CC BY
87
МИНАР 7 : ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: КЛАД НА СИМПОЗИУМЕ 'НЕДЕЛЯ: ГО
МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99
РНЯКА-
Г.М. Чайкина, В.А. Объедкова, . 2000■.......................
УДК 551 581.5:622(470.5)
Г.М. Чайкина, В.А. Объедкова
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ НА УРАЛЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕТРАДИЦИОННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
С
тановление и развитие горного и металлургического производства на Урале, начавшееся в некоторых районах более 250 лет назад, привело, с одной стороны, к возникновению индустриальных центров, с другой - к коренному преобразованию природного ландшафта, в частности, за счет изъятия для горных работ земель различного первоначального функционального назначения, использования и ценности. Это явилось одной из причин отнесения Урала к зонам с наиболее острыми экологическими ситуациями [1].
Рудные месторождения наклонного и крутого падения разрабатываются, в основном, открытым способом, что практически исключает возможность применения систем с внутренним отвалообразованием, и лишь в отдельных случаях производится засыпка карьеров, отрабатываемых поочередно. В результате возникают нарушенные территории, превосходящие по величине площадь собственно горного отвода и требующие рекультивации [2].
Нарушенные земли составляют более 40 % величины выделенных земель с преобладанием ( около 70 % ) нарушений от открытого способа добычи сырья и незначительной разницей между абсолютной величиной
площади, нарушенной карьерами, породными отвалами и хвостохранили-щами.
Рекультивирована всего шестая часть нарушенных земель. На разных предприятиях эти площади представлены как истинно рекультивированными территориями, так и восстановившимися в результате процессов самозараста-ния, идущих особенно интенсивно в лесной зоне.
Месторождения железной, хромитовой, никелевой руды, магнезита, флюсового известняка, огнеупорной глины, формовочных песков располагаются от Приполярного Урала до его южных границ в пределах лесной, лесостепной и степной зон. Добыча полезных ископаемых ведется на предприятиях со значительными сроками службы (Высокогорский ГОК, Ба-кальское РУ, карьеры Магнитогорского мет. комбината (ММК) ) и относительно молодых (Качканарский ГОК), имеющих большие объемы вскрышных пород. Последние различаются по геологическому возрасту, условиям образования, имеют разнообразную литологию и минеральный состав, определяющие их физические и агрохимические свойства, а следовательно, возможность последующего использования при рекультивации. Рыхлые отложения в виде делювиальных глин и песков имеют незначительную мощность (от 0,3 до 3,0 м) и встречаются, главным образом, на
месторождениях нерудного сырья ( Богословское РУ, карьер “Бугор”, Новокиевский и Кумакский рудники ОХМК, Первоуральское РУ ). К тому же, на части месторождений, разработка которых началась задолго до введения экологических требований к горному производству в части восстановления нарушенных земель, имевшиеся к началу вскрытия рыхлые породы погребены в основания отвалов. Поэтому большинство их сформировано на конечном контуре скальными разновидностями с коэффициентом крепости более 10 (известняки, порфириты, сланцы, доломиты, габбро и др.), удельный вес которых превышает 50 %. Формирование крупноплощадных отвалов, в ряде случаев нагорного типа, из скальных пород, а также дефицит пригодных для рекультивации пород усложняют подготовку рекультивацонного слоя или исключают его создание вообще, Это определяет специфику и особенности осуществления рекультивационных работ по утвержденным нормативным документам, требуя корректировки их применительно к горно-техническим и зональным условиям предприятия.
Особую сложность для предприятий Урала представляет проведение рекультивации с выполнением требований государственного стандарта по покрытию поверхности слоем потенциально плодородных пород или плодородной почвы. Отсутствие запасов гумусированной части почвенного профиля обусловило необходимость поиска альтернативных источников -гумусосодержащих субстратов, способных обеспечить восстановление биологической продуктивности нарушенных земель.
В исследованиях, начатых на хво-стохранилищах предприятий Урала в 1978 г. и продолжающихся до настоящего времени, испытано несколько разновидностей подобных субстратов - отходы ТЭЦ (торфяная зола), лигносульфонаты (отходы целлюлозно-бумажного производства), сапропель, кек (осадок очистных сооружений бытовых, сельскохозяйственных и промышленных отходов), осадки очистных сооружений городских сточных вод (табл.).
Таблица
ОРГАНИЧЕСКИЕ СУБСТРАТЫ, ИСПЫТАННЫЕ ПРИ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОМ НАПРАВЛЕНИИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ХВОСТОХРАНИЛИЩ
Вид органического покрытия и способ использования Предприятия Годы испытаний Испытываемые культуры
Отходы ТЭЦ (торфяная Качканарский 1978- 18 видов многолетних злако-
зола) ГОК 1991 вых и бобовых трав
Нанесение на
поверхность
Древесные и кустарниковые
Внесение в Качканарский 1989- виды
посадочные ямы ГОК 1991
Древесно-кустарниковые
Твердые осадки очистных Березовское РУ 1989 виды
сооружений
коммунальных вод.
Нанесение на
откосы
Лигносульфонаты Качканарский Многолетние
Полив ГОК 1990 злаковые и бобовые
травы
Сапропель Качканарский Древесно-кустарниковые ви-
В приствольные круги ГОК 1990 ды
Биопрепараты
Качканарский Кострец безостый
ГОК 1989- Люцерна сине-
1992 гибридная
Обработка семян
и нанесение на Высокогорский Озимая рожь.
поверхность ГОК 1995- Злаковые и бобовые много-
1997 летние травы
Кек
Нанесение на поверхность Высокогорский Многолетние злаковые и бо-
ГОК 1997- бовые травы.
1998 Викоовсяная смесь
Во всех случаях при использовании подобных субстратов для формирования рекультивационного слоя применяли принцип минимального «земле-вания», что, тем не менее, обеспечило нормальное формирование создаваемого растительного покрова из многолетних травянистых и кустарниковых растений, а также интенсивное развитие естественной растительности из семян сорных и культурных видов, находящихся в осадках очистных сооружений. Неоднозначны результаты испытаний биотехнологии, разработанной ВНИИосуголь [3], предназначенной для ускоренной рекультивации породных отвалов и примененной нами на хвостохрани-лищах Качканарского и Высокогорского ГОКов. Однако трехлетнее существование и развитие растительного покрова, обеспечившее стабилизацию участка поверхности хвостохра-нилища без дополнительных агротехнических мероприятий, и отрицательный результат использования этой технологии на Высокогорском ГОКе обуславливают необходимость продолжения исследований по совершенствованию технологии внесения в хвосты бактериальных препаратов.
В последние годы в отечественной и зарубежной литературе [4-6] появились публикации о способах получения полноценных заменителей почв из осадков сточных вод, бытовых городских отходов и перспективности их использования для рекультивации. Испытывались способы внесения получаемых субстратов в грунты, как на горизонтальной, так и на склоновой поверхности породных отвалов.
Естественно, что перспективным направлением использования нетрадиционных гумусосодержащих субстратов будет создание рекультиваци-онного слоя при санитарногигиеническом, природоохранном и лесохозяйственном направлениях рекультивации. Эти направления являются наиболее реальными в условиях Урала, где нарушенные территории стали составной частью ландшафтного облика индустриальных центров. Положительные результаты применения осадков очистных сооружений не более 15 т/га в зеленом городском строительстве подтверждает возможность исполь-
зования их при рекультивации в указанных выше направлениях [7].
В настоящее время в Свердловской области получает развитие новое биотехнологическое направление, связанное с переработкой органических бытовых отходов калифорнийскими червями с получением биогумуса [8]. Оценка его качеств, выполненная разработчиками и специалистами биологической науки, показала, что совокупность химических и биологических свойств биогумуса делает его уникальным продуктом, оптимизирующим агрохимические, агрофизические и биологические свойства почвы. Высокое содержание ферментов способствует процессам регенерации природно-бедных почв или почв, загрязненных химическими веществами. Однако имеющиеся к настоящему времени результаты использования биогумуса различного происхождения относятся к почвенным условиям при выращивании полевых,
садовых и огородных культур. Опыт применения его на минеральных субстратах как средства формирования гумусированной части техногенных почв отсутствует. В планах НИР лаборатории «Экология горных предприятий» предусматривается проведение исследований по технологии применения биогумуса при формировании рекультивационного слоя для санитарно-гигиенического направления рекультивации. Положительный результат этих работ будет способствовать увеличению объемов переработки бытовых отходов населенных пунктов. Использование некондиционной фракции для целей рекультивации позволит снизить затраты на этот этап при одновременном увеличении перспектив и возможности осуществления рекультивации, являющейся фактором улучшения экологической ситуации в горно-промышлен-ных районах Урала.
1. Пегов С.А. Россия. Экологический кризис // Инженерная геология. - 1995. - № 1. - с. 20-33.
2. Чайкина Г.М., Объедкова В.А. Промышленные отвалы как негативные элементы техногенного ландшафта в горнорудных районах и экологические основы их восстановления // Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций: Материалы Междунар. симпоз., SRM-95., Екатеринбург, 1997: РАН УрО Горн.ин-т. с. 406-413.
3. Ускоренная рекультивация земель с использованием высокоэффективной биотехнологии: Сб. науч.тр. - Пермь: ВНИИОСуголь, 1988. - 78 с.
4. Демидов Ю.В. Новое экологически чистое удобрение “Био-гум” для рекультивации нарушенных земель // Горный журнал.-
1996. - 1 9-10. - с. 104-105.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
5. Aus Klärchlamm läßt sich wertvoller Bodenersatz gewinnen // Chem.-Ing.-Techn. - 1995. - 67, 1 2. - с. 134. - Нем.
6. Die Recultivierung der Bergehalde Reden als Beispiel für die erfolgreiche Gestaltung einer Bergbaufolgelandschaft / Neu T. // Erzmetall. -
1997. - 50, і 6- с. 390-397. - Нем.
7. Обоснование возможности использования осадков городских сточных вод, содержащих тяжелые металлы, в качестве органического удобрения. В.А. Баканов, М.Г. Вотякова, Ю.В. Макаров, Л.К. Се-редкин // Проблемы экологии и охраны окружающей Среды: - Екатеринбург: 96. Правительство Свердл. обл., Свердл. областной комитет по охране природы. - 1996. - с. 53-54.
8. Лавров С.И. Комплексная переработка и утилизация коммунальных отходов (активного ила и бытового мусора) МО «Город По-левской» // Экологические проблемы промышленных регионов. -Екатеринбург: Госкомэкология. 1998. - с. 108.
Чайкина Г.М. кандидаї биологических наук, Инсіиіуі іорноіо дела Уральскою отде-
ления РАН.
Одъедкоаа В.А. кандидат технических наук, Институт горного дела Уральского отде-
