Рекультивация

Земли, нарушенные в результате открытой добычи полезных ископаемых

Рекультива́ция земе́ль — комплекс инженерно-технических, мелиоративных, агротехнических, лесохозяйственных и других работ, которые выполняются с целью восстановления плодородия нарушенных земель, а также улучшение условий природной среды.

Согласно Постановлению Правительства Российской Федерации от 10 августа 2018 года за № 800 «Правила проведения рекультивации и консервации земель»:

• рекультивация земель — мероприятия по предотвращению деградации земель и (или) восстановлению их плодородия посредством приведения земель в состояние, пригодное для их использования в соответствии с целевым назначением и разрешенным использованием, в том числе путём устранения последствий загрязнения почвы, восстановления плодородного слоя почвы и создания защитных лесных насаждений;
• нарушенные земли — земли, деградация которых привела к невозможности их использования в соответствии с целевым назначением и разрешённым использованием.

Процессы естественного восстановления растительного слоя почв и рельефа нарушенных земель проходят медленно или вообще могут быть неэффективными и недействительными, потому что нарушение земной поверхности не исчезает, а становится устойчивым техногенным формированием. Нарушенные земли подлежат искусственному восстановлению. С целью сохранения и улучшения плодородия земель и предоставление площадям с нарушенной поверхностью свойств, которые характерны окружающим природным комплексам, и осуществляется рекультивация земель.

Нарушение земель как следствие действия антропогенного фактора

Добыча глины в карьере (Краматорск)

В нормальных природных условиях все процессы, протекающие в почве, находятся в равновесии. Основным фактором нарушения равновесия состояния земельных ресурсов является антропогенный фактор. Нарушение земель происходит при выполнении поисковых геолого-разведывательных работ, добыче и переработке полезных ископаемых, при строительстве предприятий и дорог, что вызывает изменения в почвенном покрове, гидрологическом режиме, приводит к образованию техногенного рельефа и другим качественным изменениям.

Пример «лунного ландшафта». Карьер «Мир», город Мирный (Республика Саха — Якутия)

Наибольшее нарушение земель возникает вследствие открытых горнодобывающих работ (карьеры, отвалы). Так появляются большие участки так называемого «лунного ландшафта», где не может расти ни одно растение, жить ни одно животное. Во время проведения подземных горнодобывающих работ тоже имеет место нарушение местности — обвалы и деформация поверхности вследствие просадок грунта над отработанными участками месторождений. Земли нарушаются также за счёт отвалов, терриконов, свалок.

Помимо того, что карьеры и шахты искажают ландшафт земной поверхности, они нарушают также режим подземных вод на прилегающих территориях. Как установили учёные, каждый карьер вредно влияет на прилегающие участки примерно такой же площади, как его собственная. Шахты и карьеры вследствие интенсивных откачек подземных вод снижают их уровень на больших прилегающих участках.

Согласно существующему законодательству, нарушенные земли подлежат рекультивации, то есть восстановлению их ценных свойств. Проведение рекультивационных работ является обязанностью тех горнодобывающих предприятий, которые эти земли нарушили, причем стоимость рекультивации входит в себестоимость полученного угля, руды или других полезных ископаемых. В случае невозможности проведения рекультивационных работ нарушенные земли подлежат консервации — временному изъятию из хозяйственного оборота нарушенных земель в целях предотвращения их дальнейшей деградации, негативного воздействия на окружающую среду и/или нарушения почвенного слоя.

Последовательность рекультивационных работ

Работы по рекультивации земель проводят, как правило, в два этапа: техническая рекультивация и биологическая.

Техническая, или горнотехническая, рекультивация заключается в подготовке нарушенных земель к использованию в народном хозяйстве в зависимости от того, в каком качестве будут использованы данные территории.

Техническая рекультивация

Техническая рекультивация включает подготовку земель, конструирование их поверхности для следующего целевого использования. К ней относят снятие, складирование и сохранение плодородного слоя почвы, селективное, послойное формирование отвалов, горно-плановые работы по выравниванию поверхности нарушенных земель, покрытия рекультивированных земель плодородным слоем земли, строительство подъездных путей, проведения противоэрозионных, гидромелиоративных мероприятий. В отдельных случаях (например, при последующей при водохозяйственной рекультивации) могут проводиться работы по укреплению бортов карьеров, мероприятия по формированию благоприятного химического состава воды и тому подобное.

Техническая рекультивации в отработанном карьере

Во время технической рекультивации выполняются следующие работы:

1) планировка поверхности нарушенной земли;

2) формирование откосов отвалов и бортов карьеров;

3) снятие, перевозка, хранение и повторное нанесение грунтов;

4) строительство дорог, гидротехнических и мелиоративных сооружений.

Самый сложный вид горнотехнической рекультивации — рекультивация отвалов карьеров, шахт, ТЭС и горно-обогатительных фабрик. При этом выполаживаются откосы отвалов и борта карьеров (или же им придаётся террасовидный профиль), формируются наклонные и горизонтальные поверхности. При планировании отвалов под сельскохозяйственные угодья углы наклона поверхности должны составлять не более 1—3°, при лесохозяйственной рекультивации — 3—5°. В отдельных случаях полностью разбирают старые отвалы (терриконы, породы из которых используются для засыпки оврагов, балок, болот или для изготовления строительных материалов).

После планирования отвалы проходят период стабилизации (1—2 года), когда под действием силы тяжести и влаги отвальные породы уплотняются. Слой грунта наносится на поверхность спланированного отвала только после его стабилизации. При этом, если отвальные породы содержат вредные для растений вещества (например, сульфиды), то они предварительно покрываются слоем инертных или потенциально пригодных пород (песок, глина, шлак и другие), а плодородный грунт наносится сверху.

На отвалах, которые рекультивируются, проводятся мелиоративные работы, целью которых является создание благоприятных гидрогеологических условий в поверхностной толще пород, предотвращение вредного воздействия на биологические свойства почвы кислых, щелочных или солёных растворов из подстилающих непригодных (токсических) пород, а также улучшение агрохимических свойств малопригодных пород. Комплекс мелиоративных мероприятий включает такие работы, как дренаж, гидроизоляция плодородных почв от токсичных и тому подобное.

Биологическая рекультивация

Биологическая рекультивация включает комплекс мероприятий по восстановлению плодородия почв, повышению продуктивности сельскохозяйственных и лесных угодий, восстановление флоры и фауны, а также устранение негативного влияния нарушенных земель на окружающую среду. Биологическая рекультивация также может проводиться в несколько стадий. В целом, возможность проведения биологической рекультивации и её эффективность определяется почвообразующей породой.

Биологическая рекультивация осуществляется после технической и предусматривает мероприятия, способствующие улучшению физических и агрохимических свойств почв на рекультивированных землях. В зависимости от конкретных условий проводятся известкование, пескование или глинирование почв, вносятся и органические удобрения, а также зола, шлаки, сточные воды, обогащённые питательными веществами. В последствии на рекультивируемых участках проводятся противоэрозионные мероприятия и озеленение с целью восстановления потенциала нарушенных земель. Часто нарушенные территории, в частности карьеры, после соответствующей обработки стенок и дна используют для создания водохранилищ, прудов.

Биологическая рекультивация — самый сложный этап. Для успешного его осуществления необходимо определить, как планируется использовать нарушенные земли, и выбрать соответствующий вид дальнейших рекультивационных работ.

Виды рекультивационных работ

Рекультивационные работы на месте добычи бурого угля

В ГОСТ Р 59057—2020 «Охрана окружающей среды. Земли. Общие требования по рекультивации нарушенных земель» закреплены требования по рекультивации нарушенных земель в зависимости от направлений их дальнейшего использования:

«Направление рекультивации нарушенных земель выбирают с учётом характера нарушения земель, эколого-экономической целесообразности восстановления их качественного состояния для дальнейшего целевого назначения и разрешённого использования».

В зависимости от последующего использования нарушенных земель, различают следующие направления рекультивации:

• сельскохозяйственная — создание на рекультивированных землях пахотных и кормовых угодий, садов и виноградников;
• лесохозяйственная — создание лесопосадок эксплуатационного и специального назначения: почвозащитных, санитарно-защитных и других;
• водохозяйственная — строительство водоёмов различного назначения: водохранилища, водоёмы для разведения рыбы и т. д;
• рекреационная — строительство зон отдыха, парков, бассейнов, пляжей;
• строительная — освоение территорий карьеров и отвалов под жилое и промышленное строительство, использование материала терриконов в качестве строительных материалов или материалов для укрепления эродированных земель, засыпки оврагов и другое;
• санитарно-гигиеническая — биологическая консервация нарушенных земель, негативно влияющих на природную среду, рекультивация которых для их использования в народном хозяйстве экономически не целесообразна;
• комбинированная — объединение двух и более направлений, например, лесохозяйственного и водохозяйственного с рекреационным.

При сельскохозяйственной рекультивации проводят тщательное разравнивание поверхности отвалов, химическую мелиорацию (если она необходима), регулирование водного режима, наносят плодородный слой почвы (толщиной в среднем 50—60 см). На подготовленные таким способом отвалы сначала высевают нетребовательные к почвенным условиям растения, стойкие к болезням и сорнякам, которые образуют надземную и подземную массы и обогащают почву органическими веществами, улучшая её структуру. В основном это однолетние и многолетние бобовые и злаки в чистых посевах и в смеси. Через несколько лет можно проводить чистые посевы необходимых сельскохозяйственных культур.

Применение сточных вод даёт возможность сеять на золоотвалы все виды злаковых и бобовых растений. Особенно рекомендуют тимофеевку луговую, житняк ширококолосый, пырей бескорневой, овсянку красную и луговую, люцерну синегибридную, донник белый и жёлтый, эспарцет песчаный. В процессе орошения происходит интенсивное заселение золоотвала природным путём вербой, осиной и другими растениями. Канализационные воды, протекая через золоотвал, очищаются от примесей и на выходе не содержат загрязнений.

Сельскохозяйственная рекультивация является самым дорогим видом восстановления земель и осуществляется в районах развитого сельского хозяйства и благоприятных для сельского хозяйства климатических зонах на больших по площади отвалах или карьерах. Её широко применяют в центрально-чернозёмных областях Подмосковного угольного бассейна (Россия), за рубежом на плодородных почвах Германии, в отдельных штатах США и в Англии.

Лесохозяйственные рекультивационные работы на склонах отвалов

Лесохозяйственная рекультивация в основном проводится там, где есть возможность восстановить участки леса с ценными породами деревьев. Она является наиболее эффективным видом биологической рекультивации, поскольку лесные культуры не такие требовательные к условиям местонахождения, чем сельскохозяйственные. Стоимость лесохозяйственной рекультивации и требования к агрохимическим характеристикам возобновляемых почв ниже, чем при сельскохозяйственной рекультивации.

При лесоразведении допустимо менее тщательное разравнивание поверхностей и нанесение меньшего слоя плодородной почвы, а в некоторых случаях его можно и не насыпать. Это упрощает и удешевляет работы по озеленению. В первые годы освоения отвалов во время облесения часто применяют посевы улучшающих землю подготовительных культур, к которым относятся люпин, люцерна, донник и другие растения. Потом сажают деревья. При озеленении промышленных отвалов целесообразно садить ольху, которая сравнительно легко приживается в неблагоприятных физико-химических условиях, устойчива к повышенной кислотности, является деревом-азотонакопителем (такую же способность имеет акация белая). При условии достаточного увлажнения на отвалах успешно растут тополь и верба.

Рекультивация водного хозяйства осуществляется в отработанных карьерах, которые часто заполняются грунтовыми водами.

Рекреационная рекультивация проводится неподалеку от городов (крупных населённых пунктов) с целью создания зон отдыха для населения. В основном она сочетается с водохозяйственной и лесохозяйственной.

Санитарно-гигиеническая рекультивация применяется к тем объектам, которые и до нарушения были непригодными для использования в народном хозяйстве, а также на таких участках, как шламохранилища обогатительных фабрик и тому подобное. Цель этого вида рекультивации — консервация объектов, предотвращение их вредного воздействия на окружающую среду (чтобы шламохранилище не загрязняло воздух и подземные воды вредными веществами).

Отвалы промышленных предприятий крайне неблагоприятные для роста и развития растений, неплодородные и часто фитотоксичные. Самые опасные относительно загрязнения среды и трудные для рекультивации отвалы обогатительных предприятий и предприятий цветной металлургии. Здесь необходимо нанесение слоя почвы, удобрённого илом очистных сооружений. На отвалах алюминиевого производства необходимо проводить предварительную нейтрализацию кислотности субстрата.

Критерием выбора рационального вида рекультивации является социальный и эколого-экономический эффект от проводимых работ.

На современном уровне развития цивилизации уже нельзя ограничиваться только восстановлением нарушенного массива, плодородия земель, созданием растительного покрова. Сегодня важно восстанавливать и все другие компоненты природной среды в комплексе. Настоящий уровень научно-технического прогресса позволяет эффективно восстанавливать нарушенные земли и возвращать их в различные направления для последующего использования. С точки зрения уменьшения нарушения земной поверхности преимущество необходимо отдавать подземным разработкам. Их экологичность зависит от способа ведения подземных работ, обеспечивающих предупреждение и сокращение площадей нарушенной земной поверхности.

Литература

• Колесников Б. П., Махонина Г. И., Чибрик Т. С. Естественное формирование почвенного и растительного покровов на отвалах Челябинского буроугольного бассейна // Растения и промышленная среда. — Свердловск: [УрГУ], 1976. — Вып. 4. — С. 70—122.
• Логгинов Б. И., Попа Ю. Н., Козак А. В. Методические рекомендации по лесной рекультивации загазованной поверхности угольных шахт Донбасса: Одобрено Министерством угольной промышленности СССР.. — К.: Изд. УСХА, 1990. — 8 с.
• Попа Ю. Н. Лесная рекультивация нарушенных земель: Обзоры по информационному обеспечению государственных целевых программ КП НТП стран-членов СЭВ. — М.: ВНИИЦлесресурс, 1990. — 40 с.

Ссылки

• «Рекультивация нарушенных земель» на сайте ЭкоФлорис