Эко-бюллетень ИнЭкААрхив№ 4 (129) > ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

Организационные и технологические альтернативы рекультивации техногенно нарушенных земель

А.С. Водолеев,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, зав. каф. ботаники КузГПА (г. Новокузнецк),
В.А. Андроханов,
доктор биологических наук, зам. директора по научной работе Института почвоведения и агрохимии СО РАН (г. Новосибирск),
С.Ю. Клековкин,
младший научный сотрудник лаборатории рекультивации Института почвоведения и агрохимии СО РАН (г. Новосибирск)

Экстенсивное развитие промышленности Кузбасса привело к острому кризису землепользования. Не менее 70 % почвенного покроя равнинной части области в той или иной степени трансформировано, около 200 тыс. га разрушено. На 63 531 га земель практически полностью уничтожен плодородный слой почвы. Более 40 тыс. га земли занято под складирование отходов. И ежегодно угольные разрезы изымают из оборота ок. 1,5 тыс. га сельскохозяйственных угодий.

Наибольшую экологическую опасность в области землепользования создает, наряду с добычей полезных ископаемых, формирование отвалов и хвостохранилищ. По экспертным оценкам, ежегодно с каждого промышленного отвала сдувается около 400 т пыли и вымывается около 8 т солей. При хранении отходов в хвостохранилищах создается опасность возникновения техногенных аварий и повреждений, которые могут привести к катастрофическим последствиям регионального масштаба. Под действием внешних факторов (выветривание, вымывание) частицы отходов с высоким содержанием токсичных веществ, в том числе тяжелых металлов, вызывают загрязнения плодородного слоя почвы, водных ресурсов, приземных слоев атмосферы, что в свою очередь оказывает прямое влияние на здоровье населения прилегающих районов. Самозарастание большинства промышленных отвалов невозможно вследствие неблагоприятных агрофизических свойств материала отвалов, токсичности поверхностных слоев по отношению к растениям, отсутствия органического вещества и т.д. Поэтому для создания корнеобитаемого слоя с благоприятными почвенно-экологическими свойствами и для сокращения затрат возможно проведение рекультивационных мероприятий с применением нетрадиционных почвоулучшителей (мелиорантов), в частности осадков сточных вод (ОСВ).

В тоже время во многих городах Кузбасса в результате дефицита площадей складывается неблагополучная обстановка по складированию и утилизации ОСВ, приводящая к их аварийному выбросу в естественные водоемы. В связи с этим появляется необходимость срочно строить новые иловые карты или очищать старые. На иловых картах городских очистных сооружений Новокузнецка общей площадью 27,5 га накоплено не менее 300 000 т ОСВ, то есть существует проблема их размещения и дальнейшей утилизации. Исходя из расхода 100 т ОСВ на га (эта норма согласована с Центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора г. Новокузнецка), понятно, что уже накопленный объем ОСВ позволяет рекультивировать в общей сложности 3 тыс. га. При этом следует отметить, что ОСВ – возобновляемый рекультивационный ресурс, накопление которого неразрывно связано с деятельностью городских очистных сооружений. Проблема обезвреживания и размещения ОСВ существует и в других городах Кузбасса.

Экономические расчеты показывают, что основным наиболее затратным фактором технологии биологической рекультивации является транспортировка ОСВ, которая в свою очередь напрямую зависит от отдаленности объекта рекультивации. По зарубежным данным, удельные затраты на доставку ОСВ (в пределах 20 км) составляют 4,55$/т. В наших условиях этот показатель колеблется в пределах от 10,16 до 54,16 руб. или 0,41 – 2,17 $ (по курсу 25 рублей за доллар США). Однако выполненный нами расчет рекультивации одного из отвалов за счет использования нетрадиционных материалов, в том числе ОСВ, показал, что в результате сокращения транспортных затрат и предотвращения разработки плодородного слоя грунта обеспечивается снижение ее сметной стоимости на 16 %.

В России и за рубежом накоплен определенный опыт по обезвреживанию ОСВ (Шевцов, 1988). Для обезвреживания осадков используется промышленные отходы: цементная пыль, зола каменного угля или бактериальная микрофлора, окисляющая токсические соединения в биологическом реакторе (McPherson, Peverly, 1993).

Сотрудники НПП «Экоуголь» еще с 1995 года начали проводить обширные лабораторные и промышленные исследования по способам обезвреживания ОСВ и активного ила из илонакопителя очистных сооружений г. Новокузнецка. В качестве обезвреживающих добавок использовались отходы Западно-Сибирского металлургического комбината (ЗСМК) – аспирационная пыль цеха обжига известняка (ЦОИ) и окалина блюминга. В результате проведенных опытов установлена высокая эффективность обезвреживающего воздействия на ОСВ аспирационной известковой пыли. Определенным потенциалом по обезвреживанию обладает также окалина производств черной металлургии, особенно в отношении водорастворимых соединений меди.

В 1998 г. на поверхности Абагурского хвостохранилища и в 2000 г. на шламохранилище ЗСМК была заложена серия опытов по использованию ОСВ в технологии рекультивации. В ходе выполнения настоящей работы преследовалась двойная цель: решение проблемы утилизации опасных в санитарно-гигиеническом отношении осадков сточных вод и рекультивация токсичных отходов железорудного обогащения, расположенных в селитебной зоне г. Новокузнецка.

В течение нескольких десятилетий поверхность хвостохранилища не зарастает, подвержена процессам водной и ветровой эрозии и представляет собой техногенную пустыню. В то же время эти складированные отходы содержат ряд сопутствующих ценных элементов, которые впоследствии при разработке соответствующих технологий могут быть использованы для получения ценной промышленной продукции. Поэтому данный промышленный объект является техногенным месторождением, в связи с чем применение дорогостоящих технологий, направленных на коренную долговременную рекультивацию (Гаджиев и др., 2000), неэффективно и экономически нецелесообразно.

Творческим коллективом специалистов (в работе принимали участие Кузбасская государственная педагогическая академия (г. Новокузнецк), Институт почвоведения и агрохимии СО РАН (г. Новосибирск), Западно-Сибирский испытательный центр (г. Новокузнецк), ЗАО «Водоканал», ОАО КМК (г. Новокузнецк) были проведены исследования с целью разработки эффективных технологий рекультивации с применением ОСВ. В результате исследовательских работ на территории опытных площадок установлено, что ОСВ снижает неблагоприятное влияние лимитирующих факторов за счет повышения водообеспеченности и внесения компонентов питания в поверхностный корнеобитаемый слой. При этом проведенные исследования показали особую перспективность использования ОСВ в целях рекультивации фитотоксичных отходов (см. рис.1).

Положительные результаты по биологической рекультивации с использованием ОСВ были получены также на шламохранилище ЗСМК, где в ходе проведения полевых экспериментальных исследований было рекультивировано около 5 га территории, занятой промышленными отходами.

В большинстве случаев темпы рекультивационных работ значительно отстают от объемов нарушения земель, а применяемые технологии рекультивации имеют низкий уровень наукоемкости и экологической эффективности, не позволяющей значительно снизить негативное влияние техногенных ландшафтов на прилегающие территории. Совершенно очевидно, что требуется новый подход и в организации рекультивационных работ, особенно в проектировании. Но главное заключается в том, чтобы привлечь административные органы к решению проблемы рекультивации нарушенных земель. Так как практика показывает, в тех регионах, где власти заинтересованы и контролируют работы по восстановлению нарушенных территорий, рекультивация проводится целенаправленно и с большей эффективностью.

В соответствии с общепринятой мировой практикой, цели и задачи рекультивации должны формулироваться «Заказчиком» работ и согласовываться с административными и общественными органами, ответственными за экологическую политику в регионе. Во всех экономически развитых странах используется принцип дифференцированной ответственности за принимаемые решения, имеющие экологические последствия. Эта ответственность дифференцируется следующим образом. Административные органы, определяющие экологическую политику в регионе, должны взять на себя ответственность за определение целей и задач рекультивации. Научные организации обязаны разработать и предложить вышеуказанным административным органам несколько вариантов технологий рекультивации с различным уровнем экологической эффективности в соответствии с целями и задачами рекультивации. Эти варианты технологий рекультивации должны быть представлены в администрацию для принятия решения по выбору конкретной технологии рекультивации с той или иной экологической эффективностью. Выбранная технология рекультивации со сформулированной в виде технического задания эффективностью рекультивации должна реализоваться в рабочем проекте рекультивации. Ответственность за полноту и качество реализации в проекте технического задания должна нести проектная организация. Готовый и согласованный проект рекультивации передается для реализации техническому исполнителю проекта. Ответственность за полноту и качество реализации проекта на конкретных объектах рекультивации должен нести технический исполнитель. И, наконец, органы власти, отвечающие за охрану природы в регионе, должны сформировать комиссию по приемке и передаче землепользователю во временное или постоянное землепользование рекультивированной площади. Эта комиссия может состоять из представителей сторонних организаций и тех организаций, которые приняли участие в разработке рабочего проекта рекультивации. Она должна обеспечить контроль качества рабочих проектов рекультивации и уровень их технической реализации и выступать в роли арбитражного судьи при конфликтах между землепользователем и проектной организацией. К сожалению, такой принцип в России практически не реализуется.

При этом следует признать, что большая часть техногенных ландшафтов неопределенно долгое время останется нерекультивированной. На таких территориях начинают развиваться естественным образом процессы самовосстановления почвенного покрова и всей совокупности биоценозов. Оценка характера, интенсивности и направленности этих процессов – предмет особой заботы, поскольку отдаленные экологические последствия функционирования таких ландшафтов остаются неясными. Однако уже сейчас известно, что в исторически обозримое время набор и качество почвенно-экологических функций в саморазвивающихся экосистемах техногенных ландшафтов будет существенно отличаться от соответствующих параметров естественных ненарушенных ландшафтов этой же зоны. Иными словами, большинство техногенно нарушенных территорий навсегда останутся экоклинами, т.е. территориями, резко отличающимися от естественных ландшафтов, распространенных в регионе.

В природно-климатических условиях Кузбасса это объясняется двумя основными причинами. Во-первых, тем, что поверхность техногенных ландшафтов после открытой разработки месторождений представлена в основном склоновыми формами, на которых интенсивно развиваются дефляционные, водно-эрозионные, оползневые и другие гипергенные процессы, препятствующие развитию растительности и формированию почвенных профилей и, следовательно, тормозящих скорость почвообразования и удерживающих их на ранних стадиях эволюции почвенного покрова. Во-вторых, тем, что в качестве почвообразующей породы выступают техногенные отложения с очень высокой степенью каменистости. Процент каменистости на поверхности отвалов может достигать 100 %.

Поэтому проблемы рекультивации не исчерпываются только решением организационных задач. Не менее важны особенно в общеэкологическом плане теоретические исследования, позволяющие разработать методы оценки эффективности рекультивационных мероприятий и теорию прогнозирования экологического состояния техногенных ландшафтов, а также практическое внедрение в Кузбассе технологий рекультивации с высоким почвенно-экологическим эффектом. Как показывает практика, возможности широкомасштабного применения технологий рекультивации с высоким почвенно-экологическим эффектом сильно ограничены дефицитом материальных ресурсов, что свидетельствует о необходимости широкого использования нетрадиционных мелиоратов.

Список используемой литературы

  1. Андроханов В.А., Овсянникова С.В., Курачев В.М. Техноземы: свойства режимы функционирование. Новосибирск: «Наука», 2000. 200 с.
  2. Гаджиев И.М., Курачев В.М., Андроханов В.А. Стратегия и перспективы решения проблем рекультивации нарушенных земель. Новосибирск: «Церис», 2001. 38 с.
  3. Курачев В.М., Андроханов В.А. Классификация почв техногенных ландшафтов. Сибирский экологический журнал № 3, 2002. С. 255-261.
  4. Панычев А.А. Классификация техногенных нарушений экологии при горно-обогатительных производствах. Горный журнал. 1993. № 6. С. 53-55.
  5. Саранчук В.И. Экологические проблемы хранения пород в отвалах угольных предприятий. Химия твердого топлива. 1998. № 2. С. 81-86.
  6. Экология и рекультивация техногенных ландшафтов. Новосибирск: «Наука», 1992. 305 с.
  7. Шевцов Н.М. Внутрипочвенная очистка и утилизация городских сточных вод. – М.: Агропромиздат, 1988. 87 с.
  8. McPherson M.A., Peverly J.H. Influence of MSW and sludge composts on redox potential and related pore: water chemistry in soil columns // Amer. Soc. Agron. Annu. Meet. – 1993. Cincinnati, 1993. – P. 231.
 
ПОИСК ПО САЙТУ
© 2001-2017 ООО «ИнЭкА-консалтинг»
Контакты ИнЭкА:
+7 3843 720575
720579
720580
ineca@ineca.ru
создание сайтов