Во многих странах мира накоплен большой положительный опыт рекультивации нарушенных земель. Однако проблему восстановления экологических систем до сих пор нельзя считать решенной. Более того, острота проблемы из года в год возрастает, так как масштабы нарушений земель увеличиваются (при добыче полезных ископаемых, земляных работах и др.).
Нарушенные земли - «раны» биосферы. Экосистемные «раны» вполне сопоставимы с ранами организма. Изменения биогеоценоза как сверхорганизма во многом зависят от выраженности нанесенной ему «травмы», т. е. от обширности и глубины нарушений земель. При небольших «травмах» возможно самовосстановление биогеоценоза. При обширных нарушениях земель биогеоценоз необходимо «лечить», иначе он погибнет.
Рекультивация нарушенных земель и восстановление их плодородия - древнее занятие земледельцев. Люди научились превращать нарушенные земли в экологически полезные территории, в том числе сельскохозяйственные угодья. На местах нарушенных земель создают аграрные и промышленные предприятия, водоемы разного пользования, лесонасаждения, рекреационные зоны, реже - сельскохозяйственные угодья для производства продуктов растениеводства и животноводства.
Земли, предназначенные для производства продовольственного сырья и пищевых продуктов, должны подвергаться экологической экспертизе. Экологическая чистота геохимической пищевой цепи во вновь сконструированных биогеоценозах аграрного ландшафта - основное условие получения сельскохозяйственной продукции высокого качества.
Проблемы, связанные с засолением почв, их подтоплением и заболачиванием, находятся в центре внимания ученых %и общественности. В научном обосновании и в практической реализации задач, связанных с устранением засоления почв и заболачивания территорий, сделано очень много. Но и эту проблему решить окончательно еще не удалось.
Борьба с эрозией почв - одно из необходимых условий восстановления их плодородия. Учеными разработаны эффективные методы борьбы с ветровой и водной эрозией, оврагообразованием. Создана специализированная противоэрозионная техника (плоскорезы, щелеватели и др.), разработана противоэрозионная технология обработки почв в зависимости от их физико-химических свойств, природно-климатических условий местности и ряда других факторов. Широкое признание получила принципиально новая система обработки почв, предложенная академиком Т. С. Мальцевым для районов Зауралья и Западной Сибири. В Алтайском крае успешно внедрена почвозащитная система земледелия академика А. И. Бараева, разработанная для зон ветровой эрозии почв.
В нашей стране и за рубежом накоплен большой положительный опыт мелиорации земель - системы организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на улучшение почвенных, микроклиматических и гидрологических условий в целях повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества растениеводческой продукции. Яркими примерами эффективности мелиорации в сельском хозяйстве могут служить Каменная степь в России, Колхида в Грузии.
Под руководством известного русского почвоведа В. В. Докучаева в Каменной степи Воронежской области в конце прошлого века были проведены лесомелиоративные работы. Докучаевские лесные полосы до сих пор оказывают благоприятное влияние на аграрные ландшафты и их компоненты: поля, сады, огороды, пастбища, животноводческие фермы и комплексы, служат надежным помощником в борьбе с засухой.
Расположенные здесь хозяйства при любых погодных условиях производят высококачественное продовольственное сырье и пищевые продукты растительного и животного происхождения.
Другой пример - Колхида. Здесь влажный климат, заболоченная местность. И эта неблагополучная по природно-климатическим услбвиям территория Западной Грузии была превращена в плодородные поля, сады и плантации субтропических культур. Колхида - производитель высококачественного продовольственного сырья и пищевых продуктов.
Охрана сельскохозяйственных экосистем от загрязнений - одно из важнейших условий производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции. Охрану агросферы от загрязнений проводят на разных уровнях ее организации: ландшафтном, биогеоценотическом, организменном. Природоохранные санитарно-гигиенические мероприятия, проводимые на ландшафтном уровне, предполагают охрану от загрязнения аграрного ландшафта, на биогеоценотическом - биогеоценозов аграрных, пастбищных, ферменных, на организменном - защиту внутренней среды индивида, бионта (т. е. растения или животного).
Охрана растений и животных от загрязнений на организменном уровне. С точки зрения эндоэкологии большой интерес представляет охрана от загрязнений внутренней (внутриорганизменной) среды. Охране внутренней среды организма от загрязнений много внимания уделяют патологи, токсикологи, фармакологи и терапевты, специалисты других профилей.
Охрана внутренней среды организма от химических загрязнений. Зкологи-фитопатоїюги, экологи-ветврачи обратили внимание на проблему охраны от загрязнений внутренней среды организма растений и животных как необходимого мероприятия при производстве экологически чистой фитомассы и зоомассы, используемой человеком в качестве продовольственного сырья или пищевых продуктов. Как специалисты- лечебники они пришли к выводу о необходимости проведения мероприятий по охране внутренней (внутриорганизменной) среды культивируемых растений и сельскохозяйственных животных от загрязнений средствами их минерального питания, стимуляции роста и развития, лечебно-профилактическими фармакологическими препаратами и пестицидами, используемыми в фитопатологии и ветеринарии для уничтожения возбудителей болезней (патогенных микроорганизмов) и вредителей (насекомых-фитофагов и др.). Так, например, ограничение в применении минеральных азотных удобрений приводит к снижению концентрации нитратов в тканях кормовых растений и, следовательно, способствует предупреждению нитратного токсикоза у крупного рогатого скота и травоядных животных других видов.
Важное значение имеет замена «химических» лекарств нехимическими. Использование массажа, гидротерапии, других подобных методов лечения и профилактики болезней животных не приводит к возникновению побочной экологической проблемы загрязнения продовольственного сырья и пищевых продуктов, снижения их качества. Например, каломель как лекарственное средство при терапии лошадей, больных атонией и завалом толстых кишок (копростазом), может быть заменен водой - (гидротерапией в форме клизм), массажем брюшной стенки и прогулками животного на свежем воздухе. Вода, массаж и моцион - экологически чистые методы лечения, так как они не загрязняют «внутриорганизмен- ную» среду лошади и, следовательно, не оказывают отрицательного влияния на качество конины и кумыса. Опасность лекарственного загрязнения продовольственного сырья и пищевых продуктов животного происхождения не возникает при использовании в ветеринарной практике аутогемотерапии, серотерапии, лактотерапии, диетотерапии с включением в диету больных животных моркови, других богатых витаминами растений, физических методов лечения и профилактики болезней (ультрафиолетовые и длинноволновые лучи,электротоки).
Следовательно, использование экологических методов защиты растений и животных от заболеваний имеет важное санитарно-гигиеническое и экономическое значение в решении проблем, связанных с производством сельскохозяйственной продукции высокого качества.
Очистка организма крупного рогатого скота от засорений мусором. Загрязнение среды мусором - причина вспышек энзоотий травматического ретикули- та и перикардита крупного рогатого скота. Травматический ретику- лит (и перикардит) относят к разряду кормового травматизма. Возникновение болезни связано с поеданием животными корма, загрязненного кусками проволоки, гвоздями, другими остроконечными предметами. Остроконечное тело, попавшее в преджелудки, может травмировать сетку. Под влиянием судорожных сокращений сетки оно вонзается в стенку органа, перфорирует ее и перемещается в брюшную полость. Мигрируя в организме, инородное тело может повредить диафрагму, сердце, вызвать гнойно-гнилостное воспаление перикарда и других органов.
В ветеринарной практике используют метод очистки содержимого преджелудков от ферромагнитных инородных тел. Для этого используют специальные устройства - зонды с магнитной головкой. Магнит притягивает находящиеся в преджелудках ферромагнитные тела и фиксирует их на своей поверхности. С помощью магнита, извлекаемого из пищеварительного тракта в процессе зондирования, преджелудки очищаются от ферромагнитных загрязнителей.
Целью «магнитного» зондирования крупного рогатого скота является профилактика травматического ретикулита и перикардита-тяжелых заболеваний, нередко заканчивающихся летально. Защита животных от заболеваний травматическим ретикулитом и перикардитом входит в систему мероприятий по производству говядины и молока высокого качества.
Ландшафтный уровень токсиколого-ги- гиенических мер по охране среды от загрязнений. Охрана аграрных ландшафтов от загрязнений предусматривает систему мероприятий, направленных на повышение экологической безопасности двигателей внутреннего сгорания в различных устройствах, особенно на автомобилях, тракторах; совершенствование сооружений по очистке отходов производств; разработку и внедрение безотходных технологий; снижение масштабов использования пестицидов, особенно ксенобиотиков.
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания в целях повышения их экологической чистоты. Один из главных потребителей углеводородного и минерального топлива - сельское хозяйство При сжигании топлива среда загрязняется выбросами С02, другими соединениями. Для снижения токсичности выхлопных газов автомобилей, тракторов, другой сельскохозяйственной техники, функционирующей с помощью двигателей внутреннего сгорания, рекомендуется совершенствовать конструкцию карбюраторов, в которых регулятор разряжения способен снижать выброс токсичных веществ; переводить автомобили на газообразное топливо, в частности на сжиженный газ. Перспективно использование в качестве топлива водорода, при сжигании которого отходом является чистая вода; глушители заменять нейтрализаторами для катализации выхлопных газов.
Ведется поиск экологически чистых транспортных средств. Перспективны, по-видимому, электромобили - бездымные и бесшумные транспортные средства. Однако вопрос использования электромобилей как экологически чистого транспорта пока нельзя считать полностью решенным.
Охрана природной среды от загрязнений отходами предприятий. В производстве высококачественных и безопасных продуктов растениеводства и животноводства большое значение имеет охрана аграрных ландшафтов от загрязнений газообразными, жидкими и твердыми отходами промышленных и сельскохозяйственных производств. Методы очистки, применяемые в очистных устройствах (сооружениях), различны. Выбор способов охраны природы от загрязнений зависит от особенностей загрязнителя, типа производства (предприятия) и от экологических условий, сложившихся в аграрном ландшафте и его окружении.
При очистке сточных вод используют механические, физикохимические и биологические методы. С помощью метода механической очистки из стоков удаляют механические примеси. Грубо- дисперсные частицы улавливают решетками и ситами, нефть - нефтеловушками, масла - маслоуловителями. Механическая очистка позволяет удалить из стоков до 60-95 % примесей.
Метод физико-химической очистки состоит в удалении загрязнителей с помощью химических реагентов, вступающих с ними в реакцию и способствующих их выпадению в осадок. В качестве адсорбентов используют глину, торф, активированный уголь. Воду для обезвреживания хлорируют. Хлор действует антимикробно, разрушает поверхностно-активные вещества (ПАВ), канцероген безопирен, связывает аммиак и является дезодорантом. Очистка стоков от нерастворимых загрязняющих веществ с помощью физико-химического метода достигает 95 %.
Биологический метод очистки стоков основан на минерализации органических веществ - загрязнителей микроорганизмами- редуцентами. В разложении органических веществ принимают участие бактерии, простейшие, клещи, личинки мух, черви и другие организмы, составляющие биоценоз очистных сооружений. Биологической очистке подвергаются стоки животноводческих комплексов. Очистка стоков в аэротенках достаточно эффективна (90-95 %). Однако начальная концентрация органических веществ даже в очищенных сточных водах превышает допустимый уровень и не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям для сброса их в открытые водоемы.
Защита вод от загрязнений осуществляется при естественных процессах самоочищения в биологических прудах. В них, как отмечают Ю. И. Ворошилов и Т. С. Мальцман, достигается высокое качество очистки при простых и дешевых способах эксплуатации. Недостаток биологических прудов - сезонность их «работы». В зимний период процессы самоочищения затухают и пруды служат лишь в качестве промежуточных накопителей сточных вод. Поэтому «работу» биологических прудов целесообразно сочетать с использованием полей орошения.
На пастбищах, орошаемых стоками, выпас животных возможен только после токсиколого-гигиенических исследований травостоя и мест водопоя. Технология очистки сточных вод совершенствуется - созданы установки, превращающие стоки в воду «родниковой» чистоты. Но подобные очистные устройства из-за большой дороговизны не нашли еще широкого применения. Разрабатываются очистные сооружения, функционирующие по замкнутому циклу; они позволяют не только не загрязнять среду, но и экономно расходовать воду.
Остро стоит проблема охраны среды от газообразных выбросов промышленных предприятий. Природоохранная работа заключается в замене старых, малоэффективных систем очистки новыми, более эффективными. Разработаны очистители, которые улавливают 98-99 % большинства видов дыма, сажи, газов, загрязняющих атмосферу. В окрестностях многих заводов, где установлены электрофильтры, воздух стал чище.
Технология работы устройств, предназначенных для очистки выбросов и стоков, позволяет не только предохранять среду от вредных загрязнений, но и извлекать из отходов ценные продукты.
Например, улавливание цемента позволило не создавать несколько новых цементных заводов и, следовательно, получить не только положительный экологический и санитарно-гигиенический результат, но и существенный экономический эффект.
Безотходные технологии, их роль в охране аграрных ландшафтов от загрязнений. Идея о безотходных технологиях на предприятиях народного хозяйства впервые была выдвинута русскими учеными Н. Н. Семеновым и И. В. Петряновым (Петряновым-Соколовым). В 1968 г. И. В. Петрянов сформулировал положение о необходимости перспективного проектирования технологий, которые обеспечивали бы максимальную или даже практически полную утилизацию всех от- ходов. Речь идет о том, чтобы не просто очищать ненужные сточные воды и газовые выбросы, а не допускать их появления, снова и снова вовлекая отходы в производство для получения традиционных и новых полезных человеку продуктов.
Перед учеными и работниками народного хозяйства поставлена задача создания экологически чистых «бессточных» и «бесструб- ных» предприятий. Проблема эта сложна, но разрешима, так как в природе нет отходов, которые в дальнейшем нельзя где-нибудь использовать. Любые жидкие, твердые или газообразные отходы - это химические соединения, которые в той или иной форме могут быть использованы человеком.
Еще в конце прошлого века великий химик Д. И. Менделеев говорил о важности и необходимости хозяйственного использования «отбросов» производства или потребления (в то время термин «отходы» еще не существовал).
Зарождение и развитие экологической концепции о безотходной технологии - яркое свидетельство заслуг отечественных ученых в постановке и развитии научных проблем, повлиявших на судьбу цивилизации.
Как и все новое, концепция Н. Н. Семенова и И. В. Петрянова о безотходной технологии научной общественностью не была принята сразу. Многим ученым она казалась недостаточно убедительной. Однако период настороженного отношения к идее был непродолжительным. Относительно быстро концепция безотходной технологии и отражающая ее соответствующая терминология вошли в научный обиход и получили право гражданства. Термин «безотходная технология» был употреблен в 1975 г. в Большой Советской Энциклопедии. Идея о безотходной технологии получила признание не только в нашей стране, но и во всем мире.
Теоретические, прикладные и экономические проблемы развития безотходной технологии впервые были глубоко и всесторонне проанализированы на Международном симпозиуме стран СЭВ и СФРЮ в 1976 г. в Дрездене. В 1979 г. в Женеве собралось Общеевропейское совещание по сотрудничеству в области охраны окружающей среды. На нем была принята Декларация о малоотходной и безотходной технологиях и использовании отходов. Страны, подписавшие декларацию, обязались охранять окружающую среду, рационально использовать природные ресурсы. В декларации подчеркивалась необходимость государственного поощрения малоотходной и безотходной технологий и использования отходов как вторичных ресурсов (сырья).
Проблема обстоятельно обсуждалась и в России - на Первой Всесоюзной конференции по научно-техническим аспектам безотходных производств, состоявшейся в 1977 г. в АН СССР.
Обобщая материалы, накопленные к тому времени, ученые пришли к выводу, что безотходная технология развивается в четырех основных направлениях (Ласкорин, Циганков и др.):
создание бессточных производств путем внедрения в технологический процесс замкнутых водооборотных циклов (рис. 21);
разработка систем переработки отходов, рассматриваемых в качестве вторичного сырья (вторичных ресурсов);
создание принципиально новых технологий, позволяющих резко уменьшить или почти исключить образование отходов;
формирование территориально-промышленных комплексов (ТПК), имеющих замкнутую структуру потоков сырья и отходов. Отходы одного производства являются вторичным сырьем для другого и т. д.
Выбор той или иной формы безотходной технологии определяется спецификой работы предприятия, природными особенностями региона, экономической целесообразностью перестройки существующих или создания новых технологических систем (подсистем).
Положение о том, что все безотходные технологии, какими бы совершенными они ни были, не являются безотходными, верно. Побочные производственные отходы, хоть и небольшие, но всегда имеются. Поэтому некоторые ученые говорят не о безотходных, а о малоотходных технологиях.
I - водозабор; 2 - фильтровальная и насосная станции; 3 - градирни охлаждения оборотной воды; 4 - станция очистки (нейтрализации) сточных вод; 5-станция биохимической очистки производственных и бытовых сточных вод; 6 - бассейн дополнительной очистки общего стока
Согласно экологическому закону развития природной системы за счет окружающей среды создание абсолютно безотходных технологий, как и вечного двигателя (перпетуум-мобиле), невозможно (Реймерс). С экологической точки зрения, подчеркивает автор, можно рассчитывать на создание лишь малоотходных производств. Так называемая безотходная технология, считает он, в дальнейшем будет развиваться и совершенствоваться. На первом этапе развития безотходная технология должна стать малоресурсоемкой, давать максимум продукта при минимуме затрат сырья.
Для второго этапа характерно создание цикличности производства (отходы одного производственного процесса могут стать сырьем для другого), третий этап - организация разумной утилизации неизбежных отходов (их захоронения, обезвреживания, нейтрализации).
Понятие «экологизация технологий», отмечал Н. Ф. Реймерс, должно раскрываться как техническое воплощение некоторых экологических принципов, скорее всего, принципа круговорота веществ. Экологичное предприятие не должно выделять в среду вредные отходы. Это могут быть только безвредные вещества, практически не отличающиеся от образующихся в природной среде.
Безотходные технологии расширяют возможности эффективного осуществления экологизации промышленного и сельскохозяйственного производств. В настоящее время подавляющее большинство агропромышленных предприятий работает по принципу сырье (природный ресурс) - продукты - отходы, в них нет завершающей фазы цикла отходы - сырье.
Необходимо, чтобы агропромышленные предприятия работали как природные биогеоценозы. В натурбиогеоценозах отходы одних видов организмов используются другими видами. Природные экосистемы функционируют миллионы лет, и в них загрязнения среды не происходит. Побывав в фазах жизни и смерти, химические элементы продолжают свое вечное движение в биотическом круговороте - необходимом условии длительного, практически вечного существования жизни на Земле.
Научная концепция о безотходной технологии нова. Но практическое ее использование в сельском хозяйстве было еще в глубокой древности. Многовековой опыт показал, что использование навоза - отхода животноводства для удобрения полей, садов и огородов не только целесообразно, но и необходимо. Утилизируясь в почве, навоз поддерживает почвенное плодородие.
Переход животноводства на промышленную основу сопровождается образованием большого скопления навоза. Он загрязняет среду и из блага превращается в зло. Поэтому в разных странах мира разрабатываются методы утилизации навоза и превращения животноводческих комплексов в геотехнические системы, работающие по принципу природных БГЦ («протеиновый конвертер» для откорма крупного рогатого скота и др.). "
Безотходные технологии внедряются и в мясо-молочную промышленность. Так, на Изобильненском мясокомбинате функционирует безотходная технология боенского производства (БП). Отходы БП - это вторичные ресурсы для производства продуктов растениеводства и животноводства в сопредельных хозяйствах. Каныга (содержимое желудочно-кишечного тракта) - эффективное органическое удобрение при выращивании кормовых растений («зеленки»). Из остатков разделки туш (костей и др.) на мясокомбинате готовят мясо-костную муку как составной компонент комбикорма, производимого на комбикормовом заводе.
Комбикорм и «зеленка» - продукты питания животных. Откормленный скот направляют для убоя на БП мясокомбината, и геохимический цикл БП - объекты кормопроизводства и животноводства повторяется. Но это еще не все. Технический жир - отход производства мясо-костной муки - компонент производимого здесь мыла, которое используют в санитарно-гигиенических целях в быту, в прачечных, в больницах и на самом мясокомбинате. Безотходные технологии нашли широкое распространение в промышленности многих стран мира.
Проблем на пути развития и совершенствования безотходной технологии, ее внедрения в промышленность и сельское хозяйство много. Экологические проблемы народного хозяйства могут быть разрешены совместными усилиями специалистов разных профилей.
Санитарно-гигиенические и лечебно-профилактические аспекты экологических проблем находят отражение в работах ученых и практиков по медицине и ветеринарии. В 1990 г. в Москве состоялся Международный симпозиум по экологическим аспектам фармации. В работе симпозиума участвовали научные работники Российской Федерации, ближнего и дальнего зарубежья. Основная часть докладов была посвящена экологическим проблемам технологии заготовки лекарственного сырья, его хранения, использования для приготовления лечебных препаратов и пищевых добавок, предназначенных для медицины. Речь шла главным образом о препаратах, изготовляемых из растительного сырья, и лишь один доклад был посвящен разработке безотходной технологии переработки поджелудочной железы при производстве инсулина.
Ксожалению, не было симпозиумов (научныхконференций, совещаний, и др.), посвященных обсуждению экологических проблем ветеринарной фармации. Но некоторые работы заслуживают особого внимания. Так, например, имеются материалы об успешном использовании отходов фенольного производства в качестве дезинфицирующего средства при дезинфекции животноводческих комплексов. Установлено, что отходы фенола обладают выраженными антибактериальными, противовирусными и дезинфекционными свойствами. Они могут быть использованы против возбудителей ящура, рожи, паратифов, листериоза, туберкулеза сельскохозяйственных животных.
Препарат апробирован при дезинфекции животноводческих комплексов Республики Марий Эл и Татарстана. Авторы разработок считают, что ими решены одновременно две проблемы: найдены экологичный путь утилизации отходов фенольного производства и очень дешевое дезинфекционное средство для обеззараживания животноводческих помещений, охраны животных от заражения ящуром, бруцеллезом, туберкулезом и другими заразными заболеваниями.
Ряд вопросов, связанных с безотходной технологией производства лекарственных препаратов и экологичным их использованием в ветеринарной практике, был рассмотрен на Всесоюзной научной конференции «Экологические проблемы фармакологии и токсикологии» (1990 г.).
И. М. Адабашев отмечает, что научно-технический прогресс ускорит внедрение безотходных технологий в народное хозяйство. Достижения науки и техники будут способствовать успешному решению глобальной проблемы - переходу биосферы в ноосферу - сферу разума.
Проблемы энергетики и охрана среды от загрязнений. Природные экосистемы функционируют за счет использования солнечной энергии. Преобразование природных экосистем в сельскохозяйственные сопровождалось вложениями дополнительной антропогенной энергии (энергетических дотаций). Антропогенная энергия используется при обработке почв, посеве сельскохозяйственных культур, уборке урожая и т. д. Энергетические вложения в животноводство необходимы для строительства животноводческих помещений, заготовки кормов, их консервирования, оборудования мест водопоя животных, поверхностного и коренного улучшения пастбищ, оборудования загонов для выпаса скота и т. д. Немало энергии затрачивается на производство минеральных удобрений, пестицидов, лечебно-профилактических препаратов, предназначенных для защиты растений и животных от заболеваний, и т. д.
Энергетические вложения в сельскохозяйственное производство непрерывно возрастают.
Доказано, что увеличение затрат дополнительной энергии в сельское хозяйство подчиняется закону снижения энергетической эффективности природопользования. Действие закона снижения энергетической эффективности природопользования в сфере сельского хозяйства имеет далеко идущие негативные последствия. Широкое использование минеральных удобрений, пестицидов, лечебно-профилактических препаратов в ветеринарии, медицине и фитопатологии приводит к загрязнению среды и возникновению ятрогенных болезней животных, растений и людей.
Этиологию ятрогенных болезней растений фитопатологи связывают с негативным влиянием на среду пестицидов (Попкова). Пестициды могут выступать в виде самостоятельного патогена, вызывающего неинфекционное заболевание растений, например токсикоз. В других случаях они негативно влияют на взаимоотношения между растением (макроорганизмом) и возбудителем болезни (микроорганизмом) и тем самым способствуют возникновению эпифитотий инфекционной природы, например мучнистой росы винограда при опрыскивании его цинебом.
Классической формой ятрогенных болезней животных (и людей) являются заболевания, вызванные нерациональным применением лекарств (Забелло). Заболеваемость, связанная с неграмотной деятельностью врачей, и породила термин «ятрогенные болезни» (от греч. jatros - врач, genao - порождаю). «Ятрогенную» патологию можно рассматривать как одну из форм «болезней цивилизации» растений, животных и людей.
Разработка энергосберегающих технологий представляет собой проблему не только экономическую, но и экологическую, санитарно-гигиеническую, врачебную. В энергосбережении большую роль должна сыграть адаптивная система ведения сельского хозяйства (табл. 4). Имеется много других форм сбережения энергии, например своевременный посев сельскохозяйственных культур, соблюдение сроков жатвы и сенокосов, закладки силоса, производства травяной муки, режима кормления и содержания животных на фермах, пастбищах, дойки коров, хранения молока и т. д.
4. Адаптивная система ведения сельского хозяйства (по Миркину и Наумовой, 1996) Животноводство
Растениеводство
Обработка почвы Использование рыхли- Селекция сортов на ус- Селекция пород с повышен- телей вместо плугов тойчивость ным коэффициентом биокон
Применение занятых Размещение и райониро- Сбалансированный рацион паров вание сортов с учетом кормления животных
экологии
Использование седера- Введение смешанных по- Использование растительных ции севов остатков
Введение севооборотов Равномерное размещение ферм
на территории для снижения затрат энергии на транспортировку кормов и навоза
Профилактика энфитотий и энзоотий - метод предупреждения потерь энергии недополученного урожая сельскохозяйственных культур, молока и яиц, мяса, других продуктов животноводства.
Для предупреждения потерь животноводческой продукции объекты животноводства должны быть надежно изолированы от очагов опасных болезней (например, сибирской язвы) и от мест, загрязненных пестицидами и радионуклидами.
Животноводческие объекты необходимо размещать так, чтобы животные не делали продолжительных изнурительных переходов, требующих больших энергетических затрат. Животноводу ческие помещения должны быть хорошо утеплены, чтобы в холодное время года животные не затрачивали много энергии на обогрев своего тела (на поддержание температурного гомеостаза организма).
Основной носитель энергии в народном хозяйстве - органическое и минеральное топливо (каменный уголь и др.). Теплоэнергетика - опасный загрязнитель природной среды. Поэтому экологи обращают внимание на необходимость разработки и широкого использования в народном хозяйстве экологически чистых источников энергии. К экологически чистым, альтернативным источникам энергии относятся силы гравитации, лучи Солнца, движение ветра, тепло геотермальных вод.
Энергию гравитационных сил широко используют в гидроэлектростанциях. Механическая энергия вращения гидротурбин превращается в электрическую, которая затем потребляется в разных сферах народного хозяйства. Гидроузлы позволяют комплексно решать задачи производства электроэнергии, обеспечения предприятий водой, развития орошаемого земледелия. Недостаток ГЭС на равнинных реках - затопление лугов и пастбищ, полей, лесов.
Можно использовать энергию движения воды при приливах и отливах. Приливно-отливные силы используют для производства энергии на электростанции возле Мурманска. В последние годы все больше внимания обращают на геотермальную энергию. В Ирландии горячую подземную воду потребляют для подогрева огромных территорий теплиц. Экспериментальная геотермальная электростанция создана в России, на Камчатке.
Энергия ветра издавна использовалась человеком. В России было много ветряных мельниц. В некоторых государствах «ветряки» широко применяют и сейчас. В. Н. Гурницкий считает целесообразным создание ветроэлектростанций (ВЭС) в Армавирском (Невинномысском) ветровом коридоре Ставрополья. Здесь среднегодовая скорость ветра достигает 10- 12 м/с. В Ставропольской ГСХА разработаны установки ВЭС мощностью 50 кВт. Исследования показали, что годовые издержки на обслуживание таких ВЭС не превысят 5-10 % стоимости произведенной за год электроэнергии. Использование ВЭС позволило бы получить энергии в 7-8 раз больше, чем от всех вместе взятых современных электростанций Ставрополья.
Солнечная энергия пока еще потребляется недостаточно. Разрабатываются методы ее использования для производства электроэнергии, например в НПО «Солнце». "
Расширение масштабов рационального использования альтернативных источников экологически чистой энергии может сыграть существенную роль в развитии сельского хозяйства и производстве полноценной сельскохозяйственной продукции. 7.6.
6.4. Мероприятия по охране и восстановлению земельного участка
6.4.1. Все земли, отведенные природопользователю во временное пользование для реализации программ строительства скважин, подлежат возврату землевладельцу в состоянии, пригодном для осуществления на них дальнейшего землепользования и воспроизводства биологических ресурсов .
Работы по восстановлению земельного участка должны проводиться непрерывно, вплоть до их завершения. Возврат земель должен быть произведен до истечения срока, на который был сдан участок. В случае, если климатические условия не позволяют выполнить эти работы в срок, то период их проведения может быть продлен по особому согласованию, но не свыше одного года с момента завершения работ по бурению и демонтажу оборудования на скважине.
6.4.2. По окончании бурения и освоения скважины необходимо проведение следующих работ:
Демонтаж оборудования в соответствии с требованиями нормативных документов;
Разрушение гидроизоляционных покрытий площадок, бетонных фундаментов;
Очистка территории буровой от металлолома, строительного мусора;
Снятие загрязненного грунта;
Восстановление ландшафтов на площадке скважины и прилегающей территории.
6.4.3. При строительстве скважин на плодородных землях и землях активного сельскохозяйственного использования в процессе проведения подготовительных работ к монтажу бурового оборудования необходимо снимать и отдельно складировать плодородный слой для последующей рекультивации .
6.4.4. Рекультивация земель временного отвода проводится в соответствии с проектом рекультивации нарушенных земель, содержащим выбранный метод рекультивации (технический, биологический, смешанный технобиологический, подсев трав на самозарастающих землях), а также смету на проведение рекультивационных работ. Первоочередными работами являются: засыпка ям, траншей, ликвидация временных насыпей, валов, зачистка коридоров коммуникаций от порубочных остатков, ликвидация повреждений верхнего термоизолирующего слоя земли.
Проект рекультивации нарушенных земель должен выполняться отраслевым проектным институтом либо специализированной организацией, имеющей право на выполнение таких работ.
В зонах залегания ММП основные виды строительных работ должны проводиться в осенне-зимний период после промерзания грунта на глубину не менее 20 см.
6.4.5. Расчеты компенсационных выплат землевладельцам, землепользователям, арендаторам и иным лицам, чьи интересы прямо или косвенно затрагиваются работами по строительству скважин на земельном участке, производятся на стадии ТЭО (проекта).
6.4.6. Главной целью рекультивации является приведение территории в заданное состояние в зависимости от ее предполагаемого дальнейшего использования. Вопрос о предпочтительном и практически осуществимом использовании территории, возвращаемой основному землепользователю, должен решаться путем согласований с природоохранными органами и местным населением при утверждении проекта.
Программа рекультивации может разрабатываться, исходя из следующих вариантов:
Приведение территории в исходное состояние;
Частичное приведение территории в исходное состояние;
Приведение территории в приемлемое альтернативное состояние;
Отказ от рекультивации.
При выборе варианта рекультивации принимаются во внимание следующие факторы:
Нужды местных властей и населения;
Планируемое использование территории;
Состояние существующей флоры и фауны;
Характер и объем загрязнений;
Практическая осуществимость рекультивации;
Сроки рекультивации;
Стоимость рекультивационных работ.
6.4.7. Возврат рекультивированных и восстановленных земель первоначальным владельцам производится по решению специальной комиссии, оценивающей качество произведенных работ. В состав комиссии включаются представители заказчика, владельца земель, местных природоохранных органов, комитетов Роскомзема и других заинтересованных организаций, а также службы производственного экологического контроля.
6.4.8. Техническая рекультивация состоит в удалении и захоронении строительных отходов, в дополнительной планировке местности, ремонте и укреплении насыпей, засыпке выемок и срезок, устройстве системы организованного водоотвода.
6.4.8.1. После окончания строительных работ необходимо:
Глинистый раствор, оставшийся в амбарах после окончания бурения скважин, использовать повторно для бурения последующих скважин в кусте, а также для испытания скважин;
Земляные амбары с отходами бурения ликвидировать, предварительно проведя нейтрализацию, находящихся в них буровых отходов;
При демонтаже складов ГСМ - убрать замазученность;
Всю площадку после окончания бурения и испытания скважин спланировать и покрыть плодородным слоем почвы, убранным до начала строительства;
Провести биологическую рекультивацию.
6.4.8.2. Ликвидация шламовых амбаров на буровой должна производиться в осенне-зимний период, когда влажность отходов минимальна; засыпка амбаров производится минеральными грунтами, вынутыми при рытье амбаров, или привозным песком.
6.4.9. Биологическая рекультивация проводится после завершения технической рекультивации и состоит в искусственном создании растительного покрова различного вида, назначения и продуктивности.
6.4.9.1. Биологическая рекультивация производится со следующими целями:
Предупреждение или ликвидация развития криогенных процессов;
Закрепление поверхностных песчаных грунтов и насыпей от ветровой и водной эрозии;
Восстановление природных ландшафтов.
6.4.9.2. Биологическая рекультивация осуществляется путем подсева многолетних трав .
Для рекультивации в северных регионах наиболее пригодны лесные злаки (мятлик альнигенный, бескильница Гаупта, вейник лапландский, щучка северная и др.), для которых характерна высокая устойчивость к резким изменениям температуры и влажности грунтов. При отсутствии товарного производства семян местных трав допускается использование следующих видов трав: костра безостного, овсяницы красной и овечьей, мятлика лугового, пырейника изменчивого, лисохвоста лугового, волосенца сибирского и др. .
6.4.9.3. Для проведения биологической рекультивации земель могут использоваться гумино-минеральные концентраты (ГМК).
ГМК являются продуктом переработки дешевых бурых углей. Применение ГМК восстанавливает свойства почвенного покрова и очищает его от экотоксикантов различного происхождения.
Использование гуминовых кислот для биологической детоксикации осадка пластовых вод в виде песка, содержащих неорганические и органические экотоксиканты, позволяет после детоксикации песка проводить его фиторекультивацию. Кроме того, агрегирующее и структурообразующее действие гуминовых кислот на песок предотвращает возможность ветровой и водной эрозии.
6.4.9.4. Некоторые биологические методы рекультивации почв приведены в приложении 11.
6.4.10. Для успешной рекультивации поврежденных и загрязненных земель служба производственного экологического контроля должна выявлять причины и характер происшедших нарушений природной среды, пространственно-временные закономерности развития их негативных последствий и выбирать способы и средства прекращения, ослабления и устранения этих последствий. Финансирование таких работ должно производиться за счет основной деятельности предприятий, допустивших нарушения, за счет специального резерва капиталовложений.
Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение
Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающей промышленности и может быть использовано для восстановления нарушенных земель в строительной, энергетической отраслях промышленности.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известен способ рекультивации земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых открытым способом, путем создания почвенного профиля укладкой в отвалы вскрышных потенциально плодородных пород лесса, глины и песка слоем мощностью не менее 2 м. На образованную поверхность наносят гумусированный слой почвы мощностью 50 см.
Недостатком известного способа является извлечение больших объемов почвы для создания плодородного слоя, что ведет к образованию нарушенных земель, росту трудозатрат, значительному увеличению стоимости рекультивационных работ.
Другой известный способ биологической рекультивации заключается в том, что перед нанесением гумусированного слоя, слой потенциально плодородных пород рыхлят на глубину вспашки и дополнительно вносят фосфогипс и навоз.
Недостатки данного способа - трудоемкость организации технических и биологических работ, возможность загрязнения грунтовых вод и водоемов.
Известен способ борьбы с овражной эрозией с использованием латекса и посевом многолетних трав в смеси с минеральными удобрениями.
Rnrnrn rnrnrn rnrnrn
Недостатки способа - техническая сложность осуществления, большие объемы земельных работ в том числе дополнительное возникновение нарушенных земель.
При описанной последовательности операций затруднительно получить сплошной растительный покров с хорошими противоэрозионными свойствами, так как посев семян многолетних трав после покрытия гребней и откосов латексом ведет к резкому снижению всхожести семян, находящихся на поверхности, незащищенных слоем субстрата. Ограничена возможность укоренения семян в экстремальных гидротермических условиях.
В качестве прототипа принят способ закрепления пылящей поверхности хвостохранилищ связующим составом и с уплотнением. В качестве связующего состава используют водный раствор сульфатного мыла.
Недостатки способа - незначительная долговременность покрытия и низкая биологическая продуктивность травостоя. Озимая рожь, выбранная в качестве покровной культуры, создает условия конкуренции с многолетними травами. Низкая биологическая продуктивность травостоя при отсутствии минеральных удобрений не создает необходимого агрофона для развития почвообразовательных процессов при восстановлении нарушенных земель.
Предлагаемый способ позволяет восстанавливать растительный покров на техногенно-нарушенных землях без нанесения плодородного слоя. Принципиально новая схема биологической рекультивации заключается в использовании полимерных материалов для создания защитных покрытий, устойчивых против водной и ветровой эрозии, происходит повышение биологической продуктивности травостоя при восстановлении нарушенных земель за счет увеличения долговременности покрытия, защиты корнеобитаемого слоя от антропогенных факторов и активизации почвообразовательных процессов. Заявляемый способ восстановления нарушенных земель обладает преимуществами перед прототипом, приведенными в табл. 1.
На основании проведенных исследований и эксплуатационного опыта в разных климатических зонах были разработаны агротехнические приемы выращивания трав при восстановлении растительного покрова нарушенных площадей.
Посев семян, внесение удобрений и прикатывание производят обычной сельскохозяйственной техникой. Минеральные удобрения вносят одновременно с посевом многолетних трав в норме N 100 , P 100 , K 100 . Многолетние травы высевают в норме 3-5 г/м 2 . Норма высева покровной культуры составляет для овса 6-9 г/м 2 , бобовых 4-7 г/м 2 . Создание защитного полимерного покрытия осуществляют нанесением на прикатанные после посева площади 3-7%-ных водных эмульсий латекса с расходом рабочих растворов 1,5-3,0 л/м 2 с помощью известных технических средств (поливальные машины, гидромониторы).
Изучение условий роста и развития трав и степени окультуренности нарушенных земель с растительным покровом, восстановленным данным методом, показало, что латексное покрытие способствует росту и развитию растений за счет повышения запаса влаги и стабилизации гидротермического режима в корнеобитаемом слое субстрата, что особенно важно в начале вегетационного периода. Так, амплитуда колебания экстремальных температур в течение вегетационного периода под латексным покрытием уменьшается на 1,5-3,6 о С. Влажность корнеобитаемого слоя увеличивается на 30-50%.
Полимерное покрытие нерастворимо в воде. В результате взаимодействия латексов с субстратом образуется водопрочная макроструктура. Устойчиво к перепаду сезонных (от -40 о С до +38 о С) и суточных (от -10 о С до +20 о С) температур, сохраняет фильтрационные свойства субстрата, нетоксично, биоразлагаемо. Защищает корнеобитаемый слой от антропогенных факторов, устойчиво к агрессивным средам.
Высокая водопрочность, вместе с тем высокая пористость покрытия, а точнее верхнего 1-2 см слоя субстрата, обработанного водными полимерными композициями, создают благоприятные условия для впитывания и фильтрации воды, а также для биофизических процессов в почве - аэрации и газообмена между почвенным и атмосферным воздухом. Все это способствует не только образованию дернины, но и формированию высоких урожаев трав. Полимерное покрытие на основе латексов и латексных композиций является долговременным покрытием, благодаря своей эластичности и способности к деформации без разрыва, сохраняет высокую противоэрозионную стойкость в течение нескольких лет (в условиях Севера - 5 лет и более).
Rnrnrn rnrnrn rnrnrn
В результате анализа данных микробиологических исследований (табл. 2) можно сделать вывод, что полимерное покрытие создает благоприятные условия для активизации микробиологических процессов, а следовательно и для процессов почвообразования. Сравнение двух схем рекультивации, одна из которых - рассматриваемый метод с посевом трав под полимерным покрытием, другая - традиционная биологическая рекультивация с посевом трав на торфе спустя 6 лет после закладки полигонов, показало, что по степени окультуренности площади с посевом трав под полимерным покрытием не уступают площадям, рекультивируемым традиционным методом.
В предлагаемом варианте численность большинства основных физиологических групп микроорганизмов больше по сравнению с традиционным методом. Усилились процессы минерализации, о чем свидетельствует увеличение микроорганизмов на крахмалоаммиачном агаре (КАА). Активизировались процессы разложения органического вещества, в 60 раз повысилось количество целлюлозоразлагающих микроорганизмов на среде Гетчинсона.
Стабилизация гидротермического режима, улучшение аэрации, структуры почвы, а также корневые выделения вновь созданного растительного покрова способствуют увеличению численности микроорганизмов. Увеличение численности микрофлоры способствует мобилизации потенциального плодородия субстрата, накоплению органического вещества и элементов питания в доступной для растений форме.
Усиливаются процессы деструкции загрязняющих веществ до безвредных соединений. Таким образом, предлагаемый способ восстановления растительного покрова нарушенных земель обеспечивает возможность осуществления процесса рекультивации созданием условий для ускоренного накопления элементов плодородия в нарушенном субстрате.
Новизна способа заключается в использовании нового вещества - концентратов латексных стоков, нормах расхода и концентраций водных эмульсий латексов, изменении последовательности операций (посев семян, прикатывание и обработка водной эмульсией латекса) изменение способа посева многолетних трав чередованием рядков с покровной культурой, использовании в качестве покровной культуры бобово-злаковой смеси, а также проведении подзимнего посева семян многолетних трав.
Использование в качестве реагента концентратов латексных стоков (КЛС) позволяет значительно снизить затраты на материалы и, следовательно, себестоимость работ по восстановлению растительного покрова нарушенных земель.
Предлагаемые нормы расхода обеспечивают создание равномерного, прочного, эластичного покрытия, сохраняющего свои свойства в течение длительного времени. Увеличение концентрации и нормы расхода латексов ведет к неоправданному удорожанию способа. Кроме того, при нанесении латексов происходит их частичная коагуляция, что значительно снижает эффективность способа.
Предложенная агротехника позволяет получить сплошной растительный покров, устойчивый к ветровой, водной и термоэрозии почв в первые годы после осуществления способа и использовать нарушенные земли в последующие годы в народном хозяйстве.
Возможности способа - высокая эффективность, технологичность и экономичность позволяют найти ему широкое применение.
П р и м е р 1. Нарушенные земли, подлежащие восстановлению, засевают многолетними травами и покровной культурой с одновременным внесением минеральных удобрений и прикатывают. Норма высева многолетних трав составляет 40 кг/га, а покровной культуры - 160 кг/га. Норма внесения удобрений составляет N 100 P 100 K 100 действующего вещества на 1 га. Внесение удобрений, посев и прикатывание производят серийной сельскохозяйственной техникой. После прикатывания на засеянную площадь наносят водную латексную эмульсию 5%-ной концентрации из расчета 1,5 л/м 2 . Нанесение реагента производят серийной поливальной техникой, например УМП-1 на базе БеЛАЗ 548А. Через 10-15 дней фиксируют появление всходов. Прочность на продавливание при данном технологическом режиме составляет > 18 кг/см 2 . Долговременность покрытия - 5 лет.
П р и м е р 2. Восстановление нарушенных земель осуществляют по примеру 1. Отличие состоит в том, что водную латексную эмульсию готовят 2%-ной концентрации и наносят из расчета 1 л на 1 м 2 . Прочностные характеристики при этом снижаются. Прочность на продавливание составляет 2 кг/см 2 . Покрытие отличается неравномерностью, данного количества реагента недостаточно для образования сплошного покрытия. Долговременность покрытия вследствие этого значительно меньше.
П р и м е р 3. Восстановление нарушенных площадей осуществляют по примеру 1. Отличие состоит в том, что водную латексную эмульсию готовят 9%-ной концентрации и наносят 3,5 л на 1 м 2 . Прочность на продавливание остается на прежнем уровне (>18 кг/см 2), расход реагента при этом значительно повышается, что экономически нецелесообразно. Таким образом, технологический режим для создания сплошного полимерного покрытия, обладающего хорошими прочностными характеристиками, лежит в интервале 3-7% при расходе 1,5-3,0 л/м 2 . Увеличение концентрации и расхода реагента приводит к неоправданному удорожанию метода, а снижение параметров ниже указанных - к ухудшению свойств покрытия.
П р и м е р 4. Восстановление растительного покрова нарушенных земель в импактной зоне комбината "Североникель" в условиях жесткой антропогенной нагрузки осуществляют по примеру 1. Для создания защитного полимерного покрытия используют 5% -ную водную эмульсию латекса с расходом 1,5 л/м 2 . Содержание тяжелых металлов в корнеобитаемом слое составляет: Ni 43 мг/100г почвы, Cu 24 мг/100г почвы. Урожайность зеленой массы многолетних трав составляет 86,5 ц/га.
П р и м е р 5 . Восстановление растительного покрова нарушенных земель, осуществляют по примеру 4. Отличие состоит в том, что засеянные площади не покрывают водной полимерной эмульсией. Содержание тяжелых металлов в корнеобитаемом слое составляет: Ni 177 мг/100г почвы, Cu 56 мг/100 г почвы. Урожайность зеленой массы многолетних трав на участке без защитного латексного покрытия составляет 49 ц/га. Таким образом, биологическая продуктивность травостоя на участке с полимерным покрытием в 1,8 раза выше в результате защиты корнеобитаемого слоя от антропогенных факторов по сравнению с участком без покрытия.
П р и м е р 6. Восстановление растительного покрова нарушенных земель осуществляют по примеру 1. Отличие состоит в том, что при посеве рядки с многолетними травами и покровной культурой чередуют. Урожайность биомассы многолетних трав на второй год жизни составляет при посеве с чередованием рядков многолетних трав и покровной культуры - 144 ц/га, а при посеве сплошным рядовым способом - 121 ц/га. Таким образом, условия произрастания многолетних трав в первый год жизни при чередовании рядков с покровной культурой лучше за счет большей освещенности всходов и отсутствия конкуренции с покровной культурой. Способ чередования рядков позволяет увеличить биологическую продуктивность многолетних трав во второй год жизни на 15-20% по сравнению со сплошным рядовым способом сева.
Rnrnrn rnrnrn rnrnrn
П р и м е р 7. Восстановление растительного покрова осуществляют по примеру 6. Отличие состоит в том, что норма высева покровной культуры составляет 8,5 г/м 2 - овса, 6,5 г/м 2 - бобовых. Урожайность зеленой массы в первый год составляет 143 ц/га.
П р и м е р 8. Восстановление растительного покрова на нарушенных землях осуществляют по примеру 7. Норма высева покровной культуры составляет: овса - 5,5 г/м 2 , бобовых - 3,5 г/м 2 . Урожайность зеленой массы в первый год при такой норме высева покровной культуры составляет 93 ц/га.
П р и м е р 9. Восстановление растительного покрова осуществляют по примеру 8. Норма высева покровной культуры составляет: овса - 9,5 г/м 2 , бобовых - 7,5 г/м 2 . Урожайность зеленой массы в первый год составляет 146 ц/га. Количество растительного опада в первый год восстановления растительного покрова определяет интенсивность процессов разложения и минерализации органического вещества, влияющих на скорость гумусонакопления, что сказывается на количестве биомассы многолетних трав в последующие годы. Снижение нормы высева покровной культуры приводит к уменьшению биомассы в первый год, что отражается на урожайности многолетних трав в последующие годы. Уменьшение количества бобовых в покровной культуре снижает в последующие годы, т. к. отсутствие бобового компонента влияет на состав растительного опада, снижает обеспеченность субстрата азотом. Увеличение нормы высева покровной культуры экономически нецелесообразно. Таким образом, норма высева покровной культуры при посеве с чередованием рядков многолетних трав и покровной культуры составляет 6-9 г/м 2 - овса, 4-7 г/м 2 - бобовых.
П р и м е р 10. Восстановление нарушенных земель осуществляют по примеру 1. Отличие состоит в том, что посев многолетних трав производят под зиму. Покровную культуру при этом не высевают. Норма высева многолетних трав составляет 50 кг/га. Посевы многолетних трав при подзимнем севе дают более ранние всходы (на 10-12 дней раньше, чем при весеннем посеве) и хорошо развиваются. Полевая всхожесть на 6-10% выше при подзимнем посеве трав. Высота травостоя через 30 дней после появления всходов при подзимнем севе на 8-10 см выше, чем при весеннем севе.
П р и м е р 11. Восстановление нарушенных площадей осуществляют по примеру 1. Отличие состоит в том, что водную эмульсию полимера готовят не из латексов, а из отходов латексного производства пленкообразующих латексов - концентрированных латексных стоков (КЛС). Защитное полимерное покрытие, полученное на основе КЛС по прочности и долговременности не уступает латексному покрытию. Использование КЛС удешевляет метод и снижает объемы сбрасываемых отходов производства латексов.
Данная разработка доведена до проектного решения, имеет семилетний опыт эксплуатации на ПО "Апатит" Ассоциации "Агрохим" - для залужения хвостохранилищ. Регламенты на технологические процессы восстановления нарушенных земель включены в проект по обустройству газовых месторождений на Ямале (Тюменская область), где восстановление почвенно-растительного покрова является принципиальным вопросом при интенсивном развитии термоэрозионных процессов. Разработанная технология легла в основу "Комплексной программы по пылеподавлению в 30-километровой зоне ЧАЭС" с целью снижения радиоактивного пылепереноса при ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС.
Формула изобретения
1. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ, включающий обработку почвы связующим составом, посев многолетних трав и уплотнение поверхности почвы, отличающийся тем, что в качестве связующего используют 3-7%-ную водную эмульсию латекса в количестве 1,5-3,0 л/м 2 , а многолетние травы высевают в чистом виде или совместно с покровной культурой, одновременно с посевом вносят минеральные удобрения, причем обработку водной эмульсией латекса осуществляют после посева и уплотнения поверхности почвы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что многолетние травы и покровную культуру высевают сплошным рядовым способом.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что многолетние травы и покровную культуру высевают рядовым способом с чередованием рядов.
4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве покровной культуры используют бобово-злаковую смесь при норме высева бобовых 4-7 г/м 2 и овса 6-9 г/м 2 .
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обработки используют концентрат латексных стоков производства пленкообразующих латексов.
Имя изобретателя:
Месяц С.П., Калацкая М.Н., Кириллова Л.А., Сентябрева И.А.
Имя патентообладателя:
Горный институт Кольского научного центра РАН
Дата начала отсчета действия патента:
10.07.1992
В статье обоснованы предложения по совершенствованию практики восстановления нарушенных земель в условиях крупного города. Обоснована необходимость учета многофункциональности городских земель в процессе рекультивации. Выполнен анализ использования земельных ресурсов в городских населенных пунктах Пермского края. Обоснована необходимость повышенного внимания к сельскохозяйственному направлению восстановления нарушенных земель. Определены основные направления рекультивации нарушенных земель в условиях городских населенных пунктов. Сформулированы проблемы выполнения восстановительных работ на территории г. Перми. Обоснована стоимость восстановления земель, нарушенных при сооружении газопроводов на территории г. Перми. Определены специфические характеристики процесса рекультивации нарушенных земель в условиях крупного города. К основным особенностям данного процесса автором отнесены: значительные площади нарушенных земель, ориентация на несельскохозяйственные направления рекультивации, акцент на работах технического этапа рекультивации, высокая стоимость восстановления земель, негативное воздействие нарушенных земель на окружающую среду, сжатые сроки восстановления. Обоснован перечень мероприятий по развитию практики восстановления нарушенных земель, реализуемых в области градостроительства, управления земельными ресурсами, организации рационального использования земель, технологии строительно-монтажных работ, экономического стимулирования рационального землепользования.
земельные ресурсы
крупный город
восстановление земель
землепользование
практика рекультивации земель
1. Брыжко В.Г. Рекультивация нарушенных земель на территории города // Агротехнологии XXI века: материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Пермь: ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2015. – С. 85–88.
2. Брыжко В.Г. Экономические основы повышения эффективности сельскохозяйственного производства на рекультивированных землях: монография / В.Г. Брыжко, Т.В. Беляева. – Пермь: ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2007. – 192 с.
3. Волков С.Н. Землеустройство. Землеустроительное проектирование. – М.: Колос, 2002. – 384 с.
4. Земельный Кодекс РФ от 25.10.2001 г. (ред. от 08.03.2015 г.) № 136-ФЗ // Справочная правовая система «КонсультантПлюс».
5. Официальный сайт Управления по экологии и природопользованию администрации города Перми [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.permecology.ru.
6. Официальный сайт администрации г. Перми [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gorodperm.ru.
7. Региональный доклад о состоянии и использовании земель в Пермском крае по состоянию на 1 января 2014 года. – Пермь: Управление Росреестра по Пермскому краю, 2014.
Использование, распределение, перераспределение земельных ресурсов в условиях крупного города отличается значительной спецификой. Городское землепользование является многофункциональным. Здесь сталкиваются земельно-имущественные интересы различных отраслей экономики, непосредственно городского хозяйства, отдельных собственников земли, землевладельцев, землепользователей, арендаторов земельных участков. На территории города действуют одновременно регламенты использования земель различного функционала, при главенствовании градостроительных регламентов. Практика использования земельных ресурсов крупного города, динамика землепользования вызывают активный интерес общественности; на любые радикальные изменения в сфере землепользования происходит реакция городского населения. В условиях крупного города необходим баланс между потребностью населения в комфортных условиях проживания и жизнедеятельности и сохранением природных ресурсов. Поэтому в современных условиях особую актуальность приобретает высокий уровень природоохранной, экологической регламентации всех процессов хозяйственной деятельности на землях городских населенных пунктов. В этом контексте автор и рассматривает проблему восстановления нарушенных земель.
Цель исследования - обосновать мероприятия по совершенствованию практики восстановления нарушенных земель в условиях крупного города (с иллюстрацией на материалах г. Перми).
Материалы и методы исследования
Статистический, абстрактно-логический, монографический, логического моделирования.
Результаты исследования и их обсуждение
Исследования показывают, что городское хозяйство - это сложный и многообразный механизм. Многоцелевой характер городского хозяйства определяет необходимость организации рационального использования городских земель для различных функциональных целей. Современным земельным законодательством на территории городских населенных пунктов выделяются территориальные зоны различного целевого назначения: жилые, общественно-деловые, производственные, инженерных и транспортных инфраструктур, рекреационные, сельскохозяйственного использования, специального назначения, военных объектов и иные .
Несмотря на эту многофункциональность, основным назначением земель городских населенных пунктов следует признать обеспечение потребности города в земельных ресурсах для застройки, функционирования и развития городского хозяйства. Следует заметить, что гражданское и промышленное строительство, добыча полезных ископаемых, проведение ремонтных и изыскательских работ на территории городских населенных пунктов сопровождаются масштабными нарушениями почвенного покрова. Ежегодно разрушению поверхностного слоя подвергаются значительные площади земель. Для организации рационального использования данных территорий необходимо привести нарушенные земли в состояние, пригодное для дальнейшего использования в различных отраслях экономики. Поэтому восстановление нарушенных земель в современных условиях приобретает особую актуальность . В соответствии с земельным законодательством рекультивация нарушенных земель, их восстановление и своевременное вовлечение в оборот составляют содержание охраны земель, целями которой являются предотвращение и ликвидация загрязнения, истощения, деградации, порчи, уничтожения земель и почв и иного негативного воздействия на земли и почвы, а также обеспечение рационального использования земель, в том числе для восстановления плодородия почв на землях сельскохозяйственного назначения и улучшения земель .
Рекультивация земель как составная часть природоустройства заключается в восстановлении свойств компонентов природы и самих компонентов, нарушенных человеком в процессе природопользования, функционирования техно-природных систем и другой антропогенной деятельности для последующего их использования и улучшения экологического состояния окружающей среды .
Рекультивация земель проводится последовательно в два этапа: технический и биологический. На первом этапе производится подготовка нарушенных земель для ликвидации последствий антропогенной деятельности, создание благоприятных грунтовых, ландшафтных, гидрологических, планировочных условий для последующего освоения нарушенных земель и решения задач биологической рекультивации. На втором этапе осуществляются: восстановление почвенного плодородного слоя, озеленение, мелиоративные работы, биологическая очистка почв, фиторекультивационные работы .
Эффективность работ по рекультивации нарушенных земель зависит от характера функционального освоения участков и выбора направления их дальнейшего использования. Последнее, в свою очередь, зависит от пригодности нарушенной территории к использованию в тех или иных сферах хозяйственной деятельности. Возможны следующие направления восстановления нарушенных земель: сельскохозяйственное, лесохозяйственное, водохозяйственное и рыбохозяйственное, рекреационное, санитарно-гигиеническое, природоохранное, строительное .
В процессе рекультивации нарушенных земель на территории городских населенных пунктов обычно ставится цель сохранения и восстановления земель как природного компонента для обеспечения экологической безопасности городского населения. Также преследуется цель развития застроенных городских территорий. Здесь восстановление почвенного плодородия земель не так важно, как в случаях проведения рекультивации на землях сельскохозяйственного назначения. В городских условиях сельскохозяйственная ценность земель при их восстановлении не имеет решающего значения.
В то же время площадь земель сельскохозяйственного использования в городах довольно значительна. По данным Управления Росреестра по Пермскому краю площадь таких земель в городах региона составляет 32,3 тыс. га, а это - 13,2 % земель городских населенных пунктов. Земли рекреационного значения составляют 77,3 тыс. га (31,5 %), земли жилой застройки - 22,8 тыс. га (9,3 %), земли транспорта и промышленности - 30,9 тыс. га (12,6 %), земли общего пользования - 19 тыс. га (7,7 %), земли, не вовлеченные в градостроительную деятельность - 22,8 тыс. га (9,3 %) . Наличие значительных площадей земель сельскохозяйственного использования в городах определяет необходимость повышенного внимания к соответствующему направлению восстановления нарушенных земель.
В то же время практика показывает, что обычно при проведении рекультивации нарушенных земель на территории городов выбираются рекреационное, санитарно-гигиеническое, природоохранное, строительное направления восстановления.
Основными источниками нарушенных земель на территории г. Перми являются промышленное и жилое строительство, автодорожное строительство, сооружение и эксплуатация линейных объектов инженерной инфраструктуры. В частности, значительным потенциальным источником появления нарушенных земель является трубопроводный транспорт. На территории города размещаются объекты организаций и предприятий, осуществляющих эксплуатацию магистральных трубопроводов. Пермские районные нефтепроводные управления ООО «Пермтрансгаз», ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтепродукт» в общей сложности эксплуатируют 9346 км трубопроводов различного назначения, из них 1272,8 км составляют нефтепроводы, 7635 км - газопроводы, 332,7 км - продуктопроводы .
Подобные объекты представляют серьезную опасность для состояния окружающей среды при прорывах трубопроводов, которые связаны с изношенностью оборудования и со случаями несанкционированных врезок. При прорывах нефтепроводов происходит загрязнение нефтью и нефтепродуктами почвы и водных объектов, в том числе источников питьевого водоснабжения. В нашем случае, для условий г. Перми газопроводы ООО «Пермтрансгаз» и ОАО «ГАЗПРОМ» также представляют опасность для окружающей природной среды: при обычной эксплуатации, при плановых ремонтах, в аварийных ситуациях .
В соответствии с генеральным планом на территории г. Перми в 2016 году планируется строительство 27,1 км новых газопроводов, а к 2022 году еще 4,7 км , что требует особого внимания к условиям строительства и эксплуатации данных объектов.
По данным Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Пермскому краю площадь нарушенных земель в г. Перми составляет 7701,91 га, из них рекультивированных земель - 1015,64 га. По сравнению с 2012 годом площадь нарушенных земель в городе увеличилась на 24 % .
Надзорным органом отмечается, что проблемными в части потенциальной рекультивации являются около 30 % нарушенных земель города, причем речь здесь идет о данных официальной статистики, а фактическая площадь нарушенных и требующих восстановления земель может быть значительно больше .
Анализ практики рекультивации нарушенных земель на территории г. Перми позволяет заметить, что основное внимание здесь направлено на защиту и восстановление земель, нарушенных в результате строительства и эксплуатации нефтепроводов и автомобильных дорог. Данных о рекультивации земель, нарушенных при строительстве и эксплуатации газопроводов, недостаточно. Вместе с тем, на территории города в ближайшее время планируется интенсивное развитие сети объектов газоснабжения, что определяет необходимость установления основных проблем в этой сфере, обоснования практических рекомендаций по рекультивации земель, нарушенных при строительстве газопроводов, с учетом особенностей проведения восстановительных работ в условиях крупного города.
Рассмотрим типичный пример отвода земель для строительства объекта газоснабжения на территории г. Перми. Для строительства стального подземного газопровода высокого давления первой категории «ТЭЦ 9 - ТС Кондратово», протяженностью 1650 м, диаметром 426 мм отводятся земельные участки площадью: в постоянное пользование - 0,1 га, во временное пользование - 3,3 га. Общая площадь земель, требующих восстановления после завершения строительства, составляет 3,4 га, площадь землевания - 4,2 га при объеме снимаемого плодородного слоя 16592 м3. Стоимость технического этапа рекультивации составляет 757306 рублей, биологического - 169706 рублей. Плата за землю составляет 31760 рублей, экономия платы за выбросы загрязняющих веществ после строительства газопровода - 2354 тыс. рублей в год.
По нашим оценкам стоимость рекультивации земель, нарушенных при сооружении газопроводов на территории г. Перми, составляет в среднем около 273 тыс. руб. за один гектар восстанавливаемой площади, что более чем в два раза превышает стоимость рекультивации участков из состава земель сельскохозяйственного назначения в Пермском крае . Эту величину можно использовать в качестве усредненного норматива в процессе прогнозирования, планирования и организации нового строительства на городской территории. При этом следует учитывать, что в общей стоимости затрат стоимость технического этапа составляет 82 %, а биологического - 18 % стоимости восстановления.
На территории города до 2022 года планируется построить 31,8 км новых газопроводов , что потребует, по нашим расчетам, не менее 63,6 га земель. Стоимость восстановления земель, нарушенных в процессе строительства объектов газоснабжения, составит 17,4 млн рублей. Эти средства необходимо учесть при установлении стоимости строительно-монтажных работ.
Результаты наших исследований позволяют выделить следующие специфические характеристики процесса рекультивации нарушенных земель в условиях крупного города:
1. Масштабные нарушения поверхностного слоя земли, обусловленные значительными объемами и динамикой выполнения строительно-монтажных, изыскательских, ремонтных работ на территории крупного города.
2. Ориентация на рекреационное, санитарно-гигиеническое, природоохранное, строительное направления рекультивации с учетом основного целевого назначения земель населенных пунктов. Второстепенный характер сельскохозяйственного восстановления земель, несмотря на высокий удельный вес сельскохозяйственных земель в городе.
3. Выраженный акцент на работах, составляющих содержание технического этапа рекультивации нарушенных земель, и упрощенный характер проведения биологического восстановительного этапа. В некоторых случаях биологический этап рекультивации отсутствует, например при строительном направлении восстановления.
4. Более высокая стоимость восстановления нарушенных земель в условиях крупного города по сравнению со стоимостью рекультивации на землях сельскохозяйственного назначения и других категорий земельного фонда.
5. Значительное негативное воздействие нарушенных земель на природные ресурсы города и окружающую среду в целом. Ухудшение условий использования земельных ресурсов города, нарушение сложившейся организации территории.
6. Проведение восстановительных работ в условиях крупного города в возможно короткие сроки. Это связано с необходимостью создания благоприятных условий жизнедеятельности городского населения, нормального функционирования и развития городского хозяйства. Следствием этого является включение работ по рекультивации нарушенных земель в состав основного комплекса строительно-монтажных работ.
Заключение
Названные особенности следует учитывать при проведении работ по восстановлению нарушенных земель.
Совершенствование практики градостроительного прогнозирования, планирования, проектирования, зонирования территории города с установлением условий и порядка использования особо ценных земель;
Совершенствование управления земельными ресурсами крупного города, включая комплексное землеустройство, кадастр недвижимости, контроль за использованием и охраной земель, другие функции управления;
Организация рационального использования земель после их восстановления и вовлечения в хозяйственный оборот, оптимизация городского землепользования;
Развитие практики, совершенствование технологии выполнения строительно-монтажных работ по рекультивации нарушенных земель в условиях крупного города, своевременное восстановление нарушенных земель;
Экономическое стимулирование рационального городского землепользования и землевладения, совершенствование рыночных механизмов в сфере использования земель;
Методическое и нормативное обеспечение совершенствования практики восстановления нарушенных земель в условиях крупного города.
Релизация этих мероприятий призвана способствовать совершенствованию городского хозяйства и землепользования, рациональному использованию земельных ресурсов города.
Библиографическая ссылка
Брыжко В.Г. ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ В УСЛОВИЯХ КРУПНОГО ГОРОДА // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 6-1. – С. 134-138;URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=40386 (дата обращения: 26.11.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
Нарушенные земли - земли, утратившие первоначальную ценность и являющиеся источником отрицательного воздействия на окружающую среду.
Основными причинами возникновения нарушенных земель являются: разработка месторождений полезных ископаемых открытым или подземным способом, добыча торфа; прокладка трубопроводов, проведение строительных, мелиоративных, лесозаготовительных, геолого-разведочных, испытательных, эксплуатационных, проектно изыскательских и иных работ, связанных с нарушением почвенного покрова; ликвидация промышленных, военных, гражданских и иных объектов и сооружений; складирование и захоронение промышленных, бытовых и др. отходов; строительство, эксплуатация и консервация подземных объектов и коммуникаций; ликвидация последствий загрязнения земель, если по условиям их восстановления требовалось снятие верхнего плодородного слоя почвы; проведение войсковых учений за пределами специально отведенных для этих целей полигонов.
Нарушенные земли подлежат рекультивации - проведению системы мероприятий по ликвидации нарушений и восстановлению плодородия почв для дальнейшего использования земель в сельскохозяйственных, лесохозяйственных, водохозяйственных, строительных, рекреационных, природоохранных, санитарно оздоровительных целях. Вовлечение нарушенных земель в сельскохозяйственное и др. использование должно проводиться с большой осторожностью, т. к. техногенные субстраты часто содержат тяжелые металлы и др. вредные вещества, которые могут накапливаться культивируемыми на этих площадях пищевыми растениями. Для оценки, предупреждения и своевременного устранения негативного влияния на окружающую среду нарушенных и рекультивированных земель осуществляется экологический мониторинг в местах разработки месторождений полезных ископаемых, складирования и захоронения отходов и проведения др. работ, связанных с нарушением почвенного покрова, а также на рекультивированных территориях и прилегающих к ним участках. 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, агромелиора.
35. Землевание. Случаи проведения таких работ
Землевание - это комплекс мероприятий по снятию, транспортировке и нанесению плодородного слоя почвы и потенциально плодородных пород на малопродуктивные угодья с целью их улучшения. Его широко применяют при рекультивации земель.
Проектируют его в основном в тех случаях, когда возникает необходимость в использовании плодородного слоя почвы отводимого участка для несельскохозяйственных нужд.
Наиболее важно при разработке проектов землевания выбрать участок, обосновать планируемое использование улучшаемых земель, установить мощность снимаемого и наносимого слоев почвы. При выборе участка землевания учитывают возможность вовлечения его в более продуктивные угодья и избегают вариантов, при которых такая трансформация невозможна. Объект землевания выбирают на небольшом расстоянии от участка, где снимают плодородный слой.
В проектах землевания определяют объемы работ по транспортировке грунта, решают вопросы о планировке улучшаемых земель, внесении удобрений, об обработке почвы, о посеве куль-тур-освоителей, при необходимости - о химической мелиорации. Разрабатывают технологическую схему производства работ по нанесению плодородного слоя, определяют объемы работ по реконструкции (устройству) дорог, подъездных путей, потребность в машинах и механизмах.
1. Землевание малопродуктивных угодий бывает сплошным или выборочным.
Сплошное землевание проводят на участках с однородными почвами.
Выборочное землевание проводят на участках с комплексным почвенным покровом и выраженным микрорельефом.
2. В зависимости от механического состава почв малопродуктивных угодий и наносимого плодородного слоя землевание делят на обычное и комбинированное.
Обычное землевание проводят при незначительном различии гранулометрических составов наносимого плодородного слоя почв и почв улучшаемых земель в один прием без перемешивания.
Комбинированное землевание проводят при значительном различии гранулометрических составов наносимого плодородного слоя почв и почв улучшаемых земель. Комбинированное землевание проводят в два этапа:
первый-нанесение плодородного слоя мощностью 10-15 см и перемешивание его с улучшаемой почвой или породой;
второй - повторное нанесение плодородного слоя почвы до запроектированной нормы.
Землевание производится в целях повышения плодородия малопродуктивных угодий.
