Рекультивация земель, расположенных вне городской зоны

Наиболее частыми вариантами решений по использованию карьерных выемок являются два: засыпка их породой из отвалов и заполнение водой.

Засыпка карьерных выемок породой не представляет технических трудностей.

Рекультивация нарушенных земель в городской черте

В зависимости от направления использования рекультивируемой территории ее освобождает от промышленных отходов одним из способов: промежуточным складированием на специальной площадке, предварительным обеззараживанием или их переработкой.

После удаления с рекультивируемого участка промышленных отходов проводится анализ грунта с целью определения глубины проникновения тяжелых металлов и токсичных веществ и их концентрации. На основе данных обследования состояния нарушенных территории и технико-экономических расчетов выбирается наиболее перспективное направление использование восстановленной территории, разрабатывается проект рекультивации земель и застройки рекультивируемого участка. Рекультивация ведется поэтапно: техническая рекультивация с предварительной выемкой загрязненного грунта, затем биологическая со строительством предусмотренного объекта.

При сельскохозяйственномнаправлениирекультивацииземель для достижения уровня их плодородия, близкого к зональнымпочвам

37

Мелиора́ция — комплекс организационно-хозяйственных и технических мероприятий по улучшениюгидрологических,почвенныхиагроклиматических условийс целью повышенияэффективности использованияземельных иводных ресурсовдля получения высоких и устойчивых урожаевсельскохозяйственных культур. Мелиорация отличается от обычныхагротехническихприёмов длительным и более интенсивным воздействием на объекты мелиорации.

Мелиорация— это работы, направленные на улучшение свойств земель, на повышение их производительности.

38

ПОЧВЕННЫЙ РАСТВОР - жидкая фаза почвы, вода с растворёнными газами, минеральными и органическими веществами, попавшими в неё при прохождении через атмосферу и просачивании черезпочвенные горизонты.

В зависимости от влажности почвы находится в плёночной, капиллярной и гравитационной формах. П. р. динамичен, участвует в почвообразовательном процессе, физико-химических, биохимических реакциях, круговороте веществ в почве и питании растений. Состав его определяется процессами почвообразования, растительностью, общими особенностями климата, а также временем года, погодой, деятельностью человека (внесение удобрений и др.). В почвенной влаге растворены: газы — кислород, углекислый газ, азот, аммиак; минеральные вещества — соли кальция, магния, натрия, калия и др., соединения алюминия, железа, марганца, кремнезём (в форме иона SiO^4-₄и в коллоидной форме); органические вещества — органические кислоты жирного ряда и их соли, гумусовые кислоты, сахара, аминокислоты и др. В незаселенных почвах концентрация веществ в П. р. невелика (обычно не превышает 0,1%), в солончаках и солонцах (см.Засоленные почвы) —резко увеличена (до целых и даже десятков процентов). Высокое содержание веществ в П. р. вредно для растений, т.к. затрудняет поступление в них воды и питательных веществ, вызывая физиологическую сухость. Реакция П. р. в почвах разных типов неодинакова: кислую реакцию имеют подзолистые, серые лесные, торфяные почвы, краснозёмы, желтозёмы; щелочную — содовые солонцы; нейтральную или слабощелочную — обыкновенные чернозёмы, луговые и коричневые почвы. Слишком кислый и слишком щелочной П. р. отрицательно влияет на рост и развитие растений

Методы выделения почвенного раствора

Для выделения и изучения почвенных растворов в зависимости от условий и задач исследования применяются различные методы.

1 группа методов: выделение и изучение почвенных растворов с помощью вытяжек, т.е. извлечение раствора добавлением в почву воды в количестве, значительно превышающем навеску почвы (наиболее часто применяемое соотношение почва:вода — 1:5).

Составы почвенных растворов и водных вытяжек весьма сильно различаются между собой. Поэтому в настоящее время водные вытяжки используются в основном для характеристики в почвах легкорастворимых солей и иногда для определения ряда легкодоступных растениям питательных элементов.

2 группа методов: выделение раствора из почвы в сравнительно неизменном виде. Для выделения почвенного раствора из образца почвы предварительно отобранного из почвы, необходимо преодолеть силу взаимодействия твердой и жидкой фаз почвы. Поэтому все методы основываются на применении внешней силы:

1.Давление, создаваемое прессом;

2.давление сжатого газа;

3.центробежная сила;

4.вытесняющая способность различных жидкостей.

Количество выделяющегося почвенного раствора зависит от водоудерживающих свойств почвы и степени ее увлажнения.

Получить почвенные растворы центрифугованием возможно лишь в почвах с влажностью, близкой к полной влагоемкости.

Практически в современных почвенных исследованиях наиболее часто применяются первый и последний методы, т.е. отпрессовывание раствора или вытеснение замещающей жидкостью. Выделение почвенного раствора замещением его другой жидкостью заключается в том, что через колонку, заполненную исследуемой почвой с естественной влажностью, сверху просачивается вытесняющая жидкость. Наиболее удобен для этой цели этиловый спирт. Для улучшения фильтрационных свойств тяжелых почв их рекомендуется смешивать с хорошо отмытым кварцевым песком.

При использовании этих методов после выделения раствора в почве остается еще некоторое количество влаги. Преимущества данных методов — возможность получения растворов при влажности, характерной для почв в вегетационный период, поэтому практически динамику почвенного раствора можно изучить лишь этими методами. Недостаток их — некоторое нарушение карбонатного равновесия и окислительно-восстановительного состояния раствора при его отделении от почвы.

3 группа методов: т.н. лизиметрические методы, действующие по принципу замещения и вытеснения растворов почвенных растворов талыми и дождевыми водами. Для количественного учета и изучения состава просачивающихся сквозь почву растворов применяют лизиметры различного устройства: лизиметры-контейнеры с бетонированными стенками и дном, лизиметры-монолиты, лизиметры-воронки, плоские лизиметры закрытого типа, в наименьшей степени нарушающие естественное залегание почвы, лизиметрические хроматографические колонки. Недостаток всех лизиметрических установок — возможность получения растворов лишь в периоды сильного увлажнения почв. Кроме того, в лизиметрических установках, особенно типа подставных воронок, нарушается в определенной мере естественный ход фильтрации, что не позволяет получать строго количественной характеристики выноса тех или иных компонентов почвы. Поэтому при изучении динамики состава почвенных растворов желательно сочетать лизиметрический метод с другими методами выделения почвенных растворов (отпрессовывание и др.).

4 группа методов:непосредственные исследования водной фазы почв в почве естественного залегания в полевых условиях. Первые методы с применением электродов, погружаемых в почву, для определения влажности и электропроводимости почв (учет запаса солей) были проведены еще в конце 19 века. Долгое время в почвах определяли лишь активность ионов водорода и окислительно-восстановительный потенциал. В последние годы развития потенциометрических и, в частности, ионометрических методов позволяет более широко проводить эти исследования, определять широкий набор ионов (Ca, Mg, K, Na, NO₃, Cl), измеряя их активность в почве.

39

Вся совокупность компонентов почвы, обладающих ионообменной способностью, называется почвенным поглощающим комплексом (ППК). Входящие в состав ППК ионы носят название обменных или поглощённых. Характеристикой ППК являетсяёмкость катионного обмена(ЕКО) — общее количество обменных катионов одного рода, удерживаемых почвой в стандартном состоянии — а такжесумма обменных катионов, характеризующая природное состояние почвы и не всегда совпадающая с ЕКО.

Защитные функции (поглощает разные хим.элементы.)

Участие в обменных реакциях с загрязняющими веществами,поступающими в почву.

40

Кислотность почвы— способностьпочвыпроявлять свойства кислот.

Актуальная кислотность— этоpHпочвенного раствора (на практике измеряется pH водной вытяжки при соотношении почва:вода = 1:2,5 для минеральных почв и 1:25 для торфяных).

Обусловленнасодержанием ионов водорода

41

Кислотность почв потенциальная — К., проявляющаяся при взаимодействии п. с нейтральными или гидролитически щелочными солями; включаетКислотность обменную иКислотность гидролитическую.

Параметры потенциальной кислотностиучитывают также влияние катионов ППК, которые могут подкислять почвенный раствор (H⁺иAl³⁺).

К ним относится обменная кислотность— pH солевой вытяжки (1 н. раствор KCl), а такжегидролитическая кислотность— pH вытяжки раствором гидролитически щелочнойCH₃COONa(позволяет более полно вытеснить H⁺из ППК).

42

ЩЕЛОЧНОСТЬ ПОЧВ— повышенное содержание впочвещелочных солей, главным образомкарбонатовнатрия или магния. Щелочность почв гибельна (токсична) для большинства растений, она способствует солонцеватости или содовому засолению. Щелочность почв характерна для лесостепной и степной зон при большойиспаряемостии слабой дренированности.

Актуальная щелочностьобусловлена наличием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей, при диссоциации которых образуется гидроксильный ион (ОН).

Потенциальная щелочностьобусловлена наличием поглощенного натрия, который замещается при взаимодействии с угольной кислотой. Образующийся при этом карбонат натрия подвергается гидролизу, что приводит к подщелачиванию раствора.

43

Процессы растворения-осаждения карбонатов (карбонатно-кальциевая система)

Почвенные карбонаты являются важным звеном в карбонатно-кальциевой системе почв. Процессы растворения-осаждения карбонатов (карбонатно-кальциевая система) контролируют многие химические и физико-химические свойства почв: рН, состав почвенного раствора, катионный обмен и некоторые другие свойства

44

Повышенная щелочность приводитк разрушению коллоидной частипочвы, её структуры и ухудшению физических свойств, водно-воздушного и питательных режимов.

Повышенная кислотность почвенного раствораухудшает рост корней, отрицательно действуя на физикохимическое состояние плазмы клеток корня и их проницаемость. Это приводит к ухудшению использования растениями питательных в-в почвы и удобрений, снижению их устойчивости, выносливости и конкурентной способности ко всему комплексу вредных организмов, особенно почвенных.

Для устранения избыточнойкислотностипочвпроводят их известкование.

Для устранения избыточной щелочностипроизводят их гипсование

45

Способностьпочвсопротивлятьсяантропогенномуизменениюокружающейсредызависитот многих свойств и в первую очередь от их химического состава и многообразия слагающихпочвыминеральных и органических веществ

46

Насчитывают не менее 6 типов антропогенно-технических воздействий, которые могут вызвать разного уровня ухудшение почв:

водная и ветровая эрозия;

засоление, подщелачивание, подкисление;

заболачивание;

физическая деградация, включая уплотнение и коркообразование;

разрушение и отчуждение почвы при строительстве, добыче полезных ископаемых;

химическое загрязнение почв

47

Основные загрязнители почвы:

1) пестициды (ядохимикаты);

2) минеральные удобрения;

3) отходы и отбросы производства;

4) газо-дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

5) нефть и нефтепродукты.

Халатность, неосторожность и пр.

48

Плотность, водопроницаемость, влажность, кислотность, щёлочность, структурность,

49

Нефть обволакивает почвенные частицы, почва не смачивается водой, гибнет микрофлора, растения не получают должного питания, частицы почвы слипаются, а сама нефть постепенно переходит в иное состояние, ее фракции становятся более окисленными, затвердевают, и при высоких уровнях загрязнения почва напоминает асфальтоподобную массу. Бороться с таким явлением очень трудно. При малых уровнях загрязнения помогает внесение удобрений, стимулирующих развитие микрофлоры и растений.

В результате нефть частично минерализуется, некоторые ее фракции входят в состав гуминовых веществ и почва восстанавливается.

Но при больших дозах и длительных сроках загрязнения в почве происходят глубокие, необратимые изменения морфологических, физических, физико-химических, микробиологических свойств, а иногда и существенные изменения почвенного профиля, что приводит к потере загрязненными почвами плодородия и отторжению территорий из сельскохозяйственного использования. Тогда наиболее загрязненные слои приходится просто удалять.

Происходитмассовая гибель почвенной мезофауны: через три дня после аварии большинство видов почвенных животных полностью исчезает или составляет не более 1% контроля. Наиболее токсичными для них оказываются легкие фракции нефти.

Комплекспочвенных микроорганизмов после кратковременного ингибирования отвечает на загрязнение нефтепродуктами повышением валовой численности и усилением активности. Прежде всего это относится к углеводородокисляющим бактериям, количество которых резко возрастает относительно незагрязненных почв. Развиваются “специализированные “ группы, участвующие на разных этапах в утилизации УВ.

Максимумчисленности микроорганизмов соответствует горизонтам ферментации и снижается в них по профилю почв по мере уменьшения концентраций УВ. Основной “ взрыв “ микробиологической активности падает на второй этап естественной деградации нефти.

В процессеразложения нефтепродуктов в почвах общее количество микроорганизмов приближается к фоновым значениям, но численность нефтеокисляющих бактерий еще долгое время превышает те же группы в незагрязненных почвах (южная тайга 10 - 20 лет).

Изменениеэкологической обстановки приводит к подавлению фотосинтезирующей активности растительных организмов. Прежде всего это сказывается на развитии почвенных водорослей: от их частичного угнетения и замены одних групп другими до выпадения отдельных групп или полной гибели всей альгофлоры. Особенно значительно ингибирует развитие водорослей сырая нефть и минеральные воды.

Изменяютсяфотосинтезирующие функции высших растений, в частности злаков. Эксперименты показали, что в условиях южной тайги при высоких дозах загрязнения - более 20 л/м²растения и через год не могут нормально развиваться на загрязненных почвах.

Исследования показали, что в загрязненный почвах снижается активность большинства почвенных ферментов. При любом уровне загрязнения ингибируются гидролазы, протеазы, нитратредуктазы, дегидрогеназы почв, несколько повышается уреазная и каталазная активности почв.

Дыхание почвтакже чутко реагирует на загрязнение нефтепродуктами. В первый период, когда микрофлора подавлена большим количеством УВ, интенсивность дыхания снижается, с увеличением численности микроорганизмов интенсивность дыхания возрастает.

50

Контроль качества почв проводится на всех стадиях проектирования и строительства. Полнота и объем исследований зависит от стадии проектирования и строительства.

На стадии разработки предпроектной документации и выбора земельного участка допускается исследование почв с использованием сокращенного перечня показателей.

На стадии выбора земельного участка и выполнения проектных работ, а также строительства и приемки объекта в эксплуатацию контроль осуществляется с использованием стандартного перечня показателей.

Стандартный перечень химических показателей включает определение содержания:

тяжелых металлов: свинец, кадмий, цинк, медь, никель, мышьяк, ртуть;

3,4-бенз(а)пирена и нефтепродуктов;

рН;

суммарный показатель загрязнения.

Контроль с использованием расширенного перечня санитарно-эпидемиологических показателей (прилож. 3) проводится на объектах повышенного риска, на остальных - по стандартному перечню показателей. Стандартный перечень может быть расширен с учетом санитарно-эпидемиологической ситуации и хозяйственным освоением территории.

После ввода объекта в эксплуатацию заказчик обязан обеспечить проведение лабораторных исследований качества почвы объектов повышенного риска, что должно быть отражено в санитарно-эпидемиологическом заключении.

Мониторинг состояния почвы осуществляется в жилых зонах, включая территории повышенного риска, в зоне влияния автотранспорта, захороненных промышленных отходов (почва территорий, прилегающих к полигонам), в местах временного складирования промышленных и бытовых отходов, на территории сельскохозяйственных угодий, санитарно-защитных зон. Объем исследований и перечень изучаемых показателей при мониторинге определяется в каждом конкретном случае с учетом целей и задач по согласованию с органами и учреждениями, осуществляющими государственный санитарно-эпидемиологический надзор.

Мониторинг проводится с учетом результатов исследований на всех предыдущих стадиях проектирования, строительства, а также по окончании строительства объекта, при вводе его в эксплуатацию и на протяжении всего его эксплуатационного периода.

Отбор проб почвы регламентируется государственными стандартами по общим требованиям к отбору проб, методам отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического анализа и методическими указаниями по гигиенической оценке качества почвы населенных мест.

Все исследования по оценке качества почвы должны проводиться в лабораториях, аккредитованных в установленном порядке.

Определение содержания химических загрязняющих веществ в почвах проводится методами, использованными при обосновании ПДК (ОДК) или другими методами, метрологически аттестованными, включенными в государственный реестр методик.

Определение паразитологических показателей в почве проводится в соответствии с действующими методическими указаниями по методам санитарно-паразитологических исследований.

Количество точек отбора проб зависит от площади участка строительства, глубины строительства объекта или заложения инженерных коммуникаций, стадий выполнения проектных и строительных работ.

Радиационный контроль в полном объеме проводится на любых строительных и инженерных сооружениях на соответствие требованиям Норм радиационной безопасности НРБ-99(Ненуждаютсявгосударственнойрегистрации,письмоМинюстаРоссииот29.07.99№6014-ЭР).