Рекультивация земель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рекультивация земель

Рекультивация земель – составная часть природообустройства, заключается в восстановлении свойств компонентов природы и самих компонентов, нарушенных человеком в процессе природопользования, в результате функционировании техно-природных систем и другой антропогенной деятельности для последующего их использования и улучшения экологического состояния окружающей среды.

Объектами рекультивации являются нарушенные земли - территории, на которых нарушены, разрушены или полностью уничтожены компоненты природы: растительный и почвенный покров, грунты, подземные воды, местная гидрографическая сеть (ручьи, родники, малые реки, озера и т.д.), изменен рельеф местности.

К нарушенным землям относятся также загрязненные земли, т.е. земли, на которых в компонентах природы произошло увеличение содержания веществ, вызывающее негативные токсико-экологические последствия для биоты.

В зависимости от антропогенных воздействий нарушенные земли образуются:

- в ходе добычи торфа: фрезерные  поля, карьеры гидроторфа, машиноформовочные карьеры;

- в ходе добыче нерудных строительных  материалов: карьеры песка, глины, песчано-гравийных  материалов;

- в ходе производства открытых  горных работ: карьерные выемки, внутренние и внешние отвалы;

- в ходе производства подземных  разработок: провалы, прогибы, шахтные  отвалы (терриконы);

- в ходе функционирования урбанизированных  территорий: золоотвалы, шлакоотвалы, шламонакопители, свалки твердых бытовых отходов (ТБО) и др.;

- в ходе проведения разведочных  и изыскательских работ: участки  земель с нарушенным растительным  и почвенным покровом, а также  участки земель, загрязненные нефтью  и нефтепродуктами;

- в ходе выполнения строительных  и эксплуатационных работ: участки  земель с частично или полностью  нарушенным растительным и почвенным  покровом, территории земель, подвергающиеся  подтоплению, затоплению и эрозионным процессам, а также насыпи, кавальеры, отвалы, гидроотвалы и др.;

- в ходе технологических процессов  при получении материалов, веществ, электрической энергии: земли, загрязненные  аэрозолями и пылевыми выбросами, органическими и неорганическими  веществами, радиоактивными элементами;

- в ходе сельскохозяйственного  производства: земли, загрязненные  остаточным количеством пестицидов, дефолиантов, сточными водами и  удобрениями, а также засоленные, эродированные и малопродуктивные  земли;

- в ходе военных действий, производства  оружия и его основ: земли, загрязненные  радиоактивными, отравляющими, токсичными  органическими и неорганическими  веществами, опасными бактериологическими  компонентами.

Рекультивация нарушенных земель должна проводиться в следующей последовательности:

1) анализ эволюции нарушенных земель  с целью изучения природной  трансформации компонентов в  измененных геосистемах и разработки способов управления геологическими и биологическими процессами в рекультивационный период (см. принцип природных аналогий);

2) анализ природных, технологических  и социально-экономических условий  для обоснования направления  использования нарушенных земель;

3) разработка способов рекультивации  по отдельным видам нарушенных  земель, создание специальных инженерно-экологических  систем по оптимизации функционирования  техно-природных геосистем.

Этапы рекультивации земель

Комплекс рекультивационных работ представляет собой сложную много компонентную систему взаимоувязанных мероприятия, структурированных по уровню решаемых задач и технологическому исполнению. Выделяют следующие этапы рекультивации:

1) подготовительный этап включает  инвестиционное обоснование мероприятий  по рекультивации нарушенных  земель и разработку рабочей  документации;

2) технический этап - реализация инженерно-технической  части проекта восстановления  земель;

3) биологический этап, завершающий  рекультивацию и включающий озеленение, лесное строительство, биологическую  очистку почв, агромелиоративные  и фиторекультивационные мероприятия, направленные на восстановление процессов почвообразования.

Продолжительность двух последних этапов условно называют рекультивационным периодом, который в зависимости от состояния нарушенных земель и их целевого использования может быть от одного до нескольких десятков лет. При решении сложных экологических задач, требующих постоянного контроля и  управления  потоками  вещества в  техно-природных  геосистемах, продолжительность этого периода устанавливается сроками полного восстановления компонентов природы. 

Подготовительный этап рекультивации

Разработка проектной документации на стадии инвестиционного обоснования или рабочего проекта осуществляется на основе задания на проектирование рекультивации нарушенных земель. Инвестиционное обоснование представляет собой вариантное исследование проектных решений с целью выбора из них оптимального, имеющего наилучшее сочетание коммерческой, социальной и экологической эффективности.

Рабочий проект - это регламентированный нормативами комплект проектной документации, подтвержденный положительным заключением экологической экспертизы.

Проектирование рекультивации на любой стадии начинается с анализа имеющихся проектов, при реализации которых произошли нарушения почв и растительного покрова, или  с анализа технологий предприятий и организаций как источников подобных нарушений. В случае недостаток информации для принятия конструктивных решений проводятся фрагментарные, а при необходимости комплексные изыскательские работы по всей нарушенной территории.

Выбор направления использования нарушенных земель тщательно обосновывается на основе материалов изысканий, прогнозов изменения природной среды и оценки пригодности земель для целей рекультивации.

Целевыми являются следующие виды использования нарушенных земель: сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рыбохозяйственное, водохозяйственное, рекреационное, строительное и санитарно-эстетическое.

При выборе направления рекультивации земель предпочтение необходимо отдавать созданию сельскохозяйственных угодий, особенно в густонаселенных районах с благоприятными для этих целей условиями.

Рекультивация для улучшения санитарно-эстетических условий проводится на объектах, представляющих угрозу здоровью населения и экологическому состоянию природной среды. 
В случае необходимости нарушенные земли могут консервироваться, а с появлением новых технологий, обеспечивающих их восстановление до нормативных требований, - использоваться в хозяйственных целях.

Проект рекультивации и технологии его выполнения должны отвечать определенной совокупности требований, одновременная реализация которых призвана повысить эффективность восстановления компонентов природы. Такой набор требований называется рекультивационным режимом (см. по аналогии: «мелиоративный режим»)

Рекультивационный режим определяется состоянием нарушенных земель, видом их последующего использования и включает следующие показатели:

1) эрозионная устойчивость поверхности  земли;

2) требуемые формы рельефа и  его параметры (крутизна склонов, линейные размеры);

3) допустимые нормы снятия и  сроки хранения почвенного слоя;

4) требуемый геологический и химический  состав горных субстратов, используемых  при восстановлении земель, и  их потенциальное плодородие;

5) требуемая толщина рекультивационного слоя грунтов и почвенного слоя при землевании;

6) допустимые пределы регулирования  влажности почвы и грунтов, глубины  грунтовых вод;

7) направленность и интенсивность  водообмена между почвенными и подземными водами.

8) допустимые сроки затопления  и подтопления земель;

9) допустимая скорость движения  поверхностных и подземных вод  на рекультивированной территории;

10) предельные значения минерализации  поверхностных и грунтовых вод, стекающих с рекультивированной территории, содержания в них токсичных веществ;

11) допустимое содержание токсичных  элементов в почвах, агрохимические  показатели плодородия почвы;

12) эстетичный вид техно-природного ландшафта.

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

Технический этап рекультивации

Технические мероприятия по рекультивации нарушенных земель подразделяются на следующие виды:

- структурно-проективные: создание новых  проектных поверхностей и форм  рельефа (профилирование, террасирование, вертикальная планировка), землевание, торфование, кольматаж, создание экранов, удаление ненужной древесно-кустарниковой растительности, пней, камней, разделка кочек;

- химические: известкование, гипсование, кислование, внесение сорбентов, органических и минеральных удобрений;

- водные (гидротехнические): осушение, орошение, регулирование сроков затопления  поверхностными водами;

- теплотехнические: мульчирование, грядование, обогрев, применение утеплителей.

Практически всегда на нарушенных землях необходима планировка и землевание. Планировку в зависимости от направления рекультивации, объемов и расстояния транспортировки почвенного слоя проводят по всей территории (сплошная) или по отдельным участкам (частичная), ее включают в состав работ по террасированию и выполаживанию откосов отвалов, карьерных выемок, кавальеров и насыпей.

Сплошная планировка (разравнивание) выполняется при подготовке земель к сельскохозяйственному использованию и созданию лесных массивов, частичная - при подготовке земель к озеленению, созданию защитных или лесных водо-охранных полос, при благоустройстве территорий для  целей  рекреации  или для придания нарушенным землям эстетичного вида с многообразием форм микро- и мезорельефа.

Планировка насыпей проводится в два этапа: предварительная и окончательная через 2…3 года с обязательным засевом поверхности насыпи бобово-злаковыми травами в промежутках между этапами.

Землевание – это нанесение почвенного слоя на спланированную поверхность или внесение почвы (потенциально плодородных пород) в другую почву для улучшения водно-физических, агрохимических и тепловых свойств. Содержание гумуса в почве, наносимой на спланированную поверхность, должно быть не менее двух процентов.

В качестве потенциально плодородных пород используют супесчаные и суглинистые грунты.

Землевание особенно необходимо при создании рекультивационного слоя на землях, непригодных по физическим или химическим свойствам для проведения биологической рекультивации. Мощность рекультивационного слоя на потенциально плодородных породах определяется направлением использования нарушенных земель, например: при создании сельскохозяйственных угодий наносимый почвенный слой должен быть не менее 20…25 см, дальнейшее увеличение глубины землевания определяется уже экономическим эффектом, получаемым за счет прибавки урожая от этого мероприятия.

В зависимости от площади и состояния нарушенных земель техническая рекультивация может ограничиваться двумя рассмотренными способами или созданием крупных инженерных систем с необходимым набором элементов управления потоками вещества. Для земель сельскохозяйственного использования – это мелиоративные системы, для рыбохозяйственного использования – это могут быть прудовые системы, для лесохозяйственного использования – это лесомелиоративные системы, для загрязненных земель – инженерно-экологические системы и т.д. Эффективность таких систем зависит от уровня инженерного исполнения и технологии управления движением минеральных и органических веществ в компонентах природы.

Биологический этап рекультивации

Основными задачами биологической рекультивации является возобновление процесса почвообразования, повышение самоочищающей способности почвы и воспроизводство биоценозов. Биологическим этапом заканчивается формирование культурного ландшафта на нарушенных землях.

Организационно биологическая рекультивация проводится в две стадии. На первой выращиваются пионерные (предварительные, авангардные) культуры, умеющие адаптироваться в существующих условиях и обладающие высокой восстановительной способностью. На второй – переходят к целевому использованию. Земли, загрязненные тяжелыми металлами, органическими веществами или продуктами промышленной переработки, на первой стадии подвергают очистке с помощью сорбентов, растений или микроорганизмов (биодеструктуров), а затем включают в хозяйственное использование под жестким контролем со стороны санитарно - эпидемиологических служб.

Для разработки эффективных способов биологической рекультивации большое значение имеет изучение процессов эволюции растительного покрова в различных природных зонах и техногенных условиях.

Формирование растительного покрова на отвалах вскрышных пород идет очень медленно из-за сложного изменяющегося во времени рельефа поверхности отвала, бедности горных пород питательными веществами, неустойчивости водного и теплового режимов. Продолжительность естественного формирования растительного покрова в лесной и лесостепной зоне характеризуется тремя периодами: