Font Size

Cpanel

Инновационные технологии проведения биорекультивации и биоремедиации почвы

Воздействие деятельности человека на почвенный покров Крайнего Севера, областей вечной мерзлоты, пустынных и полупустынных территорий осуществляется в процессе дорожного строительства, нефтегазодобычи и других видов работ, что приводит, как правило, к частичному или полному уничтожению растительного покрова, к разрушению верхнего почвенного слоя. На таких территориях развиваются процессы ветровой, водной эрозии почв и оврагообразование.

В своей статье авторы дают описание новых методов, способствующих восстановлению биоорганического слоя нарушенных земель, технологии биорекультивации и биоремедиации почвы, в частности, когда необходимо рекультивировать нефтезагрязненные земли, придорожные полосы, биозагрязненные земли. Рассмотрены недостатки применяемых сегодня технологий.

Антропогенное воздействие и загрязнение почв

Загрязнение почвенного покрова происходит практически при всех видах хозяйственной деятельности человека. Места хранения и уничтожения отходов, свалки, особенно не санкционированные, являются источниками загрязнения почв и почвенных вод. Накопление химических веществ в почвах и грунтах в результате хозяйственной и иной деятельности в количествах, ухудшающих качество почв и грунтов, представляет потенциальную опасность для здоровья населения и объектов окружающей природной среды.

Воздействию солей подвергается прилегающая к дорогам местность: почва, растения, животные, грунтовые и поверхностные воды. Соль, которая разбрасывается по поверхности покрытия, зимой отбрасывается в сторону снегоуборочными машинами или стекает с дороги в виде соляных растворов. Весной при таянии снега соль откладывается на полосе отвода, просачивается в почву или стекает в водоемы и водотоки с помощью сооружений дорожного водоотвода. Весной возрастает активность химических реакций противогололедных солей с другими неорганическими примесями, образующимися в процессе эксплуатации автомобильных дорог. Биологическое загрязнение (бактерии, продукты гниения, плесень, вирусы и др.) также часто приводит к потере почвенного покрова.

Ведение интенсивных работ по геологоразведке, добыче, переработке и транспортировке полезных ископаемых, в том числе углеводородов, приводят к увеличению масштабов загрязнения почв и выводу из хозяйственного оборота земель. [1] Нефть и нефтепродукты являются наиболее опасными, быстро распространяющимися и медленно деградирующими в естественных условиях загрязнителями. В общем объеме источников загрязнения окружающей природной среды на первое место выходят прорывы нефтяных транспортных систем [2]. При сильном нефтяном загрязнении растительный покров обычно деградирует. Интенсивность процессов естественного самоочищения природных объектов, в том числе, от нефтяного загрязнения зависит от природных условий региона, наличия влаги, тепла и активности жизнедеятельности почвенного биоценоза. В связи с постоянно увеличивающимися объемами используемых человеком территорий, безвозвратным изменением ландшафтной оболочки, ростом техногенных аварий, отрицательно влияющих на экологическую обстановку окружающей природной среды, тотальное восстановление почв и земель, подвергшихся разрушающему техногенному воздействию, является наиважнейшей технологической задачей. В настоящее время не существует достаточно фундаментальных научно обоснованных процессов биорекультивации и биоремедиации нефтезагрязненных земель.

Внедрение доступных экологических технологий

Ликвидация последствий разливов нефти и нефтепродуктов, в основном, проводятся методами, способствующими вторичному загрязнению окружающей природной среды, а именно: землевание песком, транспортировка загрязненной земли в отвалы и шламохранилища, выжигание нефтепродуктов на месте разлива, промывка грунта, экстракция грунтовых испарений (вентинг), центрифугирование и т.д. Это, безусловно, приводит к значительным финансовым затратам и, как следствие, к необратимому повышению себестоимости основного продукта. [3,4]

Специалисты ООО «Интергрунт» поставили перед собой задачу спроектировать инженерную систему для рекультивации нарушенных земель с минимальным количеством технологических развилок, т.е. максимально инвариантную относительно любых требований, которые заранее определит заказчик и/или которые возникнут по мере развертывания работ. Внимание обращали в первую очередь на внедрение доступных экологических технологий по эффективной защите почв от эрозии, деградации и загрязнения токсическими элементами путем комплексного применения органических почвомодификаторов, удобрений и мелиорантов. Проектирование велось в опережающей логике – еще до того, как определятся все требования к нему и будут согласованы все шаги с учетом экономической эффективности, «бережливого подхода» к окружающей природной среде и прогрессивности применяемых технологий.

Система ММТ

Наиболее полной и комплексной представляется технология проведения биорекультивации и биоремедиации почвы с использованием универсальной многоцелевой технологической системы – Мата Многослойного Торфяного (далее – ММТ). Это отечественная разработка, не имеющая аналогов в мире [5] представляет собой инновационную технологию рационального землепользования. Система ММТ выполняет свои функции абсолютно безопасно и безотходно для окружающей природной среды. Технологическая система ММТ ранее не была известна. Благодаря особенностям конструкции ММТ позволяет заменить процессы укладки равномерного торфяного слоя, растительного слоя, высевания семян и последующей эрозионной защиты простым и удобным монтажом рулонов, что является успешной альтернативой существующим методам и материалам, используемым с целью проведения рекультивации, ремедиации и обустройства любых территорий. [6]

Система ММТ является органогенной конструкцией на основе торфа и/или торфяных смесей, основное назначение которой заключается в формировании плодородного почвенного слоя, защищенного от эрозионных процессов, несущего в себе семена и все необходимые вещества и компоненты для их устойчивой всхожести и формирования дерновой структуры. Многослойные торфяные маты относятся к искусственным, на органической основе, покрытиям. Предназначены для многоцелевого использования, специально разработанные, в том числе, для рекультивации деградированных, опустыненных, засоленных почв – преимущественно для защиты и восстановления верхнего почвенного слоя от эрозии, защиты и укрепления слоёв грунтовых насыпей и склонов, грунтовых обваловок, восстановления растительного почвенного слоя, при биорекультивации и биоремедиации территорий, создания плодородного слоя почвы, очистки почвы от разливов нефти и нефтепродуктов, а также создания глубокой подстилки на животноводческих фермах и птицефабриках с напольным содержанием птицы.

При биорекультивации и биоремидиации почвы одним из компонентов ММТ является дезинфицирующее вещество – «Экобиоактант», которое позволяет в первую очередь, предотвратить (ликвидировать) появление биологического загрязнения почвенного покрова, в том числе, ликвидирует возможное (имеющиеся) образование плесени. При прорастании семян способствует укреплению корневой системы растений. Экобиоактант является одновременно азотным удобрением, что дает возможность уменьшить количество дополнительных удобрений в составе почво-грунта, являющегося наполнителем ММТ. Экобиоактант предотвращает любые бактериальные, грибковые загрязнения при образовании нового почвенного покрова, при этом не мешая, а напротив, способствуя образованию новой экосистемы на восстанавливаемой территории.

При применении предлагаемых комплексов для восстановления откосов автомобильных дорог последние рассматриваются как природно-технические системы. ММТ, содержащий специально разработанный почвенный модификатор, представляет собой комплекс новейших наукоемких технологий и процедур, российских научных разработок по созданию устойчивых агро-экосистем «почва-растение» для достижения долговременной высокой плодородности рекультивированных земель. Это солеустойчивая самовосстанавливаемая плодородная система, что очень важно для восстановления земельных участков вдоль автомобильных дорог, которые ежегодно засыпают антигололедными препаратами.

При использовании системы ММТ для проведения биорекультивации и биоремедиации почвы от нефти и/или нефтепродуктов адсорбирующий мат нижним или верхним слоем, содержащим адсорбент (в том числе, специально подготовленный торф), укладывают на загрязненную поверхность. При загрязнении почвы нефтью и нефтесодержащими отходами происходит подщелачивание почвенных растворов, рН водной суспензии в верхних горизонтах повышается; увеличивается количество углеводородов, что ведет к возрастанию запасов углерода во всех генетических горизонтах; наличие нефти и нефтепродуктов в почве способствует подавлению реакций аммонификации, нитрификации, т.е. снижает самоочищающую способность почвы. Применение торфа и/или торфосмеси в ММТ, учитывая высокую кислотность торфа (pH 2,8-3,5), помогает снизить рН водной суспензии в верхних горизонтах. Входящий в торф органический азот со временем преобразуется в легкодоступные для растений минеральные соединения (нитраты, аммиак). Весьма эффективно, в определенных условиях, применение системы ММТ совместно с бентонитовыми матами в качестве подстилающего слоя.

ММТ при одновременном повышении надежности конструкции содержит плодородный слой, состоящий из нескольких слоёв торфа (или торфогрунта, торфосмеси) и компонентов. Квадратный метр ММТ способен «нести» в себе до 5 кг торфа и/или торфяных смесей. Это весомое преимущество позволяет обеспечить не только всхожесть трав, но и их стабильный многолетний рост, благодаря мощной питательной среде в конструкции ММТ.

ММТ обладают повышенной влагоудерживающей способностью и представляют собой многослойную, по меньшей мере, трехслойную конструкцию, выполненную из размещенных между слоями разлагающихся нетканых полотен из натуральных волокон и скрепленных с ними слоев влагоудерживающего наполнителя в виде торфа и дополнительного компонента. Дополнительный компонент вносят, по крайней мере, в один из слоев наполнителя, причем в качестве дополнительного компонента используют почвосмесь с семенами растений или природный, например, специально подготовленный торф - адсорбент, выбираемый в зависимости от выполнения ММТ соответственно функции биомата или адсорбирующего мата. Кроме того, в качестве почвосмеси могут быть использованы торф, торфосмесь, почва, органические удобрения, минеральные удобрения, перегной, компост, стимулятор роста растений, мелиорант или их различные комбинации и семена разных растений. Конструкция ММТ дает возможность использовать не просто торф, а органический почвомодификатор «НОП-ГР», который обогащает почву макро- и микроэлементами, значительно повышает эффективность использования поливной воды, снижает засоленность почв. Система «Идеальная Земля» - сбалансированный комплекс технологий нового поколения, который восстанавливает производительный потенциал почвы и объединяет обретение и поддержание плодородия с рациональным использованием водных ресурсов. Использование данного почво-модификатора гарантирует поддержание оптимального кислотно-щелочного баланса и благоприятных условий для роста положительной микрофлоры. [7,8]

В качестве нетканого разлагающегося полотна из натуральных волокон используют полотно из хлопковых, джутовых, льняных, кокосовых, иных волокон растительного происхождения или их комбинации.

Мат оснащен армирующими элементами, размещенными, по крайней мере, в одном из слоев. Армирующие элементы могут быть уложены непосредственно на одно, или на два, или на все полотна или наполнителя. В качестве армирующих элементов используют шнуры или сетку из пеньки или целлюлозы. Армирующие элементы могут укладываться параллельно продольной оси мата или под углом к ней. Наличие, по крайней мере, в одном из слоев армирующих элементов повышает прочность и надежность мата, удлиняет срок его службы, а выполнение армирующих элементов из натуральных материалов, таких как пенька или целлюлоза, обеспечивает их разложение в почве. Особенно это касается использования ММТ для рекультивации насыпей и склонов, в том числе, при обязательной рекультивации полигонов твердых бытовых (коммунальных) отходов, в том числе зольных отвалов. [9] Наличие органогенного почвообразующего слоя в конструкции позволяет эффективно использовать ММТ для создания растительного покрова на скальных, обедненных или пустынных грунтах, техногенных нарушенных и засоленных территориях. Использование технологической системы ММТ – сравнительно дешевый и эффективный способ превращения пустынных, загрязненных территорий в цветущие оазисы.

По мере использования ММТ для рекультивации или при борьбе с эрозией почв, осадки удерживаются сначала нижним слоем мата, что позволяет использовать его на орошаемых землях, песчаных грунтах, снижая при этом расход поливной воды. Постепенное разложение нетканого полотна из натуральных волокон, наличие дополнительного компонента, по крайней мере, в одном из слоев ММТ, способствует прорастанию и дальнейшему развитию растений, формируя или обогащая при этом за счет торфяного наполнителя и дополнительных компонентов верхний слой почвы, и, как следствие, повышает плодородие почвы и восстановление растительного слоя.

При использовании ММТ в качестве подстилки для животных и птиц, сначала животноводческие стоки или помет просачиваются в нижний слой ММТ, где удерживаются за счет впитывания наполнителем в виде торфа, который является адсорбентом. При полном насыщении нижнего слоя, начинает впитывание наполнитель следующего слоя. При полном насыщении подстилки ММТ снимают. При использовании ММТ в качестве подстилок обязательным компонентом всех слоев торфосмеси является «Экобиоактант», который угнетает образование мушек, предотвращает появление бактериальных, вирусных и грибковых загрязнений, тем самым создает более комфортные условия содержания животных и птиц. Использованный ММТ может быть вывезен в компостные ямы или на поля, где под воздействием атмосферных осадков происходит ускоренное его разложение. Затем производят вспашку почвы с заделкой и перемешиванием полученного органического вещества в виде торфа-адсорбента с пометом или животноводческими стоками, что повышает в результате ее плодородие.

ММТ – незаменимый материал при обустройстве и озеленении придомовых территорий в городах. Его применение существенно снизило бы смыв плодородного слоя почвы, нагрузку на ливневые системы и образование илистых осадков на очистных сооружениях.

Большие проблемы с сохранением почвенного слоя в приполярных зонах. Для нашей страны это особенно важно. Применение торфяных многослойных матов для восстановления нарушенных почв в условиях вечной мерзлоты – за такую задачу мало кто брался. Применение ММТ дает возможность восстановления почвенного покрова не за сотни лет естественным путем, а за 3-4 года с применением такого органогенного материала.

Таким образом, предлагается для использования уникальная система, способная в короткие сроки создавать (восстанавливать) плодородный почвенный слой и обеспечивать высокую продуктивность на многие годы. Это комплексный подход к решению проблемы возврата в оборот природных объектов, пострадавших от деятельности человека, техногенных катастроф и неблагоприятных природных факторов. Это комплекс инновационных технологий, оборудования и материалов, который включает в себя:

● этап детоксикации объектов,

● этап восстановления почвы,

● биорекультивацию, биомедиацию, в т.ч. озеленение.

Выводы

1. Необходимо усилить осознание руководителями всех уровней, в том числе государственных, того, что восстановление нарушенных земель, сохранение почвенного плодородия – это одна из важнейших первичных задач, в том числе, для сохранения благоприятной для проживания людей среды, да и для сохранения природной среды. И эту задачу можно решить только внедряя новейшие технологии, основанные, прежде всего, на экологической целесообразности и безопасности. [10]

2. Необходимо включать в экономический оборот принципиально новые технологические системы, ранее или вообще не известные. Речь идет о биотехнологиях, одним из примеров которых является применение ММТ. Здесь, в самом деле, открываются широкие экономические возможности. Приоритетной задачей является увеличение ресурсов и расширение круга источников софинансирования экологических мероприятий такого типа.

Литература

1. Федеральный закон от 21.12.2004 № 172-ФЗ (ред. от 01.05.2016) «О переводе земель или земельных участков из одной категории в другую».

2. Письмо от 2 июня 2010 г. № 12-47/8091 «О загрязненных нефтью в результате разгерметизации почв и грунтов, образованных в процессе рекультивации земель»

3. Распоряжение Правительства РФ от 04.12.2014 № 2462-р (ред. от 22.02.2016) «Об утверждении комплекса первоочередных мероприятий, направленных на ликвидацию последствий загрязнения и иного негативного воздействия на окружающую среду в результате экономической и иной деятельности».

4. «Земельный кодекс Российской Федерации» от 25.10.2001 № 136-ФЗ (ред. от 03.07.2016) (с изм. и доп., вступ. в силу с 15.07.2016) (ст. 13).

5. Бутов И.И., Садовой А.А., Степанов В.В. Патент на изобретение RU 2601043 C1 «Способ изготовления многослойного мата торфяного».

6. Бутов И.И., Орлова И.Г. Рекультивация нарушенных земель, Экологический вестник России № 5, 2016 г.

7. Суханов В.М., Маланчук В.Я., Должич А.Р., Ретуев А.В. Патент на изобретение № 2337900 «Способ получения сложного гранулированного органического удобрения, обогащенного минеральными компонентами».

8. Суханов В.М., Мощенская Н.В., Должич А.Р., Ретуев А.В. Патент на изобретение № 2345976 «Почвомодификатор пролонгированного действия и способ его получения»

9. Федеральный закон от 24 июня 1998 года № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» (ред. от 03.07.2016), ст. 12.

10. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ (ред. от 03.07.2016), ст. 46.

И.И. Бутов,

председатель совета директоров, ООО «Интергрунт», г. Москва,

И.Г.Орлова,

к.х.н., генеральный директор, саморегулируемая организация

НП «Экологическое Международное Аудиторское Сообщество»

(НП «ЭМАС»), г. Москва.

В.В. Степанов,

директор, ООО «Интер-Энерго», г. Москва,

А.А. Садовой,

генеральный директор, ООО «Интергрунт», г. Москва.