Экологическое обоснование рекультивации терриконов

Аннотация

Рассматривается возможность возвращения землям утраченной продуктивности, оздороннения окружающей среды и конструирования нового, эстетически наполненного ландшафта при помощи биологической рекультивации.

Общая постановка проблемы

Терриконы – это отвалы вынутой из шахт пустой породы. Они занимают сотни тысяч гектаров, в основном городских земель, и создают множество затруднений в строительстве и благоустройстве новых жилых районов. Терриконы наносят весьма ошутимый ущерб как экологии, так и экономике страны. Поэтому предпринимается целый комплекс мер, направленных на восстановление и улучшение природных условий породных отвалов, которые получили название рекультивации терриконов. Существует целый ряд способов, позволяющих уменьшить вред, наносимый отвалами. Остро стал на данный момент вопрос о нахождении альтернативных мер, как по эффективности рекультивации, так и по финансовым затратам.

Рекультивация земель – это возврашение землям утраченной продуктивности, оздоровление окружающей среды и конструирование нового, эстетически наполненного ландшафта. Это и строительство жилья, культурно-бытовых и спортивных объектов на бывших техногенных ландшафтах, и сооружение водоемов в заброшенных карьерах с последующим разведением в них рыбы. Рекультивация должна стать неотъемлемым составным звеном нормального технологического процесса производства.

Терриконы являются источниками различного рода загрязнений: пылевого, газового (выделяемые отвалами S0₂, СО₂, СО). Зарегистрирован и радиационный фон, превышающий допустимые нормы. Терриконы занимают обширные площади потенциально пахотных земель, нарушают привычный для взгляда местного жителя природный ландшафт (таблица 1).

Таблица 1 – Максимальное содержание ряда элементов в породе отвалов угольных шахт

№ п/п	Название элемента	Содержание (кг/т породы)	№ п/п	Название элемента	Содержание (кг/т породы)	№ п/п	Название элемента	Содержание (кг/т породы)
1	Кремний (Si)	740	11	Цинк (Zn)	20	21	Хром (Cr)	3
2	Алюминий (Al)	343	12	Фосфор (P)	19	22	Никель (Ni)	2
3	Железо (Fe)	156,8	13	Азот(N)	12,1	23	Бериллий (Be)	1
4	Натрий (Na)	95	14	Кальций (Ca)	11,4	24	Молибден (Mo)	меньше 4
5	Сера (S)	85	15	Барий (Ba)	8	25	Иттрий (It)	1
6	Углерод (C)	62	16	Стронций (Sr)	6	26	Лантан (La)	0,5
7	Калий (K)	37	17	Галлий (Ga)	меньше 5	27	Кобальт (Ko)	0,3
8	Магний (Mg)	22,4	18	Ванадий (V)	4	28	Свинец (Pb)	меньше 0,3
9	Титан (Ti)	21,4	19	Скандий (Sc)	меньше 3	29	Олово (S)	меньше 0,3
10	Медь (Cu)	20	20	Цирконий (Zr)	3

Проведенные исследования касались, в первую очередь, мер по восстановлению природного ландшафта. что требует обязательного рассмотрения всех известных видов рекультивации. Среди них можно выделить механические и биологические методы рекультивации.

Механическая рекулытивация включает в себя разгрузку и развоз пород с территории террикона с дальнейшей их переработкой. Перегоревшую (не способную к дальнейшему окислению} поролу используют для засыпания балок. Породы могут служить источником низкосортного топлива (например, на ТЭС), сырьем в кирпичном производстве и металлургии, при строительстве дорог. Породы, вместе с углем добытые из недр земли, сохраняют отпечатки листьев древних растений, что может быть полезно в палеонтологических исследованиях. Уникальный состав пород остается до конца не изученным, возможно, его изучение в будущем откроет новые горизонты в их использовании.

Биоэкологическая рекультивация – ряд мер по созданию сообщества высших растений в сложных эдафических условиях терриконов, которые не имеют аналогов в природе. В связи с этим выделяют три тила почв: пригодные для биологической рекультивации, малопригодные, непригодные.

Тип почвы определяется по ряду показателей: активная реакция (рН воды), сумма токсичных солей, содержание гипса и карбонатов, количество подвижного алюминия, степен солонцеватости пород, содержание гумуса, содержание физической глины.

Растения, заселяющие террикон, должны обладать устойчивостью к экстремальным значениям всех этих показателей. Их посадка приведет к: восстановлению природного вида техногенной зоны терриконов, укреплению склонов отвала, сокращению количества вредных выделений, формированию почвенного покрова, заселению новыми видами растений благодаря каскадному эффекту сукцессии.

В условиях недостаточного финансового обеспечения возникла необходимость выявить экологически обоснованный метод, который при незначительных затратах обеспечит достаточную степень рекультивации. Это и явилось нашей основной задачей при проведении исследований на терриконах шахт 15-бис и Ударник.

Существует несколько видов рекультивации и способов использования породы из шахтных отвалов.

Комплексный экономический ущерб, наносимый горящим породным отвалом угольной шахты, рассчитывался как сумма ущербов здравоохранению, промышленности и сельскому хозяйству и составил почти 70 млн рублей в год. Это подтверждает необходимость скорейшей рекультивации.

Выбор альтернативного метода рекультивации производился по двум аспектам: уровню финансовых вложений и эффективности. Подсчет затрат на различные виды рекультивации показал, что наиболее дешевым способом является рекультивация травами.

В ходе полевых исследований было выяснено, что между флорой отвала и окружающим фитоценозом присутствует тесная взаимосвязь. Террикон шахты Ударник заселен синантропными видами растений окружающего ландшафта (Ambrosia artemisifolia, Artemisia absinthium), в то время как склоны террикона шахты 15-бис заняты окружающими степными травами. Т. е. можно утверждать, что по эффективности рекультивации травыни в чем не уступают деревьям, а в некоторой степени и превосходят. Ведь именно травы, в первую очередь, укрепляют породы, препятствуют распространению пыли, в то время как деревья при смыкании крон препятствуют дальнейшему заселению травами.

Выводы

1. Породные отвалы наносят огромный ущерб природным ресурсам и бюджету страны. Ущерб от одного горящего террикона составляет болсс 60 млн рублей.

2. Терриконы требуют комплекса рекультивационных мероприятий. Затраты на рекультивацию в любом случае много меньше, чем ущерб от породного отвала, который с годами возрастает в несколько раз.

3. Наиболее выгодной с точки зрения финансовых затрат и эффективности является биологическая рекультивация, а именно рекультивация травами.

4. Решающую роль на заселение террикона травянистыми видами (саморекультивацию) оказывают:
– условия породного отвала: эдафические факторы, температура и количество вредных газовыделений, пыли;
– рельефные особенности террикона;
– видовое разнообразие окружающего фитоценоза.

Предложения

1. Вред, причиняемый породными отвалами, обусловливает разработку и внедрение новых технологий без выноса породы на поверхность.

2. Необходимо следовать принципам интенсивного хозяйствования: переработка породы должна идти с минимальными затратами экергии и максимальным выходом продукта.

3. При отсьлке породы необходимо выбирать малонаселенные районы, несмотря на затраты по перевозке. Затратына лечение людей в последующие годы составят значительно большую сумму. Из тех же принципов при выборе направления отсыцки необходимо учитывать направление преобладающих ветров местности.

4. Горящие терриконы нуждаются в скорейших мерах по прекращению горения. Именно горящие отвалы наносят основную долю врела. К тому же без подобных мероприятий значительно осложняются процессы биологической рекультивации.

5. Сушествует острая необходимость очистки околоотвальной площадки от мусора и других посторонних предметов. Это позволит предотвратить возгорание террикона и обеспечит активность процессов саморекультивации.

6. В условиях современного Донбасса наиболее удобным способом рекультивации является засевание трав у подножья отвала и их дальнейшее распространение по склонам. В качестве трав для засевания мы предлагаем травы-многолетники, отвечающие экологическим и эстетическим требованиям: Achillea millefolium – тысячелистник обыкновенный, Artemisia absintium – полынь горькая, Artemisia vulgaris – полынь обыкновенная, Berteroa incana – икотник серый, Eriheron canadensis – мелколепестник канадский, Lactuca serriola – латук дикий, Melilorus – донник лекарственный, Tanacetum vulgare – пижма обыкновенная.