И.А.
Имя патентообладателя: Горный институт Кольского научного центра РАН
Дата начала отсчета действия патента: 10.07.1992

Во многих странах мира накоплен большой положительный опыт рекультивации нарушенных земель. Однако проблему восстановления экологических систем до сих пор нельзя считать решенной. Более того, острота проблемы из года в год возрастает, так как масштабы нарушений земель увеличиваются (при добыче полезных ископаемых, земляных работах и др.).

Нарушенные земли - «раны» биосферы. Экосистемные «раны» вполне сопоставимы с ранами организма. Изменения биогеоценоза как сверхорганизма во многом зависят от выраженности нанесенной ему «травмы», т. е. от обширности и глубины нарушений земель. При небольших «травмах» возможно самовосстановление биогеоценоза. При обширных нарушениях земель биогеоценоз необходимо «лечить», иначе он погибнет.

Рекультивация нарушенных земель и восстановление их плодородия - древнее занятие земледельцев. Люди научились превращать нарушенные земли в экологически полезные территории, в том числе сельскохозяйственные угодья. На местах нарушенных земель создают аграрные и промышленные предприятия, водоемы разного пользования, лесонасаждения, рекреационные зоны, реже - сельскохозяйственные угодья для производства продуктов растениеводства и животноводства.

Земли, предназначенные для производства продовольственного сырья и пищевых продуктов, должны подвергаться экологической экспертизе. Экологическая чистота геохимической пищевой цепи во вновь сконструированных биогеоценозах аграрного ландшафта - основное условие получения сельскохозяйственной продукции высокого качества.

Проблемы, связанные с засолением почв, их подтоплением и заболачиванием, находятся в центре внимания ученых %и общественности. В научном обосновании и в практической реализации задач, связанных с устранением засоления почв и заболачивания территорий, сделано очень много. Но и эту проблему решить окончательно еще не удалось.

Борьба с эрозией почв - одно из необходимых условий восстановления их плодородия. Учеными разработаны эффективные методы борьбы с ветровой и водной эрозией, оврагообразованием. Создана специализированная противоэрозионная техника (плоскорезы, щелеватели и др.), разработана противоэрозионная технология обработки почв в зависимости от их физико-химических свойств, природно-климатических условий местности и ряда других факторов. Широкое признание получила принципиально новая система обработки почв, предложенная академиком Т. С. Мальцевым для районов Зауралья и Западной Сибири. В Алтайском крае успешно внедрена почвозащитная система земледелия академика А. И. Бараева, разработанная для зон ветровой эрозии почв.

В нашей стране и за рубежом накоплен большой положительный опыт мелиорации земель - системы организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на улучшение почвенных, микроклиматических и гидрологических условий в целях повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества растениеводческой продукции. Яркими примерами эффективности мелиорации в сельском хозяйстве могут служить Каменная степь в России, Колхида в Грузии.

Под руководством известного русского почвоведа В. В. Докучаева в Каменной степи Воронежской области в конце прошлого века были проведены лесомелиоративные работы. Докучаевские лесные полосы до сих пор оказывают благоприятное влияние на аграрные ландшафты и их компоненты: поля, сады, огороды, пастбища, животноводческие фермы и комплексы, служат надежным помощником в борьбе с засухой.

Расположенные здесь хозяйства при любых погодных условиях производят высококачественное продовольственное сырье и пищевые продукты растительного и животного происхождения.

Другой пример - Колхида. Здесь влажный климат, заболоченная местность. И эта неблагополучная по природно-климатическим услбвиям территория Западной Грузии была превращена в плодородные поля, сады и плантации субтропических культур. Колхида - производитель высококачественного продовольственного сырья и пищевых продуктов.

Охрана сельскохозяйственных экосистем от загрязнений - одно из важнейших условий производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции. Охрану агросферы от загрязнений проводят на разных уровнях ее организации: ландшафтном, биогеоценотическом, организменном. Природоохранные санитарно-гигиенические мероприятия, проводимые на ландшафтном уровне, предполагают охрану от загрязнения аграрного ландшафта, на биогеоценотическом - биогеоценозов аграрных, пастбищных, ферменных, на организменном - защиту внутренней среды индивида, бионта (т. е. растения или животного).

Охрана растений и животных от загрязнений на организменном уровне. С точки зрения эндоэкологии большой интерес представляет охрана от загрязнений внутренней (внутриорганизменной) среды. Охране внутренней среды организма от загрязнений много внимания уделяют патологи, токсикологи, фармакологи и терапевты, специалисты других профилей.

Охрана внутренней среды организма от химических загрязнений. Зкологи-фитопатоїюги, экологи-ветврачи обратили внимание на проблему охраны от загрязнений внутренней среды организма растений и животных как необходимого мероприятия при производстве экологически чистой фитомассы и зоомассы, используемой человеком в качестве продовольственного сырья или пищевых продуктов. Как специалисты- лечебники они пришли к выводу о необходимости проведения мероприятий по охране внутренней (внутриорганизменной) среды культивируемых растений и сельскохозяйственных животных от загрязнений средствами их минерального питания, стимуляции роста и развития, лечебно-профилактическими фармакологическими препаратами и пестицидами, используемыми в фитопатологии и ветеринарии для уничтожения возбудителей болезней (патогенных микроорганизмов) и вредителей (насекомых-фитофагов и др.). Так, например, ограничение в применении минеральных азотных удобрений приводит к снижению концентрации нитратов в тканях кормовых растений и, следовательно, способствует предупреждению нитратного токсикоза у крупного рогатого скота и травоядных животных других видов.

Важное значение имеет замена «химических» лекарств нехимическими. Использование массажа, гидротерапии, других подобных методов лечения и профилактики болезней животных не приводит к возникновению побочной экологической проблемы загрязнения продовольственного сырья и пищевых продуктов, снижения их качества. Например, каломель как лекарственное средство при терапии лошадей, больных атонией и завалом толстых кишок (копростазом), может быть заменен водой - (гидротерапией в форме клизм), массажем брюшной стенки и прогулками животного на свежем воздухе. Вода, массаж и моцион - экологически чистые методы лечения, так как они не загрязняют «внутриорганизмен- ную» среду лошади и, следовательно, не оказывают отрицательного влияния на качество конины и кумыса. Опасность лекарственного загрязнения продовольственного сырья и пищевых продуктов животного происхождения не возникает при использовании в ветеринарной практике аутогемотерапии, серотерапии, лактотерапии, диетотерапии с включением в диету больных животных моркови, других богатых витаминами растений, физических методов лечения и профилактики болезней (ультрафиолетовые и длинноволновые лучи,электротоки).

Следовательно, использование экологических методов защиты растений и животных от заболеваний имеет важное санитарно-гигиеническое и экономическое значение в решении проблем, связанных с производством сельскохозяйственной продукции высокого качества.

Очистка организма крупного рогатого скота от засорений мусором. Загрязнение среды мусором - причина вспышек энзоотий травматического ретикули- та и перикардита крупного рогатого скота. Травматический ретику- лит (и перикардит) относят к разряду кормового травматизма. Возникновение болезни связано с поеданием животными корма, загрязненного кусками проволоки, гвоздями, другими остроконечными предметами. Остроконечное тело, попавшее в преджелудки, может травмировать сетку. Под влиянием судорожных сокращений сетки оно вонзается в стенку органа, перфорирует ее и перемещается в брюшную полость. Мигрируя в организме, инородное тело может повредить диафрагму, сердце, вызвать гнойно-гнилостное воспаление перикарда и других органов.

В ветеринарной практике используют метод очистки содержимого преджелудков от ферромагнитных инородных тел. Для этого используют специальные устройства - зонды с магнитной головкой. Магнит притягивает находящиеся в преджелудках ферромагнитные тела и фиксирует их на своей поверхности. С помощью магнита, извлекаемого из пищеварительного тракта в процессе зондирования, преджелудки очищаются от ферромагнитных загрязнителей.

Целью «магнитного» зондирования крупного рогатого скота является профилактика травматического ретикулита и перикардита-тяжелых заболеваний, нередко заканчивающихся летально. Защита животных от заболеваний травматическим ретикулитом и перикардитом входит в систему мероприятий по производству говядины и молока высокого качества.

Ландшафтный уровень токсиколого-ги- гиенических мер по охране среды от загрязнений. Охрана аграрных ландшафтов от загрязнений предусматривает систему мероприятий, направленных на повышение экологической безопасности двигателей внутреннего сгорания в различных устройствах, особенно на автомобилях, тракторах; совершенствование сооружений по очистке отходов производств; разработку и внедрение безотходных технологий; снижение масштабов использования пестицидов, особенно ксенобиотиков.

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания в целях повышения их экологической чистоты. Один из главных потребителей углеводородного и минерального топлива - сельское хозяйство При сжигании топлива среда загрязняется выбросами С02, другими соединениями. Для снижения токсичности выхлопных газов автомобилей, тракторов, другой сельскохозяйственной техники, функционирующей с помощью двигателей внутреннего сгорания, рекомендуется совершенствовать конструкцию карбюраторов, в которых регулятор разряжения способен снижать выброс токсичных веществ; переводить автомобили на газообразное топливо, в частности на сжиженный газ. Перспективно использование в качестве топлива водорода, при сжигании которого отходом является чистая вода; глушители заменять нейтрализаторами для катализации выхлопных газов.

Ведется поиск экологически чистых транспортных средств. Перспективны, по-видимому, электромобили - бездымные и бесшумные транспортные средства. Однако вопрос использования электромобилей как экологически чистого транспорта пока нельзя считать полностью решенным.

Охрана природной среды от загрязнений отходами предприятий. В производстве высококачественных и безопасных продуктов растениеводства и животноводства большое значение имеет охрана аграрных ландшафтов от загрязнений газообразными, жидкими и твердыми отходами промышленных и сельскохозяйственных производств. Методы очистки, применяемые в очистных устройствах (сооружениях), различны. Выбор способов охраны природы от загрязнений зависит от особенностей загрязнителя, типа производства (предприятия) и от экологических условий, сложившихся в аграрном ландшафте и его окружении.

При очистке сточных вод используют механические, физикохимические и биологические методы. С помощью метода механической очистки из стоков удаляют механические примеси. Грубо- дисперсные частицы улавливают решетками и ситами, нефть - нефтеловушками, масла - маслоуловителями. Механическая очистка позволяет удалить из стоков до 60-95 % примесей.

Метод физико-химической очистки состоит в удалении загрязнителей с помощью химических реагентов, вступающих с ними в реакцию и способствующих их выпадению в осадок. В качестве адсорбентов используют глину, торф, активированный уголь. Воду для обезвреживания хлорируют. Хлор действует антимикробно, разрушает поверхностно-активные вещества (ПАВ), канцероген безопирен, связывает аммиак и является дезодорантом. Очистка стоков от нерастворимых загрязняющих веществ с помощью физико-химического метода достигает 95 %.

Биологический метод очистки стоков основан на минерализации органических веществ - загрязнителей микроорганизмами- редуцентами. В разложении органических веществ принимают участие бактерии, простейшие, клещи, личинки мух, черви и другие организмы, составляющие биоценоз очистных сооружений. Биологической очистке подвергаются стоки животноводческих комплексов. Очистка стоков в аэротенках достаточно эффективна (90-95 %). Однако начальная концентрация органических веществ даже в очищенных сточных водах превышает допустимый уровень и не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям для сброса их в открытые водоемы.

Защита вод от загрязнений осуществляется при естественных процессах самоочищения в биологических прудах. В них, как отмечают Ю. И. Ворошилов и Т. С. Мальцман, достигается высокое качество очистки при простых и дешевых способах эксплуатации. Недостаток биологических прудов - сезонность их «работы». В зимний период процессы самоочищения затухают и пруды служат лишь в качестве промежуточных накопителей сточных вод. Поэтому «работу» биологических прудов целесообразно сочетать с использованием полей орошения.

На пастбищах, орошаемых стоками, выпас животных возможен только после токсиколого-гигиенических исследований травостоя и мест водопоя. Технология очистки сточных вод совершенствуется - созданы установки, превращающие стоки в воду «родниковой» чистоты. Но подобные очистные устройства из-за большой дороговизны не нашли еще широкого применения. Разрабатываются очистные сооружения, функционирующие по замкнутому циклу; они позволяют не только не загрязнять среду, но и экономно расходовать воду.

Остро стоит проблема охраны среды от газообразных выбросов промышленных предприятий. Природоохранная работа заключается в замене старых, малоэффективных систем очистки новыми, более эффективными. Разработаны очистители, которые улавливают 98-99 % большинства видов дыма, сажи, газов, загрязняющих атмосферу. В окрестностях многих заводов, где установлены электрофильтры, воздух стал чище.

Технология работы устройств, предназначенных для очистки выбросов и стоков, позволяет не только предохранять среду от вредных загрязнений, но и извлекать из отходов ценные продукты.

Например, улавливание цемента позволило не создавать несколько новых цементных заводов и, следовательно, получить не только положительный экологический и санитарно-гигиенический результат, но и существенный экономический эффект.

Безотходные технологии, их роль в охране аграрных ландшафтов от загрязнений. Идея о безотходных технологиях на предприятиях народного хозяйства впервые была выдвинута русскими учеными Н. Н. Семеновым и И. В. Петряновым (Петряновым-Соколовым). В 1968 г. И. В. Петрянов сформулировал положение о необходимости перспективного проектирования технологий, которые обеспечивали бы максимальную или даже практически полную утилизацию всех от- ходов. Речь идет о том, чтобы не просто очищать ненужные сточные воды и газовые выбросы, а не допускать их появления, снова и снова вовлекая отходы в производство для получения традиционных и новых полезных человеку продуктов.

Перед учеными и работниками народного хозяйства поставлена задача создания экологически чистых «бессточных» и «бесструб- ных» предприятий. Проблема эта сложна, но разрешима, так как в природе нет отходов, которые в дальнейшем нельзя где-нибудь использовать. Любые жидкие, твердые или газообразные отходы - это химические соединения, которые в той или иной форме могут быть использованы человеком.

Еще в конце прошлого века великий химик Д. И. Менделеев говорил о важности и необходимости хозяйственного использования «отбросов» производства или потребления (в то время термин «отходы» еще не существовал).

Зарождение и развитие экологической концепции о безотходной технологии - яркое свидетельство заслуг отечественных ученых в постановке и развитии научных проблем, повлиявших на судьбу цивилизации.

Как и все новое, концепция Н. Н. Семенова и И. В. Петрянова о безотходной технологии научной общественностью не была принята сразу. Многим ученым она казалась недостаточно убедительной. Однако период настороженного отношения к идее был непродолжительным. Относительно быстро концепция безотходной технологии и отражающая ее соответствующая терминология вошли в научный обиход и получили право гражданства. Термин «безотходная технология» был употреблен в 1975 г. в Большой Советской Энциклопедии. Идея о безотходной технологии получила признание не только в нашей стране, но и во всем мире.

Теоретические, прикладные и экономические проблемы развития безотходной технологии впервые были глубоко и всесторонне проанализированы на Международном симпозиуме стран СЭВ и СФРЮ в 1976 г. в Дрездене. В 1979 г. в Женеве собралось Общеевропейское совещание по сотрудничеству в области охраны окружающей среды. На нем была принята Декларация о малоотходной и безотходной технологиях и использовании отходов. Страны, подписавшие декларацию, обязались охранять окружающую среду, рационально использовать природные ресурсы. В декларации подчеркивалась необходимость государственного поощрения малоотходной и безотходной технологий и использования отходов как вторичных ресурсов (сырья).

Проблема обстоятельно обсуждалась и в России - на Первой Всесоюзной конференции по научно-техническим аспектам безотходных производств, состоявшейся в 1977 г. в АН СССР.

Обобщая материалы, накопленные к тому времени, ученые пришли к выводу, что безотходная технология развивается в четырех основных направлениях (Ласкорин, Циганков и др.):

создание бессточных производств путем внедрения в технологический процесс замкнутых водооборотных циклов (рис. 21);

разработка систем переработки отходов, рассматриваемых в качестве вторичного сырья (вторичных ресурсов);

создание принципиально новых технологий, позволяющих резко уменьшить или почти исключить образование отходов;

формирование территориально-промышленных комплексов (ТПК), имеющих замкнутую структуру потоков сырья и отходов. Отходы одного производства являются вторичным сырьем для другого и т. д.

Выбор той или иной формы безотходной технологии определяется спецификой работы предприятия, природными особенностями региона, экономической целесообразностью перестройки существующих или создания новых технологических систем (подсистем).

Положение о том, что все безотходные технологии, какими бы совершенными они ни были, не являются безотходными, верно. Побочные производственные отходы, хоть и небольшие, но всегда имеются. Поэтому некоторые ученые говорят не о безотходных, а о малоотходных технологиях.

I - водозабор; 2 - фильтровальная и насосная станции; 3 - градирни охлаждения оборотной воды; 4 - станция очистки (нейтрализации) сточных вод; 5-станция биохимической очистки производственных и бытовых сточных вод; 6 - бассейн дополнительной очистки общего стока

Согласно экологическому закону развития природной системы за счет окружающей среды создание абсолютно безотходных технологий, как и вечного двигателя (перпетуум-мобиле), невозможно (Реймерс). С экологической точки зрения, подчеркивает автор, можно рассчитывать на создание лишь малоотходных производств. Так называемая безотходная технология, считает он, в дальнейшем будет развиваться и совершенствоваться. На первом этапе развития безотходная технология должна стать малоресурсоемкой, давать максимум продукта при минимуме затрат сырья.

Для второго этапа характерно создание цикличности производства (отходы одного производственного процесса могут стать сырьем для другого), третий этап - организация разумной утилизации неизбежных отходов (их захоронения, обезвреживания, нейтрализации).

Понятие «экологизация технологий», отмечал Н. Ф. Реймерс, должно раскрываться как техническое воплощение некоторых экологических принципов, скорее всего, принципа круговорота веществ. Экологичное предприятие не должно выделять в среду вредные отходы. Это могут быть только безвредные вещества, практически не отличающиеся от образующихся в природной среде.

Безотходные технологии расширяют возможности эффективного осуществления экологизации промышленного и сельскохозяйственного производств. В настоящее время подавляющее большинство агропромышленных предприятий работает по принципу сырье (природный ресурс) - продукты - отходы, в них нет завершающей фазы цикла отходы - сырье.

Необходимо, чтобы агропромышленные предприятия работали как природные биогеоценозы. В натурбиогеоценозах отходы одних видов организмов используются другими видами. Природные экосистемы функционируют миллионы лет, и в них загрязнения среды не происходит. Побывав в фазах жизни и смерти, химические элементы продолжают свое вечное движение в биотическом круговороте - необходимом условии длительного, практически вечного существования жизни на Земле.

Научная концепция о безотходной технологии нова. Но практическое ее использование в сельском хозяйстве было еще в глубокой древности. Многовековой опыт показал, что использование навоза - отхода животноводства для удобрения полей, садов и огородов не только целесообразно, но и необходимо. Утилизируясь в почве, навоз поддерживает почвенное плодородие.

Переход животноводства на промышленную основу сопровождается образованием большого скопления навоза. Он загрязняет среду и из блага превращается в зло. Поэтому в разных странах мира разрабатываются методы утилизации навоза и превращения животноводческих комплексов в геотехнические системы, работающие по принципу природных БГЦ («протеиновый конвертер» для откорма крупного рогатого скота и др.). "

Безотходные технологии внедряются и в мясо-молочную промышленность. Так, на Изобильненском мясокомбинате функционирует безотходная технология боенского производства (БП). Отходы БП - это вторичные ресурсы для производства продуктов растениеводства и животноводства в сопредельных хозяйствах. Каныга (содержимое желудочно-кишечного тракта) - эффективное органическое удобрение при выращивании кормовых растений («зеленки»). Из остатков разделки туш (костей и др.) на мясокомбинате готовят мясо-костную муку как составной компонент комбикорма, производимого на комбикормовом заводе.

Комбикорм и «зеленка» - продукты питания животных. Откормленный скот направляют для убоя на БП мясокомбината, и геохимический цикл БП - объекты кормопроизводства и животноводства повторяется. Но это еще не все. Технический жир - отход производства мясо-костной муки - компонент производимого здесь мыла, которое используют в санитарно-гигиенических целях в быту, в прачечных, в больницах и на самом мясокомбинате. Безотходные технологии нашли широкое распространение в промышленности многих стран мира.

Проблем на пути развития и совершенствования безотходной технологии, ее внедрения в промышленность и сельское хозяйство много. Экологические проблемы народного хозяйства могут быть разрешены совместными усилиями специалистов разных профилей.

Санитарно-гигиенические и лечебно-профилактические аспекты экологических проблем находят отражение в работах ученых и практиков по медицине и ветеринарии. В 1990 г. в Москве состоялся Международный симпозиум по экологическим аспектам фармации. В работе симпозиума участвовали научные работники Российской Федерации, ближнего и дальнего зарубежья. Основная часть докладов была посвящена экологическим проблемам технологии заготовки лекарственного сырья, его хранения, использования для приготовления лечебных препаратов и пищевых добавок, предназначенных для медицины. Речь шла главным образом о препаратах, изготовляемых из растительного сырья, и лишь один доклад был посвящен разработке безотходной технологии переработки поджелудочной железы при производстве инсулина.

Ксожалению, не было симпозиумов (научныхконференций, совещаний, и др.), посвященных обсуждению экологических проблем ветеринарной фармации. Но некоторые работы заслуживают особого внимания. Так, например, имеются материалы об успешном использовании отходов фенольного производства в качестве дезинфицирующего средства при дезинфекции животноводческих комплексов. Установлено, что отходы фенола обладают выраженными антибактериальными, противовирусными и дезинфекционными свойствами. Они могут быть использованы против возбудителей ящура, рожи, паратифов, листериоза, туберкулеза сельскохозяйственных животных.

Препарат апробирован при дезинфекции животноводческих комплексов Республики Марий Эл и Татарстана. Авторы разработок считают, что ими решены одновременно две проблемы: найдены экологичный путь утилизации отходов фенольного производства и очень дешевое дезинфекционное средство для обеззараживания животноводческих помещений, охраны животных от заражения ящуром, бруцеллезом, туберкулезом и другими заразными заболеваниями.

Ряд вопросов, связанных с безотходной технологией производства лекарственных препаратов и экологичным их использованием в ветеринарной практике, был рассмотрен на Всесоюзной научной конференции «Экологические проблемы фармакологии и токсикологии» (1990 г.).

И. М. Адабашев отмечает, что научно-технический прогресс ускорит внедрение безотходных технологий в народное хозяйство. Достижения науки и техники будут способствовать успешному решению глобальной проблемы - переходу биосферы в ноосферу - сферу разума.

Проблемы энергетики и охрана среды от загрязнений. Природные экосистемы функционируют за счет использования солнечной энергии. Преобразование природных экосистем в сельскохозяйственные сопровождалось вложениями дополнительной антропогенной энергии (энергетических дотаций). Антропогенная энергия используется при обработке почв, посеве сельскохозяйственных культур, уборке урожая и т. д. Энергетические вложения в животноводство необходимы для строительства животноводческих помещений, заготовки кормов, их консервирования, оборудования мест водопоя животных, поверхностного и коренного улучшения пастбищ, оборудования загонов для выпаса скота и т. д. Немало энергии затрачивается на производство минеральных удобрений, пестицидов, лечебно-профилактических препаратов, предназначенных для защиты растений и животных от заболеваний, и т. д.

Энергетические вложения в сельскохозяйственное производство непрерывно возрастают.

Доказано, что увеличение затрат дополнительной энергии в сельское хозяйство подчиняется закону снижения энергетической эффективности природопользования. Действие закона снижения энергетической эффективности природопользования в сфере сельского хозяйства имеет далеко идущие негативные последствия. Широкое использование минеральных удобрений, пестицидов, лечебно-профилактических препаратов в ветеринарии, медицине и фитопатологии приводит к загрязнению среды и возникновению ятрогенных болезней животных, растений и людей.

Этиологию ятрогенных болезней растений фитопатологи связывают с негативным влиянием на среду пестицидов (Попкова). Пестициды могут выступать в виде самостоятельного патогена, вызывающего неинфекционное заболевание растений, например токсикоз. В других случаях они негативно влияют на взаимоотношения между растением (макроорганизмом) и возбудителем болезни (микроорганизмом) и тем самым способствуют возникновению эпифитотий инфекционной природы, например мучнистой росы винограда при опрыскивании его цинебом.

Классической формой ятрогенных болезней животных (и людей) являются заболевания, вызванные нерациональным применением лекарств (Забелло). Заболеваемость, связанная с неграмотной деятельностью врачей, и породила термин «ятрогенные болезни» (от греч. jatros - врач, genao - порождаю). «Ятрогенную» патологию можно рассматривать как одну из форм «болезней цивилизации» растений, животных и людей.

Разработка энергосберегающих технологий представляет собой проблему не только экономическую, но и экологическую, санитарно-гигиеническую, врачебную. В энергосбережении большую роль должна сыграть адаптивная система ведения сельского хозяйства (табл. 4). Имеется много других форм сбережения энергии, например своевременный посев сельскохозяйственных культур, соблюдение сроков жатвы и сенокосов, закладки силоса, производства травяной муки, режима кормления и содержания животных на фермах, пастбищах, дойки коров, хранения молока и т. д.

4. Адаптивная система ведения сельского хозяйства (по Миркину и Наумовой, 1996) Животноводство

Растениеводство

Обработка почвы Использование рыхли- Селекция сортов на ус- Селекция пород с повышен- телей вместо плугов тойчивость ным коэффициентом биокон

Применение занятых Размещение и райониро- Сбалансированный рацион паров вание сортов с учетом кормления животных

экологии

Использование седера- Введение смешанных по- Использование растительных ции севов остатков

Введение севооборотов Равномерное размещение ферм

на территории для снижения затрат энергии на транспортировку кормов и навоза

Профилактика энфитотий и энзоотий - метод предупреждения потерь энергии недополученного урожая сельскохозяйственных культур, молока и яиц, мяса, других продуктов животноводства.

Для предупреждения потерь животноводческой продукции объекты животноводства должны быть надежно изолированы от очагов опасных болезней (например, сибирской язвы) и от мест, загрязненных пестицидами и радионуклидами.

Животноводческие объекты необходимо размещать так, чтобы животные не делали продолжительных изнурительных переходов, требующих больших энергетических затрат. Животноводу ческие помещения должны быть хорошо утеплены, чтобы в холодное время года животные не затрачивали много энергии на обогрев своего тела (на поддержание температурного гомеостаза организма).

Основной носитель энергии в народном хозяйстве - органическое и минеральное топливо (каменный уголь и др.). Теплоэнергетика - опасный загрязнитель природной среды. Поэтому экологи обращают внимание на необходимость разработки и широкого использования в народном хозяйстве экологически чистых источников энергии. К экологически чистым, альтернативным источникам энергии относятся силы гравитации, лучи Солнца, движение ветра, тепло геотермальных вод.

Энергию гравитационных сил широко используют в гидроэлектростанциях. Механическая энергия вращения гидротурбин превращается в электрическую, которая затем потребляется в разных сферах народного хозяйства. Гидроузлы позволяют комплексно решать задачи производства электроэнергии, обеспечения предприятий водой, развития орошаемого земледелия. Недостаток ГЭС на равнинных реках - затопление лугов и пастбищ, полей, лесов.

Можно использовать энергию движения воды при приливах и отливах. Приливно-отливные силы используют для производства энергии на электростанции возле Мурманска. В последние годы все больше внимания обращают на геотермальную энергию. В Ирландии горячую подземную воду потребляют для подогрева огромных территорий теплиц. Экспериментальная геотермальная электростанция создана в России, на Камчатке.

Энергия ветра издавна использовалась человеком. В России было много ветряных мельниц. В некоторых государствах «ветряки» широко применяют и сейчас. В. Н. Гурницкий считает целесообразным создание ветроэлектростанций (ВЭС) в Армавирском (Невинномысском) ветровом коридоре Ставрополья. Здесь среднегодовая скорость ветра достигает 10- 12 м/с. В Ставропольской ГСХА разработаны установки ВЭС мощностью 50 кВт. Исследования показали, что годовые издержки на обслуживание таких ВЭС не превысят 5-10 % стоимости произведенной за год электроэнергии. Использование ВЭС позволило бы получить энергии в 7-8 раз больше, чем от всех вместе взятых современных электростанций Ставрополья.

Солнечная энергия пока еще потребляется недостаточно. Разрабатываются методы ее использования для производства электроэнергии, например в НПО «Солнце». "

Расширение масштабов рационального использования альтернативных источников экологически чистой энергии может сыграть существенную роль в развитии сельского хозяйства и производстве полноценной сельскохозяйственной продукции. 7.6.

Развитие человечества сопровождается ростом площадей нарушенных земель и сокращением количества естественных экосистем, снижением их восстановительной способности, устойчивости к воздействию антропогенных факторов . Значительный ущерб природным ландшафтам наносят размещение на поверхности отходов горного производства.

Технологические процессы горнодобывающей и горноперерабатывающей промышленности неразрывно связаны с потреблением природных ресурсов и формированием разнообразных отходов , накапливающихся в окружающей природной среде.

Отходами горного производства являются неиспользуемые продукты добычи и переработки минерального сырья, выделяемые из массы добытого полезного ископаемого в процессе разработки месторождения, при обогащении и химико-металлургической переработки сырья .

Классификация отходов горного производства проводится по фазовому составу и производственным циклам, на которых они формируются (таблица 1). На формирование отходов влияет производственный процесс, характер сырья, содержание извлекаемых компонентов в исходном продукте и др. .

Таблица 1.

Классификация отходов добычи и обогащения

Фазовая характеристика отходов	Технология добычи			Обогащение
	бурение	открытая	подземная
Твердые	Шлам	Вскрышные породы	Шахтная порода	Хвосты
Жидкие (растворы и суспензии)	Промывочные жидкости	—	Шахтные воды	Промывочная вода, шламы, жидкая фаза пульпы
Газообразные	—	Пыль	Вентиляционный воздух	Отсосы

Несмотря на высокую экологическую опасность, до настоящего времени доминирующим методом утилизации отходов обогащения остается наземное размещение с использованием площадок складирования в виде хвостохранилищ, отвалов и шламонакопители, которые занимают значительные по площади земли, лишенные естественного растительного покрова .

Участки земли, взятые под складирование отходов горных производств должны быть использованы разрешенными способами в соответствии с целевым назначением данной категории земель, что не должно причинять вред природным объектам, в том числе приводить к деградации, загрязнению, захламлению земель, отравлению, порче, уничтожению плодородного слоя почвы и иным негативным (вредным) воздействиям, возникающим в процессе горнопромышленного производства.

Неотъемлемой частью мер по защите литосферы являются работы по рекультивации земель взятых под складирование отходов горного производства.
Рекультивация рассматривается как комплексная проблема восстановления продуктивности и реконструкции нарушенных промышленностью ландшафтов в целом. Таким образом рекультивация должна определяться как комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды .

Традиционный процесс рекультивации делят на следующие этапы, осуществляемые либо преимущественно техническими приемами (горнотехническая рекультивация), либо биологическими методами (биологическая рекультивация) . Технический этап включает в себя планировку, формирование откосов, снятие, транспортирование и нанесение почв на рекультивируемые земли. На биологическом этапе проводят комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы .

Нарушенные территории в результате хозяйственной деятельности разделяют на две группы:

1. Земли, поврежденные насыпным грунтом, отвалы, гидроотвалы, терриконы, кавальеры и свалки;
2. Территории, поврежденные выемкой грунта, карьеры открытых горных разработок, добычи местных строительных материалов и торфа, провалы и прогибы на месте подземных горных работ, резервы и траншеи при строительстве линейных сооружений.

В зависимости от воздействия промышленных объектов и возникших нарушений природного ландшафта, в рамках указанных этапов определяют технологию рекультивации:

Рекультивация и обустройство карьеров нерудных материалов при сухой и обводненной выемке грунта представленных месторождениями фосфоритов, апатитов, калийных и каменных солей, известняками, мергелями, песчаниками, серой и так же графитом, асбестом, слюдой, мрамором, кварцем, плавиковым шпатом и др.

В результате добычи полезных ископаемых и минерального сырья земли нарушаются карьерными выработками, достигающими глубины более 100 м. В зависимости от положения дна карьера относительно залегания подземных вод он бывает обводненным или сухим .

Рекультивация сухих карьеров проводится в 3 этапа:

1. Транспортирование со склада и нанесение почвенно – растительного слоя;
2. Мелиорация и посев трав на подготовленной территории.

Рекультивация обводненного карьера проводится в 2 этапа:

1. Планировочные работы направленные на сформирование поверхности;
2. Заполнение карьера водой.

Обводненные карьерные выемки после прекращения их эксплуатации используют под водоемы многоцелевого назначения, сухие под площадки для строительства, пашни, пастбища, лесонасаждения и т. д. .

Перед массовой выработкой грунта снимают плодородный слой почвы с целью дальнейшего использования его на малопродуктивных угодьях и рекультивируемых землях. Нормы снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ определяются требованиями, изложенными в ГOCT 17.5.3.06-85.

По классификации пригодности скальные грунты и конгломераты считают непригодными для биологической рекультивации по физическим свойствам. В процессе добычи камня образуются насыпи из вскрышного слоя грунта, непригодного для производственных целей. Этот грунт можно разделить на плодородный слой почвы и материнскую породу или выветренные скальные породы, снимаемые при выполнении вскрышных работ .

Подошва выработанного пространства в карьерах скального грунта, а также уплотненные в результате движения транспортных средств производственные и складские площадки непригодны для непосредственного обустройства ландшафта без предварительного проведения работ по их рекультивации .

В соответствии с этими условиями выполнение рекультивации карьеров скальных пород проводится в следующем порядке:

1. Планировочные работы направленные на сформирование поверхности;
2. Отсыпка рыхлого вскрышного и почвенного грунта толщиной не менее 1 метра;
3. Посев семян на образовавшемся грунте;
4. Рекультивация выработанных площадей торфяных месторождений.

Возможность использования выработанных торфяников после рекультивации зависит от способа добычи торфа, водного режима, возраста выработки, степени задернения и т. д. Торф добывают фрезерным, гидравлическим, машиноформованным и резным способами .

Техническую рекультивацию выработанных месторождений торфа, как правило, выполняют в три этапа:

1. Создание осушительно — увлажнительной системы, обеспечивающей быстрый отвод воды с площадей во влажные периоды и увлажнение корнеобитаемого слоя почвы в засушливые периоды, а также обеспечение увлажнения корнеобитаемого слоя почвы путем шлюзования в вегетационный период ;
2. Проведение культурно – технических и планировочных работ. Параллельно работам рекультивации в полях строят дороги, а при рекультивации карьеров торфа строят дороги только после выполнения планировочных работ ;
3. Выполнение культуро — технических работ. Их основная задача — расчистка площадей от древесно — кустарниковой растительности. Расчистка, как правило, заключается в корчевании, срезке, фрезеровании и запашке.

Биологическая рекультивация выработанных месторождений торфа выполняют после проведения технической рекультивации. Она включает в себя:

1. Первичную обработку почвы;
2. Выбор предварительных культур для посева;
3. Внесение химических мелиорантов и удобрений.

Отвалами называют земляные насыпи, не имеющие делового назначения и образуемые в результате отсыпки грунта, разрабатываемого в любой выемке.

Последовательность мероприятий к выполнению горнотехнического и биологического этапа рекультивации:

1. Снятие почвенно – растительного слоя на площадке бедующего отвала, транспорт и складирование в удобных местах для последующего использования;
2. Формирование откосов отвала;
3. Планировочные работы на сформированных поверхностях;
4. Транспортирование со склада и нанесение почвенно – растительного слоя на сформированные и спланированные поверхности;
5. Строительство дорог целевого назначения, мелиорация;
6. Устройства специальных гидротехнических сооружений при необходимости;
7. Посев семян.

Предприятия лесной, бумажной, горнодобывающей и химической промышленности и энергетики в результате своей деятельности образуют достаточно большие объемы отходов, называемые шламами (зола, шлак, отходы газоочистки, хвосты горно-обогатительных фабрик, содовые, соляные и другие отходы химических предприятий). Эти отходы удаляют в большинстве случаев с водой в виде пульпы в специальные отстойники, называемые шламонакопителями и хвостохранилищами. Отвалы, образуемые намывным способом, называют гидроотвалами .

Последовательность мероприятий к рекультивации гидроотвалов:

1. Перед укладкой складируемого материала в гидроотвалы, намываемые по определенному профилю, снимают плодородный слой почвы и слой потенциально плодородного грунта с поверхности участка, отводимого под отвал ;
2. Проектируют устройство сооружений для отвода поверхностных вод, поступающих с поверхности водосбора в процессе производства работ по формированию гидроотвала.

После завершения работ по намыву гидроотвала рекультивируют внешние откосы дамб
обвалования, для этого:

1. На внешние откосы дамб обвалования и промежуточные бермы отсыпают плодородный слой почвы толщиной около 0,1 – 0,15 м. С целью предотвращения водной эрозии — сформированных валиков откосов промежуточным бермам придают не значительный поперечный уклон в сторону подножья откосов .
2. На откосах сеют дернообразующие травы, а по краям берм высаживают дpeвесно-кустарниковую растительность на расстоянии 5…6 м друг от друга.
3. Приступают к рекультивации пляжной части.

Рекультивацию пляжной части и прудка отстойника осуществляют с учетом последующего комплексного использования намывной территории: сельскохозяйственного, природоохранного и водохозяйственного назначения .

Прудок отстойник преобразуют в водоем. Для этого водосбросной колодец дооборудуют в шахтный водосброс. Пополняют водоем свежей водой за счет поступления поверхностных вод, собираемых с водосборной площади гидроотвала.

Материалы, намываемые в золоотвалы, шламонакопители и хвостохранилища, как правило, токсичны. Поэтому рекультивация таких отвалов прежде всего необходима с санитарногигиенической точки зрения. Водная и ветровая эрозия этих отложений приводит к загрязнению окружающей среды. После заполнения хвостохранилища до проектного объема намытый материал обезвоживают, опорожняя прудок отстойник от воды, разравнивания дамбы обвалования. Гребню хвостохранилища придают незначительный уклон от середины к краям для обеспечения плавного отвода поверхностных вод .

Такие отвалы самозарастают крайне медленно, что связано с ограниченностью азота неустойчивостью водного режима, поэтому осуществляют рекультивацию по следующей технологией в зависимости от вида нарушения :

1. На поверхность золоотвала тепловых электростанций наносят плодородный слой почвы мощностью 0,1…0,5 м с внесением больших доз удобрений для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур;
2. Шламонакопители металлургических заводов и хвостохранилища обогатительных фабрик из-за содержания токсичных соединений вначале экранируют слоем потенциально плодородного грунта мощностью 1…1,5 м, а затем сверху экрана наносят плодородный слой почвы толщиной 0,4…0,5 м.

Внешние откосы дамб обвалования рекультивируют по общепринятой схеме залужения откосов и посадки древесно-кустарниковой растительности.

Серьезный экологический ущерб окружающей среде наносят так называемые свалки и полигоны образовавшиеся из-за деятельности человека искусственные геологические образования. В зависимости от направления последующего использования территорий, занятых полигонами и свалками, принимают те или иные технические решения по их рекультивации :

1. Перед началом работ проводят инженерно — геологические изыскания, на основании которых составляют сетку профилей грунта свалки и подстилающих их слоев грунта основания, по ним определяют мощность слоя свалочного грунта, структуру подстилающих слоев, степень их загрязнённости и уровень грунтовых вод ;
2. Свалочные грунты удаляют на полигоны обезвреживания и захоронения отходов;
3. Привоз минерального грунта. Завозимый грунт должен быть нормативно чистым по бактериологическим, химическим и радиометрическим показателями;
4. Прикатка плодородного слоя почвы и посев семян.

При рекультивации полигонов и свалок без удаления свалочного грунта предусматривают мероприятия и работы по дегазации, устройству защитного экрана по верху свалочных грунтов, а также ограждению рекультивируемой территории во избежание вторичного ее загрязнения .

Защитные экраны, устраиваемые по верху свалочного грунта являются основными элементами, обеспечивающими главную природоохранную функцию. Конструкция защитных экранов представляет собой комбинацию изоляционных и фильтрующих элементов, позволяющих собирать и отводить просачивающиеся поверхностные воды и атмосферные осадки .

Технология рекультивационных работ полигонов и свалок состоит в следующем:

1. Проводят разравнивание отдельных неровностей на поверхности свалки, после чего выполняют общую планировку всей поверхности с приданием ей незначительного уклона;
2. Отсыпка выравнивающим слоем — толщеной не менее 0,5 м, из очищенного строительного мусора, с диаметром фракций 4…32 мм. При наличии газообразования в толще свалочного грунта устраивают по верху выравнивающего слоя слой из газопроводящего материала, например, толщиной равной 0,3 м;
3. Затем по верху газопроводящего слоя выполняют противофильтрационный экран, состоящий из двух слоев глины толщиной по 0,25 м каждый и слоя синтетической рулонной изоляции толщиной не менее 2,5 мм. Для устройства противофильтрационного экрана используют глину;
4. Сверху синтетической изоляции укладывают дренирующий слой в виде пластового дренажа толщиной не менее 0,3 м из минерального грунта;
5. Далее отсыпают слой потенциально плодородного грунта толщиной 0,7…0,85 м, по верху которого наносят плодородный слой почвы толщиной, 15…0,3 м.

С целью защиты грунтовых вод от загрязнения свалочным конденсатом и инфильтратом можно использовать способ силикатизации грунтов в основании свалки, основанный на нагнетании через инъекторы в основание свалки гелеобразующих материалов. В Качестве гелеобразующих материалов используют сернокислый алюминий, щавелевую кислоту и жидкое стекло. Образующийся при этом в основании свалки гелевый экран способствует укреплению нижних слоев свалочного грунта и верха горных пород основания и уменьшает его водопроницаемость, а также выступает в роли геохимического барьера на пути распространения загрязняющих веществ в подземные горизонты .

При добыче полезных ископаемых земли нарушаются не только за счет создания на них породных отвалов, шламохранилищ и хвостохранилищ, но и образования вследствие подземной разработки месторождения отрицательных форм рельефа земной поверхности в виде провалов, прогибов, воронок, углублений рельефа и т. д.

При разработке пластовых залежей малой и средней мощности горизонтального и волнистого залегания пологого падения с обрушением кровли образуются западинные прогибы глубиной до 1,5 м. Восстановление отрицательных форм рельефа заключается в засыпке образовавшихся понижений с проведением комплекса планировочных работ. Для засыпки понижений могут быть использованы рыхлые отложения, коренные породы, добытые в специальных карьерах или полученные при вскрышных работах, а также выдаваемая из шахт порода .

Технологию засыпки понижений земной поверхности и оформление рельефа выполняют для каждого конкретного случая отдельно в зависимости от используемого материала.
При заполнении образовавшихся вследствие подземной разработки отрицательных форм рельефа земной поверхности горными породами следует также учитывать их химические свойства. Породы, обладающие токсичными свойствами, укладывают в нижнюю часть провалов с последующим перекрытием их потенциально плодородными породами мощностью не менее 2…2,5 м. При глубине провалов менее 2 м засыпка их непригодными для биологической рекультивации по химическому составу (токсичными) породами допускается только с проведением работ по коренной химической мелиорации засыпаемых пород и обязательным их перекрытием потенциально плодородными породами мощностью не менее 0,5 .

При использовании заполнения провала непригодных для биологической рекультивации пород после завершения планировочных работ уложенную горную массу перекрывают вначале слоем потенциально плодородных пород, а затем плодородным слоем почвы.
Рекультивация нарушенных земель, обводненных или заболоченных в результате оседания земной поверхности, включает работы по предварительному их осушению. Для этого:

1. Вначале строят осушительную систему открытого или закрытого дренажа с целью отвода избыточных вод с рекультивируемой территории;
2. Далее с поверхности осушенной территории снимают вначале плодородный слой почвы и перемещают его во временный отвал, а затем слой потенциально плодородной почвы и также перемещают его во временный отвал;
3. После этого проводят капитальную планировку нарушенной территории с послойной засыпкой отрицательных форм рельефа шахтной породой, доставляемой из породных отвалов;
4. По верху спланированной поверхности шахтной породой отсыпают слой потенциально плодородного грунта, а затем наносят слой плодородной почвы с равномерным распределением ее по всей площади.

Магистральные трубопроводы и отводы от них, железные и автомобильные дороги, каналы относят к так называемым линейным сооружениям.
Строительство и эксплуатация линейных сооружений оказывают значительное воздействие на состояние окружающей среды повреждая или разрушая естественные элементы ландшафта .

При строительстве и эксплуатации линейных сооружений рекультивация проводится по следующим этапам:

1. Проводя засыпку линейных сооружений;
2. Общей планировка полосы отвода;
3. Уборке строительного мусора;
4. Задернения поверхности посевом трав.

Восстановление древесной и кустарниковой растительности в полосе отвода под строительство трубопровода не допускается из-за затруднений, возникающих в процессе его эксплуатации.

Направления использования нарушенных земель после рекультивационных работ
В соответствии с ГОСТ 17.5.1.0285 нарушенные земли различают по направлениям рекультивации в зависимости от вида последующего использования.

Рекультивированные территории можно использовать в следующих направлениях :

• Сельскохозяйственное – земли могут использовать под пашни, сенокосы, пастбища и многолетние насаждения;
• Лесохозяйственное — под лесонасаждения общего хозяйственного и полезащитного назначения, лесопитомники;
• Водохозяйственное — устраивают водоемы для хозяйственно бытовых и промышленных нужд, орошения и рыбоводства;
• Рекреационное — для создания зон отдыха и спорта, под парки и лесопарки, водоемы для оздоровительных целей, охотничьи угодья, туристские базы и спортивные сооружения;
• Природоохранное и санитарно-гигиеническое — под создание участков противоэрозионного лесонасаждения, задернованных или обводненных, закрепленных или закон сервированных с применением технических средств, участка для самозарастания специально не благоустраиваемых с целью последующего использования в хозяйственных или рекреационных целях;
• Строительное — для промышленного, гражданского и прочего строительства и другого назначения.

Заключение

Техногенные ландшафты оказывают негативное воздействие на окружающую среду, они, в свою очередь, являются объектами пристального изучения темпов восстановления почвенного покрова, скорости протекания элементарных почвенных процессов.

В настоящее время проводятся работы, связанные с уменьшением вредного воздействия на окружающую среду хвостохранилищ, отвалов, карьеров, полигонов и шламонакопители, которые занимают огромные площади, загрязняют токсичными соединениями почву, водный и воздушный бассейны.

На основе анализа существующих способов рекультивации, можно сделать вывод, что существующая проблема восстановления нарушенных земель может быть решена лишь частично. Это связано с тем, что большинство применяемых способов рекультивации часто не учитывают специфику территорий и не обеспечивают заданного сокращения негативного влияния техногенно-нарушенных территорий на природные экосистемы.

УДК: 502.65

Post-graduate student National Mineral Resources University of Mines Ecology Faculty

Аннотация: С каждым годом во всем мире все большую опасность для природной среды приобретает промышленная деятельность человека, проявляющаяся главным образом в местах добычи полезных ископаемых, строительных материалов и торфа, а также в местах их обогащения, переработки и дальнейшего складирования отходов.
Несмотря на высокую экологическую опасность, до настоящего времени доминирующим методом утилизации отходов обогащения остается наземное размещение с использованием площадок складирования в виде хвостохранилищ.
В работе проведен анализ существующих технических подходов к рекультивации земель, нарушенных горными работами. Приведена классификация отходов горного производства. Описаны этапы и направления рекультивационных работ в районах складирования отходов производства. Подробно расписаны методы рекультивации карьеров нерудных материалов, карьеров по добыче камня, торфяных месторождений, отвалов, свалок, полигонов и земель, нарушенных при подземных горных работах. Подробно рассмотрены способы рекультивации хвостохранилищ. Выбран наиболее оптимальный метод рекультивации хвостохранилищ.

Ключевые слова: рекультивация, горные работы, хвостохранилище.

Abstract: Every year around the world are a great danger to the environment becomes human industrial activity, which manifests itself mainly in the areas of mining fossil, construction materials and peat, as well as in their places enrichment, further processing and storage of waste.
Despite the high environmental hazard, thus far the dominant method of waste disposal remains enrichment ground occupancy with storage sites in the form of tailings.
The analysis of existing technological approaches to reclamation of land disturbed by mining operations. The classification of the waste processing industry. Stages and directions of remediation in the areas of storage of waste products. Painted in detail methods of reclaiming aggregates quarries, stone quarries, peat deposits, dumps, dumps, landfills and land disturbed by underground mining. More Ways reclamation of tailings.

Key words: reclamation, mining, tailing.

Список использованной литературы

1. Chemezov V.V., Kovryzhnikov V.L. Land use and reclamation of disturbed land in the mining of gold and diamonds: Aid for the development of land reclamation projects. — Irkutsk: Publishing of «Irgiredmed», 2007 — 330 p.
2. Galperin A.M., Forester W., Chief H.U. Anthropogenic the solid and protection of natural resources , Part 1 , Bulk and alluvial the solid , M. , 2006 — 586 p.
3. Shcherbakov E.P. Geological and Environmental assessment of technogenic alluvial mining waste storage arrays, 2000 — 156 p.
4. Atroschenko F.G., Gorbatov U.P. Multiple use of reclaimed tailings arrays in the development of diamond deposits in Yakutia, 2006 — 214 p.
5. Mironova S.I. Problems of biological reclamation of disturbed lands by mining companies in Yakutia: current state and prospects, 2012 — 325 p.
6. Androkhanov V.A. Problems of reclamation of the northern territories, 2012 – 4 p.
7. Lukina N.V., Chibric T.S. Glazyrina M.A., Filimonov E.I. Biological monitoring and remediation of disturbed land by industry, 2008 – 156 p.
8. State Standard 17.5.1.03-86. Protection of Nature. Earth. Classification of overburden and host rocks for biological reclamation of land.
9. State Standard 17.5.3.04-83. Protection of Nature. Earth. General requirements for land reclamation.
10. State Standard 17.5.3.05-84. Protection of Nature. Land reclamation. General requirements for earth mulching.
11. State Standard 17.5.4.01-84. Protection of Nature. Land reclamation. Method for determination of pH of aqueous extract of overburden and host rocks.
12. State Standard 25100-95. Interstate standard. Soils. Classification.
13. State Standard 17.4.3.01-83. Protection of Nature. Soils. General requirements for sampling.
14. State Standard 17.5.1.02-85. Protection of Nature. Classification for reclamation of disturbed lands.
15. Smetanin V.I., Restoration and improvement of disturbed lands. 2000 – 96 р.
16. Пашкевич М.А., Industrial массивы и их воздействие на окружающую среду. – SBR: SPMI (TU), 2000. – 230 р.
17. Pashkevich M.A. Industrial arrays and their impact on the environment. -Brian Bowman, Doug Baker MINE RECLAMATION PLANNING IN THE CANADIAN NORTH, 1998-75 p.