Основы научных исследований
 Скачать 1.31 Mb.
|
|
Способы технической рекультивации Рекультивация земель, нарушенных при строительстве линей- ных сооружений. К линейным сооружениям относят дороги, трубо- проводы, каналы, подземные кабельные линии и т. п. Полоса земли, отводимая во временное пользование при строительстве автомо- бильных дорог, в среднем составляет 1,5–2,0 га на один км дороги. Ширина полосы земель, отводимых во временное пользование под строительство магистральных трубопроводов, изменяется от 20 до 46 м. При строительстве одной нитки водовода или канализационно- го коллектора отводят от 20 до 70 м. В эти нормативы не входят уча- стки земель, занятые под временные подъездные дороги и сооруже- ния. В целом общая площадь нарушенных земель получается больше, чем отводимая под строительство. Рекультивация нарушенных земель при строительстве линейных сооружений имеет некоторые особенности, связанные с подвижным характером работ. Поэтому ее необходимо включать в технологиче- скую схему производства основных работ, особенно ту часть, кото- рую относят к технической рекультивации. Основной состав рекуль- тивационных работ при строительстве линейных сооружений: – ликвидация временных сооружений и уборка территории в пределах строительной зоны; – засыпка траншей подземных коммуникаций; 139 – распределение оставшихся вскрышных пород по поверхности; – создание проектной поверхности, включая планировку и обу- стройство насыпей и выемок; – выполнение противоэрозионных мероприятий, строительство сооружений; – землевание ранее снятым почвенным слоем, торфование, вне- сение органических удобрений или органо-минеральных смесей – посев семян зональных дикорастущих или культурных расте- ний, предварительно обработанных питательной смесью. Рекультивация земель при строительстве и эксплуатации кана- лов включает: – сохранение снятого почвенного слоя по фронту работ; – проведение противоэрозионных мероприятий; – разравнивание отвалов (кавальеров) грунта по месту работ или их использование для планировки на прилегающих территориях; – возвращение предварительно снятого почвенного слоя на уча- стки планировки и восстановление поверхности земли до проектных отметок; – ремонт и обустройство дорожной сети, разрушенной в ходе строительных работ; – восстановление пахотного слоя, а также травяного покрова, если земли используются под сенокосы или пастбища. Обустройство и рекультивация полигонов хранения твердых отходов Отходы, образующиеся в жилищном, промышленном, сельско- хозяйственном и других секторах хозяйственной деятельности под- лежат утилизации (переработке, захоронению, сжиганию, компости- рованию и обезвреживанию) на специализированных предприятиях и полигонах. Складируемые отходы по своему содержанию представ- ляют отвалы сложных конгломераций продуктов жизнедеятельности, производств и частей природных компонентов. Поэтому организация и технология утилизации отходов определяется количеством и видом их образования. Место для размещения полигонов выбирают с учетом следую- щих условий: – исключение или минимизация влияния отрицательных послед- ствий на прилегающие территории (лесные насаждения, поверхност- ные и подземные воды); – возможность создания техногенного рельефа, гармонично впи- сывающегося в природный ландшафт. 140 При выборе места для полигона предпочтение надо отдавать землям несельскохозяйственного назначения. Рекультивацией и обу- стройством полигонов отходов занимаются организации, входящие в систему обращения с отходами и эксплуатирующие данные полигоны. Работы эти выполняют в соответствии с проектом, разработанным и согласованным на стадии открытия полигона. Продолжительность ре- культивационного периода полигонов отходов зависит от направления использования и времени стабилизации тела отвалов, например: для посева многолетних трав и создания пашни продолжительность этого периода составляет 1–3 года, для посадки декоративных деревьев и кустарников – от 2 до 3 лет, для создания садов – от 10 до 15 лет. Органическую составляющую отходов жилищно-коммунального сектора, образующуюся после сортировки бытовых отходов (до 70 % ТБО), древесно-растительные остатки (обрезка, сведение деревьев и кустарников) и не загрязненные потенциально плодородные грунты целесообразно направлять на производство компоста с последующим его использованием при благоустройстве и озеленении городских территорий или для рекультивации полигонов отходов. В качестве примера рассмотрим схему организации и рекульти- вации складируемых отходов, состоящих из мусора и древесно- растительных остатков. Отсыпку отходов ведут послойно без покры- тия поверхности экранирующим грунтом или почвой. Это обеспечи- вает интенсивное разложение растительных остатков и выделение метана и других химических веществ, препятствующих биогеохими- ческим процессам. Откосы делают эрозионно-устойчивыми, покры- вают субстратом из мусора, мелких растительных остатков, грунтов и почвы, засевают травосмесями. Для организации отвода поверхностной воды на уступах (терра- сах) создают сеть неглубоких каналов. Фильтрационные воды с по- мощью дренажной сети отводят на очистные сооружения или на био- платы (биологические пруды очистки). Рекультивация загрязненных земель Рекультивация земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами При ежегодной мировой добыче нефти 2 млрд 500 млн т в год теряет- ся около 50 млн т или примерно 2 %. Загрязнение земель и вод про- исходит при добыче нефти, транспортировке ее и ее продуктов, пере- работке, хранении, заправке машин топливом в результате аварий, утечек, протечек, испарении. Опасны не только крупные аварии, но и мелкоочаговые загрязнения вокруг многочисленных мелких баз хра- 141 нения и распределения топливно-смазочных материалов (ТСМ), топ- ливозаправочных станций, при хранении и ремонте техники. Испаряющиеся нефтепродукты загрязняют воздух, особенно опасно образование канцерогенных соединений. Испарившиеся неф- тепродукты переносятся с воздухом и, выпадая вместе с атмосфер- ными осадками, расширяют ареал загрязнения. Значительная часть нефтепродуктов попадает в почву, вызывая неблагоприятные измене- ния ее микроэлементного состава, физико-химических свойств, вод- но-воздушного и окислительно-восстановительного режимов, нару- шение нормального соотношения углерода и азота, приводя к дефи- циту кислорода, азота и фосфора. На территориях добычи, хранения, переработки нефтепродуктов и на прилегающей площади почвенный покров деградирует и полно- стью разрушается. Часть пролитых нефтепродуктов, особенно их лег- кие фракции улетучиваются из самого верхнего слоя почвы, но зна- чительная их часть просачивается вниз, достигает поверхности грун- товых вод и образует зону загрязнения, в которой в разных пропор- циях содержатся нефтепродукты. Просочившиеся нефтепродукты создают большую экологическую угрозу водоносным горизонтам, а также водоемам и водотокам, так как даже незначительное содержа- ние нефтепродуктов порядка 0,1 мг/л делает воду непригодной для питья, а концентрация больше 0,05 мг/л недопустима для рыбохо- зяйственных водоемов. Мероприятия по рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, необходимо назначать с учетом санитарно- гигиенических норм и оценки экологической обстановки территорий. В Нидерландах для оценки загрязнения почв применяют три уровня: 1. Фоновый с содержанием нефтепродуктов 50 мг/кг почвы. 2. Повышенное загрязнение (1000 мг/кг), при котором выявляют и устраняют причины загрязнения, организовывают мониторинг. 3. Высокое загрязнение (5000 мг/кг) служит основанием прове- дения рекультивации и грунтовых вод. В Германии допустимое содержание нефтепродуктов в почве водоохранных зон и заповедников равно 300 мг/кг; почв древних речных долин – 3000 мг/кг; водоразделов – 5000 мг/кг. Многие запад- ноевропейские страны за верхний безопасный уровень содержания нефтепродуктов в почве принимают 1000 мг/кг. Для России в нефте- добывающих районах институт Геоэкологии РАН рекомендует безо- пасные уровни загрязнения грунтов нефтепродуктами в мерзлотно- 142 тундровых и таежных районах до 1000 мг/кг, в таежно-лесных – до 5000 мг/кг, лесостепных и степных районах – до 10000 мг/кг. За нижний безопасный уровень загрязнения грунтов принимается 1000 мг/кг, рекультивационные работы рекомендуют начинать при содержании нефтепродуктов – 5000 мг/кг. Местным институтом биологии в Республике Башкортостан предельное допустимое содержание нефтепродуктов было принято равным 1000 мг/кг, выше которого необходимы рекультивационные работы. Для Москвы утверждено предельное содержание нефтепро- дуктов 300 мг/кг. В отдельных регионах страны в качестве ориенти- ровочно допустимых уровней используют «фоновые значения» со- держания углеводородов в почве или такое содержание нефтепродук- тов, при котором за счет самоочищающей способности почвы в тече- ние одного года восстанавливается продуктивность растений или восстанавливаются микробиологические процессы. Если учитывать, что фоновое содержание нефтепродуктов в грунтах для территории России изменяется от 10 до 500 мг/кг, а подавление микробиологиче- ских процессов на вновь загрязненных землях начинается при содер- жании нефтепродуктов 200–300 мг/кг, то для сельскохозяйственных земель ПДС нефтепродуктов не должно быть больше 300 мг/кг. Норматив содержания нефти и нефтепродуктов при рекультива- ции необходимо определять с учетом фонового содержания, характе- ра загрязнения, вида нефтепродуктов, характера использования зе- мель и природных условий, обуславливающих самоочищающую спо- собность компонентов геосистем. В настоящее время принято для зе- мель сельскохозяйственного назначения первого уровня рекультива- ции (низкий уровень загрязнения нефтью и нефтепродуктами) содер- жание их в почве 300–1000 мг/кг, второго (средний и высокий уро- вень загрязнения) – 1000–5000 мг/кг, третьего – 109 (очень высокий уровень загрязнения) – выше 5000 мг/кг. Для земель несельскохозяйственного назначения эти пределы следующие: 1 уровень – 1000–5000 мг/кг; 2 уровень – 5000–10000 мг/кг; 3 уровень – свыше 10000 мг/кг. Состав работ первого уровня рекультивации направлен на акти- визацию почвенных микроорганизмов по деструкции углеводородов. Сюда входят рыхление почвы, внесение извести, гипса, высоких доз органических и минеральных удобрений с последующей запашкой, 143 создание мульчированной поверхности из высокопитательных сме- сей, посев нефтетолерантных растений повышенными нормами. В составе рекультивационных работ второго уровня проводят замену загрязненного слоя путем удаления последнего, создают рекультивационный слой способом смешивания замазученных и чис- тых слоев почвы, вносят органоминеральные и бактериальные акти- ваторы (керамзитовые окатыши, навоз, биодеструкторы), устраивают поглотительно-экранирующие слои под загрязненным слоем из ми- неральных грунтов и извести. Почвы с высоким уровнем загрязнения направляют на перера- ботку с целью добычи извлекаемой части нефтепродуктов, после чего их рекультивируют в стационарных или полевых условиях. Одним из приоритетных способов очистки почв от нефтепродуктов является использование биодеструкторов. Их эффективность обеспечивается активностью микроорганизмов по отношению к углеводородам в ус- ловиях хорошей аэрации почв, благоприятного водного, температур- ного (5–30 ºС) и питательного режимов почв. Так, благодаря дейст- вию таких препаратов содержание нефтепродуктов в почве за 10 су- ток может снизиться на 30 %. По мере снижения загрязненности поч- вы применяют мероприятия первого уровня рекультивации. Рекультивацию земель, входящих в зону чрезвычайной экологи- ческой ситуации или экологического бедствия (второй и третий уров- ни), проводят как систему мероприятий в составе инженерно- экологической системы. Создание такой системы обусловлено высо- кой подвижностью нефтепродуктов в компонентах геосистемы, осо- бенно при длительном загрязнении почв. Подобные антропогенные залежи нефтепродуктов формируются вблизи складов топливно- смазочных материалов, нефтебаз и нефтеперерабатывающих заводов. Поэтому реализуемыми задачами инженерно-экологической системы являются рекультивация почв, защита рек и водозаборов от загрязнения нефтепродуктами с одновременной локализацией очагов загрязнения подземных вод. Основу системы могут составлять такие инженерные сооружения, как дамба обвалования, стена в грунте, на- гнетательные скважины, горизонтальный и вертикальный дренажи, добывающие скважины, а также мероприятия по технической и био- логической рекультивации загрязненных земель. Мероприятия и функции управляемой системы: – дамба обвалования и мероприятия по организации поверхно- стного стока предназначены для защиты загрязненной территории от затопления во время паводка и предотвращения поверхностного смы- 144 ва нефтепродуктов; аккумулированный поверхностный сток после предварительного биодеструктирования и доочистки направляется в водооборотные системы промышленных предприятий; – стена в грунте, представляющая противофильтрационную за- весу и устраиваемая по контуру нефтяной залежи преимущественно в зоне разгрузки загрязненных потоков, а также нагнетательные сква- жины обеспечивают подъем несвязных нефтепродуктов, которые за- хватываются добывающими скважинами; – добывающие скважины в пределах контура загрязнения в ре- гулируемом режиме откачивают загрязненные подземные воды, ко- торые по системе трубопроводов направляют на очистные сооруже- ния; – рекультивация загрязненных земель в условиях регулирования гидрохимического режима почв обеспечивает восстановление их продуктивности и создает условия для получения качественной рас- тительной продукции на приусадебных участках и сельскохозяйст- венных угодьях; – управление инженерно-экологической системой осуществляют на основе экологического мониторинга, проводимого на рекультиви- руемой территории. Вопросы 1. Рекультивация земель. 2. Этапы рекультивации земель. 3. Подготовительный этап рекультивации. 4. Технический этап рекультивации. 5. Биологический этап рекультивации. 6. Способы технической рекультивации. 7. Рекультивация загрязненных земель. 8. Мероприятия по рекультивации почв, загрязненных нефтью. 9. Состав работ первого уровня рекультивации. 10. Мероприятия и функции управляемой системы. 145 14. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ИНСТИТУТЫ ПО МЕЛИОРАЦИИ 14.1. Научно-мелиоративный институт (НМИ, ГНМИ) НМИ, ГНМИ –первый в России НИИ по мелиорации земель, учрежденный в Петрограде 5 сентября 1921 г. постановлением Сов- наркома за подписью В.И. Ульянова. Директором института был на- значен Г.К. Ризенкомпф. НМИбыл создан как исследовательское опытное учреждение, цель которого – разработка рациональных и экономичных способов мелиорации для коренного улучшения сель- скохозяйственных земель. Положение о НМИ определяло цели и задачи института: разра- ботка научных основ и технических приемов новых, более совершен- ных методов искусственного увлажнения почвы, а также орошения и осушения; искусственного получения влаги из атмосферы. Изучение влияния электролизации почвы на величину оросительных норм и режима влажности почвы, разработка новых способов осушения и, в частности, мелиорации таежных пространств и тундр; использование водной энергии при мелиорации, применение водомерных сооруже- ний в орошении, создание искусств, оснований на лессах, использо- вание лесса для облицовки каналов и дорог, а также «исследование вопроса о мелиорации устья р. Невы и вопроса об искусственном уменьшении силы нагона воды из Финского залива». Сразу же в НМИ были открыты пять научных отделов: по использованию атмо- сферной влаги в целях мелиорации; приложения электрификации к мелиорации, орошения; осушения, увлажнения [32]. Постановлением Совета Народных Комиссаров от 28.08.24 г. институт был признан самостоятельным при Управлении землеуст- ройства и мелиорации Наркомзема. НМИ вырос в крупную организа- цию, широко развернул свою деятельность по организации мелиора- тивного дела в различных регионах страны. В 1925 г. институт стал называться ГНМИ. С этого момента он является самостоятельным научно-исследовательским и опытно-строительным учреждением, ведущим работы обществ, значения в области водного хозяйства гид- ротехники и мелиорации. Появились новые направления исследова- ний: гидравлические вопросы, имеющие значение не только в облас- ти мелиорации, но и в гидротехнике; усовершенствование теории, методов расчета и конструкций ГТС; использование водной энергии; 146 экономические, финансовые и правовые вопросы в области мелиора- ции и водного хозяйства. Теоретические методы исследований пре- обладали, поэтому в 1930 гг. деятельность ГНМИ, как и других НИИ, была подвергнута критике. В 1930 г. НМИ был упразднен и на правах Гидротехнического отдела был включен в состав ВНИИГиМ. 14.2. Научно-исследовательский институт «ВОДГЕО» ВОДГЕО – Федеральное государственное унитарное предпри- ятие – ордена Трудового Красного Знамени комплексный научно- исследовательский и конструкторско-технологический институт во- доснабжения, канализации, ГТС и инженерной гидрогеологии (ФГУП «НИИ ВОДГЕО» Госстроя России). НИИ ВОДГЕО образован в янва- ре 1934 г. и является ведущей организацией в области охраны и ра- ционального использования водных ресурсов, единственным в стране комплексным институтом, решающим вопросы, связанные с соору- жением систем водного хозяйства промышленных предприятий, го- родов, территориально-производственных и сельскохозяйственных комплексов. Институт обладает уникальной эксперимент, базой, име- ет собственное конструкторское бюро. На институт возложены го- ловные функции Госстроя России по научным исследованиям в об- ласти строительства по следующим направлениям: водоснабжение и канализация промышленных предприятий; охрана водных ресурсов, очистка промышленных сточных вод; водоподготовка; водозаборные сооружения и инженерная гидрогеология. Приказом Минприроды России институт назначен ответственным за научно-организационное обеспечение работ по проблемам экологии, безопасности промыш- ленности, энергетики, транспорта и коммунального хозяйства, рацио- нального использования и воспроизводства природных ресурсов. По- становлением Правительства РФ от 14 октября 1994 г. НИИ ВОДГЕО присвоен статус Государственного научного центра РФ. За прошед- шие десятилетия существования института в нем создана уникальная школа высокопрофессиональных ученых и инженерно-технических работников. В структуре института насчитывается 30 научно- исследовательских лабораторий и два научно-вспомогательных отде- ла, специализация которых направлена на осуществление фундамен- тальных, поисковых и прикладных исследований по следующим пяти основным направлениям ГНЦ: подготовка питьевой воды, промыш- 147 ленное водопользование, очистка сточных вод, подача и распределе- ние воды, эколог, защита поверхностных и подземных вод. Институт проводит исследования по разработке технологии и оборудования подготовки питьевой воды в условиях повышенных ан- тропогенных нагрузок на водоисточники. В рамках этих исследова- ний осуществляют разработку технологий подготовки питьевой воды, основанных на биологии, методах предочистки, использовании окис- лительно-сорбционного воздействия и комбинированных сооружений фильтрующего типа; разработку мембранной технологии для подго- товки питьевой воды; теоретическое обоснование метода прогнози- рования, загрязнения водных объектов России. Ведутся разработки научных основ рационального использования водных ресурсов про- мышленных предприятий; исследование и уточнение основ теории подобия физико-химических процессов в гетерогенных средах систем охлаждения; разработка основ оптимального управления процессами водоподготовки и очистки охлаждающих систем оборотного водо- снабжения. Проводят исследования по разработке технологий, со- оружений и установок для очистки сточных вод и их осадков городов и предприятий промышленности и сельского хозяйства, направлен- ные на глубокое удаление токсичных и трудноокисляемых загрязне- ний из природных и сточных вод биосорбционным методом; изучают закономерности процессов биологической очистки сточных вод от за- грязнений, вызывающих эвтрофикацию водоемов. |