Ивлев А.М., Дербенцева А.М. Деградированные почвы и их рекультивация

Подождите немного. Документ загружается.

Некоторые ученые (Штина Э.А., 1987; Панкратова Е.М., Домрачева

Л.И., 1986) предлагают оценивать степень загрязненности почв пестицидами не

химическими методами, а при помощи биоиндикаторов.

Этот метод отличается повышенной чувствительностью биоиндикаторов

к загрязнителям, и поэтому он наиболее эффективен.

Таблица 26

Последовательность организации контроля

за ходом загрязнения почв

Загрязняющие вещества

Очере

дност

контр

оля

Техногенного

происхождения

Применяемые в

сельскохозяйственном

производстве

Примен

яемые на

транспорте

1 этап Ртуть, свинц,

кадмий, никель,

кобальт, молибден,

ванадий, медь, мышьяк,

цинк, хром, сурьма,

селен, фториды

Хлорорганические

инсектициды, ДДТ иего

метаболиты, ГХЦГ,

гексахлорбензол,

полихлорпиненн,

полихлокамфен и др.

2 этап Бензапитен,

соединения серы,

кислотность не

культивируемых почв,

формы металлов в

почвах,

нефтепродукты,полихл

орбифенилы, состояние

микрофлоры в почве

Фосфорорганическ

ие пестициды: фозалон,

метафос, карбофос,

фосфамид. Гербициды: 2-

4-Д, атразин, симазин,

прометрин и др.

Состояние микрофлоры в

почве

3 этап

Вещества,

загрязняющие почву в

результате применения

твердых отходов,

органические

токсичные соединения

металлов. Токсичные

органические

соединения (фенолы),

наблюдения за

изменением физико-

химических свойств

почв

Токсичные

вещества, поступающие в

почву в результате

применения удобрений,

использования сточных

вод. Наблюдения за

изменением физико-

химических свойств

почвы

Свинец

и бензапирен

вблизи

автомагистрале

В качестве биоиндикаторов используют сине-зеленые водоросли или

микроорганизмы. Оценку проводят по состоянию живущих в почве

биоиндикаторов.

Для сине-зеленых водорослей дается три вида их состояния, отражающие

степень загрязненности почв пестицидами и гербицидами:

а) слабая степень загрязненности почв выражается в угнетенности сине-

зеленых водорослей или даже в выпадении отдельных популяций;

б) средняя степень загрязненности почв вызывает смену одних популяций

водорослей другими;

в) сильная степень загрязненности приводит к полному исчезновению

водорослей.

Для микроорганизмов, при оценке степени загрязненности почв

пестицидами и гербицидами, выделяются 4 вида состояния или реакций

микроорганизмов:

а) очень слабая степень загрязненности почв не нарушает устойчивое состояние

(гомеостаз) популяций микроорганизмов, обитающих в почве;

б) слабая степень загрязненности почв вызывает состояние стресса, при

котором уменьшается общее количество микроорганизмов;

в) средняя степень загрязненности почв вызывает резистенцию

(сопротивляемость) микроорганизмов, что приводит к качественным

изменениям в составе микрофлоры;

г) сильная степень загрязненности - приводит к репрессии, когда рост и

развитие микроорганизмов подавлены.

В зависимости от степени загрязненности почв пестицидами и

гербицидами, проводят различные виды рекультивационных работ, а именно:

а) осуществляют систему специальных агротехнических мероприятий;

б) применяют комбинированные смеси биоцидов, имеющих разную степень

воздействия на сорняки и на вредителей;

в) заменяют сильные биоциды более слабыми;

г) вносят биоциды выборочно (локально), а не повсеместно;

д) заменяют авиационный (воздушный) способ внесения в почву биоцдов

наземным;

е) используют химически менее устойчивые формы биоцидов

ж) биоциды вносят в виде эмульсий, аэрозолей и капсул, микрогранулятов.

Главными вопросами при применении биоцидов остаются два:

1.строгое соблюдение технологии их использования;

2.поиск и создание новых форм биоцидов, экологически безопасных.

5.2.2. Рекультивация почв, загрязненных тяжелыми металлами

Хозяйственная деятельность человека все больше и больше приводит к

рассеиванию в пространстве (и к последующему накоплению) тяжелых

металлов в почвах, в живых организмах, в растениях и в природных водах.

В список "тяжелых металлов" в России занесено 15 химических элементов:

Hg, Cd, Pb, Cu, Zn, Fe, J, Se, F, CI, Ni, As, Ag, Sn, Sb.

В условиях современного развития промышленности и транспорта, в почву

могут попадать любые из химических элементов.

Рекультивация почв, загрязненных тяжелыми металлами, состоит в

химическом связывании тяжелого металла в трудно растворимые формы,

недоступные для растений. Однако, до сих пор отсутствуют эффективные

методы осаждения тяжелых металлов в почвах. Особенно это относится к

микроэлементам, которые встречаются, в основном, в микродозах. Но и в этих

количествах они могут оказывать токсическое воздействие на растения и на

живые организмы. Поэтому главным мероприятием защиты почв от

загрязнения тяжелыми металлами, является предотвращение самого процесса

загрязнения. Это выражается в применении серии различных мер. Они состоят

в следующем:

а) строго соблюдать технологию внесения удобрений и других химических

веществ, содержащих тяжелые металлы;

б) вносить в почву точно дозированные нормы минеральных удобрений;

в) подбирать такое сочетание химических веществ (удобрений), которые в

совокупности (в смесях) не оказывают токсического воздействия на живые

организмы и растения;

г) создавать технические средства защиты от возможного возникновения

техногенных геохимических потоков;

д) проводить качественную и полную очистку сточных вод.

Сточные воды должны очищаться не только от тяжелых металлов, но и от

любых токсикантов, включая патогенную микрофлору ( рис. 7).

Сточные воды

Осаждение взвешенных частиц

Отстаивание и осаждение коллоидов

Стерилизация

твердых осадков от

патогенной флоры

Выделение из воды токсикантов

неорганической природы

Выделение токсикантов

органической природы

Рис. 7. Схема очистки сточных вод

5.2.3. Рекультивация почв, загрязненных нефтепродуктами

Развитие промышленности, транспорта, городов и просто поселений все

больше и больше требует производства и расхода продуктов нефтепереработки.

Процесс этот в жизни общества неизбежен. Однако, нарушение правил

транспортировки, хранения и использования нефтепродуктов, ведут к их

утечке. Это приводит к попаданию нефтепродуктов в почву и в природные

воды. В настоящее время теряется до 1,5% объема добытой нефти. Какая - то

часть из этих потерь загрязняет почвы и природные воды. Вследствие этого,

большие массивы земель, и водоемы, выбраковываются из хозяйственного

оборота.

До сих пор не разработаны эффективные методы рекультивации почв,

загрязненных нефтепродуктами. Особенно трудно восстанавливать плодородие

почв, подвергшихся гудронизации (битуминизации). Борьба с загрязнением

почв нефтепродуктами осложняется еще и тем, что их, даже при больших

объемах, нельзя ни сжигать, ни засыпать грунтом, песком, мусором и другими

веществами. Нельзя загрязненную почву даже вывозить в карьеры. Во всех

случаях, почву или в воду, загрязненную нефтью или нефтепродуктами,

необходимо очищать на месте.

Наиболее эффективными методами очистки и рекультивации почв,

загрязненных нефтепродуктами, являются биологические. Они направлены на

разложение нефти на ее составляющие фракции. Осуществляется это при

помощи микроорганизмов, способных разлагать нефть. Проведенные

экспериментальные исследования позволили выявить, и провести отбор

селективных бактерий, способных разлагать нефть.

. Для усиления микробиологического разложения нефти, рекомендуется

одновременно с микробным «заражением», вносить в почву и минеральные

удобрения.

Среди других методов, эффективны и методы адсорбции нефти

различными сорбентами. Хорошими сорбентами показали себя торф и известь.

При вовлечении почв в пашню, очищенных от загрязнения

нефтепродуктами, рекомендуется первоначально размещать на них культуры,

устойчивые к невысоким концентрациям нефти. Дело в том, что стопроцентной

очистки почв от нефтепродуктов современными методами пока добиться

трудно.

Одновременно с проводимой рекультивацией почв, загрязненных

нефтепродуктами, необходимо очищать и прилегающие загрязненные водоемы,

воды рек и ручьев.

Сбор нефти, и нефтепродуктов из водоемов осуществляется различными

методами. Это или стационарные, или мобильные установки. Стационарные

установки предназначены для локализации и удержания пятен разлитой нефти

(или нефтепродуктов) на одном месте, не допуская их растекания. Для этого

используют различные нефте - отражающие экраны или боны.

Подвижные, или динамические системы предназначены непосредственно

для сбора нефти и нефтепродуктов. В качестве их используют сепараторы,

отстойники, всасывающие устройства, вращающиеся камеры. Собранную

нефть обычно сжигают в смеси с торфом или древесным углем.

В небольших водоемах, где трудно применять динамические системы,

нефть (или нефтепродукты), собирают сорбентами. В качестве сорбентов

используют разнообразные материалы.

Это могут быть любые вещества, способные сорбировать нефть и

нефтепродукты. В качестве сорбентов можно использовать вещества,

обладающие большой поверхностью, и способные поглощать нефть и

нефтепродукты. Для этого используются древесная стружка, солома, кора

деревьев, вермикулит, перлит, древесная зола, полистирол, полиэтилен,

полипропилен, а также торф, известь и другие материалы.

5.2.4. Рекультивация почв, загрязненных радионуклидами

Рекультивации или очищению почв от радиоактивного загрязнения

подлежат почвы, в которых содержание радионуклидов превышает фоновое.

При фоновом содержании радионуклидов в почвах идет процесс

самоочищения, вследствие распада радионуклидов, а следовательно, ведущем к

уменьшению их концентрации.

Самоочищение почв от радионуклидов зависит от таких свойств почвы как

емкость поглощения, состав глинистых минералов, количество гумуса. Чем

выше емкость поглощения, чем больше в почвах гумуса, и минералов группы

монтмориллонита, а следовательно, тем выше и способность почв

самоочищаться от радионуклидов. Однако, это свойство имеет свои пределы

или предельную величину самоочищения. Поэтому необходимо дополнительно

проводить техническое (химическое) очищение почв, применяя различные

методы очистки от радионуклидов.

Главными средствами борьбы с радиоактивным загрязнением почв

являются методы, стимулирующие ускоренный распад радионуклидов и

химическое связывание продуктов их распада. Для этого необходимо

обеспечить постоянную насыщенность почв воздухом.

Поддерживаются эти условия хорошей агротехникой, включая глубокую

вспашку, частое рыхление, созданием водопрочной структуры. Наилучший

эффект дает внедрение травопольной системы земледелия.

Большую роль в очистке почв от радионуклидов выполняют растения –

«концентраторы», способные накапливать радиоактивные элементы. Благодаря

этому радионуклиды можно отчуждать из почвы с урожаем растений -

«концентраторов».

Эффективными методами очистки почв от радионуклидов являются

химические, направленные на блокирование (на связывание) радиоактивных

химических элементов в труднодоступные для растений формы. Так, стронций ,

в виде S

активно осаждается в трудно растворимые формы солями щелочных

металлов. Такое же действие оказывают карбонаты и сульфаты.

Эффективными оказываются и методы внесения удобрений микродозами,

использование коагулирующих веществ, изменение сроков внесения удобрений

и их доз.

На загрязненных радионуклидами почвах должен постоянно

осуществляться контроль, как за степенью загрязнения почв, так и за составом

загрязнителей. Особенно жесткий контроль должен осуществляться за составом

вносимых удобрений и химических веществ, в которых возможно содержание

радионуклидов. Возделывание сельскохояйственных культур на загрязненных

радионуклидами почвах, опасно для здоровья человека и животных,

потребляемых продукцию с таких почв.

5.3. Рекультивация физической деградации почв.

Рекультивация почв после последствий физической деградации состоит в

восстановлении нарушенного водно - воздушного режима почв. Водно -

воздушный режим почв нарушается вследствие разрушения почвенной

структуры. В результате этого почвы уплотняются, и резко ухудшаются

воздушные свойства почв. Исчезают даже капиллярные полости. В почвах

уменьшается, или исчезает полностью, воздух. Почвы становятся

водонепроницаемыми.

При рекультивации таких почв используются ряд специальных приемов,

предотвращающих (или уменьшающих) последствия физической деградации.

Главная задача этих мероприятий состоит в создании разрушенной почвенной

структуры. Достигается это при соблюдении ряда агротехнических технологий.

1.В структуру посевов должен быть обязательно введен клин многолетних

трав. Культивирование трав способствует образованию почвенной структуры.

Возделывание трав должно сочетаться с проведением известкования.

2.Обработка почв, связанная с их рыхлением, должна быть сведена до

минимума. В системе обработки почв должна преобладать безотвальная

вспашка.

3.Вспашку почв проводить только в периоды их оптимального

увлажнения.

4) Использовать искусственные структурообразователи, в виде различных

коагуляторов: клеи; строительный цемент и т.п.

5.4. Рекультивация почв, подверженных механической деградации

Рекультивация почв, нарушенных механической формой деградации,

состоит в предотвращении всех видов эрозии: плоскостной, линейной и

овражной. Последствия результатов каждого вида эрозии ликвидируются

своими методами В совокупности эти методы составляют систему агро-, лесо-,

гидротехнических мероприятий. Рассмотрим основные элементы этой системы.

5.4.1. Агротехнические почвозащитные мероприятия

Агротехнические приемы по защите почв от эрозии разделяются на 3

группы:

1. задерживающие воду, путем создания борозд, валов, лунообразных

понижений;

2. усиливающие водопроницаемость почв; достигается путем глубокой вспашки

поперек склонов, вспашкой почвоуглубителями, щелеванием;

3.повышающие эрозионную устойчивость поверхности почв; достигается

проведением безотвальной плоскорезной обработки, созданием кулисных

посевов, буферных полос;

Агротехнические мероприятия по защите почв от дефляции, также

объединены в три группы:

1. уменьшающие скорость ветра в приземном слое ;

2. повышающие противоэрозионную устойчивость поверхности почв;

3. уменьшающие пылесборные площади почв.

5.4.2.Лесомелиоративные мероприятия

Эффективными мероприятиями по ликвидации последствий эрозионной

деятельности, и по ее предотвращению, являются так называемые лесо -

мелиоративные мелиорации («мелиорация» - улучшение), в виде создания

лесных полос. Лесные полосы создаются в зоне возможного проявления очагов

эрозии почв. По своему назначению лесополосы могут быть: стоко

регулирующими, и овражно закрепляющими.

Лесонасаждения размещаются как на дне оврагов, так и по их склонам, а

также на «конусах выноса» - в устьях оврагов.

Характер и степень защитного действия лесных полос зависит от их

конструкции. Конструкция лесной полосы формирует характер проницаемости

ветра, и степень продуваемости.

Различают 3 основные типа конструкции лесной полосы (рис. 8):

-плотная или не продуваемая;

-продуваемая, но только внизу, в зоне стволов, но не продуваемая в

кроне;

-продуваемая или ажурная, равномерно проницаемая для ветра.

Площадь защитного действия лесной полосы зависит от ее высоты,

конструкции и протяженности. Расстояние между лесными полосами должно

составлять в среднем величину, равную 25-30 высотам лесонасаждения.

Обычно это равно 250-600 метрам. На песчаных почвах расстояние между

лесными полосами увеличивается до 1000 метров.

Лесные насаждения создаются одно-, двух-, трех- и более – рядными. Их

может быть до семи. Расстояния между рядами деревьев обычно составляют 3-

3,5 метра. При таких расчетах удается разместить на 1 гектаре от 1,5 до 9 тыс.

штук деревьев. Конкретное их количество зависит от вида высаживаемых

деревьев.

5.4.3. Гидротехнические противоэрозионные сооружения

Гидротехнические противоэрозионные сооружения являются важнейшей

составной частью комплекса мероприятий по борьбе с эрозией почв. Они

позволяют не только защитить почву от смыва или размыва, но и улучшить

гидрологический режим склоновых ландшафтов. Улучшение гидрологии

ландшафта позволяет вовлекать в сельскохозяйственное производство

непригодные земли.

По целевому назначению противоэрозионные сооружения разделяются на

пять групп:

1) регулирующие и задерживающие поверхностный сток - создаются на

водосборах, в виде различного типа террас, валов, распылителей стока,

склоновых лиманов;

2)отводящие поверхностный сток, в виде водоотводных валов, и различного

типа водоотводящих канав;

3)концентрирующие поверхностный сток, в виде лотков-быстротоков,

каскадных перепадов, консолей, шахтных и трубчатых водосбросов;

4)задерживающие и регулирующие сток в оврагах и балках, а также в поймах

рек, в виде различного типа запруд, прудов, пойменных лиманов;

5 защищающие берега рек, балок, оврагов в виде подпорных стенок,

спрямляющих русел, береговых валов.

6. Определение величины ущерба от деградации земель

6.1.Определение размера ущерба,

нанесенного химическими веществами.

Расчет стоимости ущерба от загрязне ия земель химическими веществами

П =∑(H

х S(i) х K

x K

3 (i)

x K

э(i)

)

Kг

(1)

размер олькими (от 1 до n)

ческими веществами (тыс. руб.)

стоимости освоения новых земель взамен

к н о

Таблица 27

Коэффициенты перерасчета (Кb) в зависимости

от продолжительности периода восстановления почв.

Период

восстановле

ффициент

счета

производится по формуле (1):

где:

платы за ущерб от загрязнения одним или нескП. –

хими

–норматив стоимости сельскохозяйственных земель (тыс.руб./га),

определяемый согласно «Нормативам

изымаемых сельс охозяйствен ых угодий для несельск хозяйственных нужд»,

утвержденным Сов. Министров РФ от 28 января 1993 г, № 77.

– коэффициент перерасчета. Величины коэффициентов приведены в

таблице 27.

ния перерасчета восстановления перера

Коэффициент Периода Коэ

1 год 0,9 8-10 лет 5,6

2 года 1,7 11-15 лет 7,0

3 года 2,5 8,2 16-20 лет

4 года 3,2 21-25 лет 8,9

5 лет 3,8 26-30 лет 9,3

6-7 лет 4,6 31 год и более 10,0

Примечание: коэфф т ы К

прирав ффи ам пересчета

теряемого ежегодно дохода, утвержденным постановлением Совета Министров

ти от степени загрязнения земель

хи

ициен

ниваются к коэ циент

Правительства РФ от 28 января 1993 г № 77.

S(i) – площадь земель , загрязненных химическим веществом i–го вида (га);

(i) – коэффициент пересчета в зависимос

мическим веществом i–го вида, определяемый по данным таблицы 28.

Не продуваемая конструкция

Продуваемая конструкция

Ажурная конструкция

Рис.8. Схемы конструкций лесных полос.