Восстановление плодородия биологический этап осуществляют за счет

Биологическая рекультивация нарушенных земель

Рекультивационные направления

Рекультивация направлена не только на восстановление плодородия и хозяйственной ценности земель, но и на улучшение всей природы. Поэтому промышленные предприятия, деятельность которых связна с загрязнением почвы, должны предусматривать в своих технологических процессах работы по рекультивированию.

Рекультивационными направлениями деятельности человека являются:

рекультивация в сельском хозяйстве, когда на землях, нарушенных, деятельностью человека создаются угодья для нужд сельского хозяйства (пашни, сенокосы, пастбища);
рекультивация в лесном хозяйстве, когда создаются различные лесные насаждения;
рекультивация в рыбоводческом хозяйстве, когда в пониженной части техногенного рельефа создаются водоемы для разведения рыбы;
рекультивация в водном хозяйстве, когда в пониженной части техногенного рельефа создаются водоемы;
рекультивация в рекреациях, когда создаются места для отдыха там, где были нарушены земли;
санитарно — гигиеническая рекультивация, когда нарушенные земли консервируют, из-за того, что они отрицательно влияют на природу, и их применять для хозяйственных нужд экономически невыгодно;
рекультивация в строительстве, когда земли, подвергшиеся нарушению, делают пригодными для строительства промышленных и жилых объектов.

Этапы рекультивирования земельных участков

При рекультивировании земельных участков, подвергшихся нарушению, выделяют три основных этапа работ:

этап подготовки, когда нарушенные земли обследуются и типизируются, определяются рекультивационные направления;
технический этап, когда рекультивируемые земли подготавливают для того, чтобы в дальнейшем применять их в хозяйственной деятельности (формируются рельефы нарушенной местности, то есть поверхности карьеров, отвалов, делаются насыпи);
биологический этап (считается наиболее важным), когда не только выполняют работы по очищению земель от нефтепродуктов, химикатов и иных загрязнений. Но, и восстанавливают плодородие и микрофлору почвы (микробиологическая обработка), высаживают растения, устойчивые к различным загрязнениям, а также создают угодья для сельского и лесного хозяйств, разводят рыбу в водоемах и лесных животных (чтобы они постоянно обитали в лесах, созданных на рекультивируемых землях).

Рассмотрим технически и биологический этапы подробнее.

Техническое рекультивирование

В технической рекультивации выделяют несколько процессов:

планирование рекультивационных действий;
формирование откосов;
добавление плодородного слоя почвы с «чистого» участка земли на рекультивируемый земельный участок и высаживание на нем растений, способствующих повышению плодородия;
строительство необходимых сооружений (гидротехнических, мелиоративных) и дорог.

Биологическая рекультивация

После проведения работ по техническому рекультивированию нарушенных земель, проводят комплекс работ по восстановлению почвенного плодородия, возобновлению флоры и фауны на нарушенных землях.

Главная ценность данного этапа рекультивирования появляется при восстановлении бывших сельскохозяйственных земель, так как численность населения планеты растет, а площади, пригодные для пашни, уменьшаются.

В целях биологического рекультивирования земель, на них высаживают растения, которые могут выживать на загрязненной почве и повышать уровень ее плодородия. Это могут быть следующие растения, относящиеся к олиготрофным (не требуют от почвы особой плодородности), солеустойчевым и засухоустойчивым видам: сосна, береза, лиственница, клевер, люцерна.

При выполнении действий по биологической рекультивации земель, следует учесть загрязненность атмосферы отходами промышленных предприятий. Насаждения, не обладают способностью приспосабливаться к данному вредному воздействию, поэтому, необходимо внимательно выбирать растения, если на нарушенных землях был обнаружен данный негативный фактор.

Биологическое рекультивирование становится наиболее эффективным, если применять виды с широкой экологической амплитудой, они обладают способностью быстро формировать устойчивые к загрязнениям растения.

Биологическая рекультивация имеет два направления: для сельского хозяйства и для лесного хозяйства.

Биологическое рекультивирование для сельского хозяйства

В данном направлении рекультивирования загрязненных земель, создают угодья для нужд сельского хозяйства (поля, луга). Здесь создается новый рельеф местности, наносится плодородный почвенный слой и торф, вносятся удобрения с минералами (осенью – с фосфором и калием, весной – с азотом). На нарушенных почвах, высаживают многолетние травы (люцерну, эспарцет, клевер), деревья (тополь, осина, береза, ива, сосна, клен) и кусты (облепиха, малина, смородина, шиповник). Растения станут полосами для защиты почвы, они помогут накопить снежный покров и уменьшить эрозию от воды и ветра. В дальнейшем ухаживают за этими растениями.

Перед тем, как высаживать растения, применяют вспашку, без отвалов, с углублением в почву и боронование. Семена сажают либо с конца апреля до середины мая, либо с конца июля до середины августа. Семена трав, относящихся к злакам, обогревают воздушным теплом, чтобы всхожесть была лучше.

Биологическое рекультивирование для лесного хозяйства

Лесное рекультивирование состоит в высаживании растений, характерных для лесов, для защиты полей, препятствию распространения эрозии почвы, озеленения, для санитарно — гигиенических и рекреационных нужд. Как итог – образуется рукотворный биогеоценоз леса.

На отвалах, образовавшихся в результате промышленной деятельности человека, высаживают растения, которые быстро растут и не требуют особых условий и ухода (акация, ольха, тополь), а затем их со временем заменяют более нужными растениями.

Когда подбирают деревья и кустарники для высаживания на нарушенных землях, то в основном выбирают смешанные растения, такие насаждения являются наиболее устойчивыми к неблагоприятным условиям окружающей среды, а также они наиболее полно пользуются почвенными и атмосферными ресурсами. При этом от 30% до 50% этих насаждений должны состоять из кустов.

Обычно за такими насаждениями нет необходимости ухаживать. Здесь почти нет травы. А если и есть, то она не особо густая и не наносит вреда деревьям и кустарникам. В редких случаях, если сорняки особенно густые, то их выпалывают.

Если почвы являются глинистыми, то их рыхлят, из-за возможности появления плотной грунтовой корки на поверхности почвы.

Как уже было сказано, лесные насаждения, на нарушенных землях высаживают для защитного, санитарно-гигиенического и рекреационного применения. Однако их применяют и в лесохозяйственных целях.

Из всего вышесказанного, можно сделать вывод: все работы по биологическому рекультивированию земель направлены на ускорение почвенного самоочищения, мобилизирования собственных биологических ресурсов живых организмов данной территории. Чтобы восстановить первоначальные функции для роста, развития и размножения почвенных компонентов и окружающих биогеоценозов, а также для создания густой растительности на загрязненных землях и дальнейшего использования восстановленных земель для хозяйственной деятельности человека (в основном для сельского хозяйства).

Рекультивация земель – ее виды и этапы

Рекультивация-комплекс мероприятий по восстановлению нарушенных человеком в процессе природопользования и иной антропогенной деятельности свойств почв- земель для последующего их использования и улучшения экологического состояния.

Объекты рекультивации:

нарушенные земли, то есть территории, на которых разрушены или полностью уничтожены растительный и почвенный покров, гидрографическая сеть, изменен рельеф и др;
загрязненные земли, на которых в силу антропогенной деятельности изменилось содержание веществ, вызывающих негативные последствия для биоты.

К нарушенным землям относятся территории, на которых открытым способом добывают нерудные строительные материалы и торф, в результате чего образуются нетрадиционные формы рельефа, которые классифицируются как карьерные выемки: фрезерные поля, машиноформовочные карьеры (при добыче торфа); карьеры песка, песчано-гравийных материалов, карбонатного сырья, глины, ( при добыче нерудных строительных материалов).

Кроме названных, различают и другие виды нарушенных земель, которые становятся объектом рекультивации, в частности: свалки городских и других поселений, промышленных и других отходов; насыпи при ликвидации транспортных путей, дамбы при ликвидации гидросооружений и т.д.

Концептуально рекультивацию нарушенных земель можно представить следующими основными положениями:

анализ эволюции нарушенных земель с целью изучения в измененных геосистемах трансформации природных компонентов и разработка способов управления геологическими и биологическими процессами в рекультивационный период;
анализ природных, технологических и социально-экономических условий для обоснования направления использования нарушенных земель;
разработка способов рекультивации по отдельным видам нарушенных земель, создание специальных инженерно-экологических систем по оптимизации функционирования природных геосистем.

Работы по рекультивации земель выполняют последовательно и они включают в себя подготовительный, технический и биологические этапы.

Подготовительный этап начинают с проведения инвестиционного обоснования мероприятий по рекультивации нарушенных земель и заканчивают разработкой рабочей документации на основе задания на проектирование рекультивационных мероприятий.

Что касается загрязненных земель, то направление их использования выбирают на основе прогнозов изменения природной среды и оценки пригодности земель для целей рекультивации. Чаще всего их используют для сельскохозяйственных целей и лесоразведения. При этом проект рекультивации и технологии его выполнения должны отвечать определенным требованиям, реализация которых должна повысить эффективность восстановления компонентов природы. Такой набор требований называют рекультивационным режимом.

Рекультивационный режим определяется состоянием загрязненных земель по следующим показателям: эрозионная устойчивость поверхности земли; экспозиция отвалов и др., форм рельефа; допустимые нормы снятия почвенного слоя и сроки его хранения; толщина наносимого почвенного слоя при землевании; предельные значения общей минерализации поверхностных и грунтовых вод; допустимое содержание токсичных элементов в почвах; агрохимические показатели плодородия почвы; биологический состав почв и поверхностных вод и т.д.

Каждый из приведенных показателей имеет нормированные значения, которые в конкретных проектах должны быть обоснованы исследованиям, изысканиями и прогнозными расчетами.

Технический этап– это инженерно технические мероприятия, направленные на подготовку нарушенных земель для ликвидации последствий антропогенной деятельности и решения задач биологической рекультивации.

Технические мероприятия по рекультивации загрязненных земель подразделяются на следующие виды:

структурно-проектные, включая создание новых проектных поверхностей и форм рельефа (профилирование, землевание, торфование, создание экранов, удаление древесно-кустарниковой растительности, пней, камней, разделки кочек);.
химические:известкование, внесение сорбентов, органических и минеральных удобрений;
гидротехнические : осушение, орошение , регулирование сроков затопления поверхностными водами;
теплотехнические, направленные на обогрев поверхности (мульчирование, грядование, применение утеплителей).

Важнейшим мероприятием технического этапа являются планировка и землевание. При этом планировку в зависимости от направления рекультивации, объемов и расстояния транспортировки почвенного слоя проводят по всей территории (сплошная) или отдельным участкам (частичная).

Сплошную планировку выполняют при подготовке земель к сельскохозяйственному использованию и созданию лесных массивов, частичную- при подготовке земель к озеленению, созданию защитных или лесных водоохранных полос.

Планируют насыпи в два этапа- предварительная, через 2-3 года с обязательным засевом поверхности злаково-бобовым травостоем в промежуток между этапами.

Землевание – это нанесение почвенного слоя на спланированную поверхность, потенциально плодородных пород для улучшения водно-физических и агрохимических и тепловых свойств. В качестве потенциально плодородных пород используют супесчаные и суглинистые группы. Мощность рекультивационного слоя при создании сельскохозяйственных угодий должен быть не менее 25 см.

Биологический этап завершает рекультивацию и включает озеленение, биологическую очистку почв, агромелиоративные и фиторекультивационные мероприятия, направленные на восстановление процессов почвообразования.

Основные задачи биологической рекультивации-возобновление процесса, повышение самоочищающейся способности почвы и воспроизводство биоценозов.

Организационно биологическую рекультивацию осуществляют в два этапа: на первом- выращивают предварительные культуры, способные адаптироваться в данных условиях и обладающие высокой восстановительной способностью, на втором- переходят к целевому использованию. Земли, загрязненными тяжелыми металлами, органическими веществами или продуктами промышленной переработки, на первом этапе очищают применяя сорбенты. При этом используют растения или микроорганизмы (биодеструкторы). После этого земли включают в хозяйственное использование под контролем со стороны санитарно-эпидемиологической службы.

Земельные участки, рекультивируемые для использования в сельском хозяйстве, должны быть спланированы, покрыты незагрязненным (чистым) слоем почвы, мощностью не менее 20 см.

Если нарушенные земли предназначены для сельскохозяйственного использования, то биологическая рекультивация должна включать в себя:

планировку поверхности земли;
выращивание пионерных культур (однолетних или многолетних культур) для активации процессов почвообразования;
введение специальных севооборотов для восстановления и формирования почвенного слоя;
мониторинг почв природоохранными и санитарно- эпидемиологическими службами.

Так, выращивание вико-овсяной смеси на почвах, загрязненных нефтепродуктами, по данным исследований кафедры мелиорации и рекультивации земель Московского государственного университета природообустройства, ускоряет процесс разложения углеводорода, а лучшими пионерными культурами при проведении сельскохозяйственной рекультивации являются бобовые и бобово-злаковые смеси, обладающие высокой фиторекультивационной способностью. Из древесно-кустарниковой растительности в качестве пионерных растений наиболее распространены: акация белая, лох узколистный, акация желтая, ива, ольха и пр.

Рекультивация (очистка) почв от техногенных продуктов с помощью микроорганизмов основана на диструктировании (разложении) загрязняющих продуктов. На практике этот способ применяют для очистки почв, загрязненных нефтью, нефтепродуктами и пестицидами. Технология биодеструктирования включает создание благоприятных водно-воздушных, тепловых и питательных условий микроорганизмам и регулярного контроля численности применяемой популяции, поэтому эффективность такого вида рекультивации зависит от управляемости регулирующих факторов и качества штаммов.

Методы и способы мелиорации загрязненных почв принимаются в зависимости от типа почв, загрязняющих веществ, интенсивности загрязнения и характера последующего использования земель.

К освоению выработанных торфяных месторождений следует приступать как можно раньше после окончания добычи торфа и завершения мелиоративного устройства территории. Запаздыванием с рекультивацией приведет к зарастанию площади кустарником, мелколесьем, сорной растительностью Интенсивное рыхление вспаханного пласта содействует проникновению в .

Наибольшие площади нарушенных земель связаны с торфоразработками. При разработке торфяников на топливо, удобрение, подстилку, с целью использования торфа в химической промышленности на месте выработанных торфяников остаются карьеры, покрытые слоем остаточного торфа мощностью до нескольких десятков сантиметров, подстилаемые минеральным грунтом. .

К тяжелым металлам относятся более 40 химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева, масса атомов которых составляет более 50 атомных единиц. Часть из них (медь, цинк, молибден, марганец). Получивших название микроэлементов, играют важную роль в жизни растений. Они входят в состав многих ферментов, являясь катализаторами .

Загрязнителем почвы может быть любой физический агент, химической вещество и биологический вид, попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, превышающих свою обычную концентрацию. Основной показатель, характеризующий воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду – предельно допустимая концентрация (ПДК). .

Все процессы и явления, которые вызывают деградацию почв, снижают почвенное плодородие и уменьшающие площадь сельскохозяйственных земель, условно делятся на 4 группы. Природные процессы, неблагоприятное воздействие которых на почвенный покров предотвратить нельзя: землетрясение, карсты (растворение водой горных пород), суффозия (вынос .

Источник