Организация работ по рекультивации и обустройству нарушенных земель

Организация работ по вывозу свалочного грунта включает соблюдение дополнительных условий экологической безопасности: обязательное укрытие кузовов автосамосвалов брезентом при перевозке свалочного грунта; дезинфекцию колес автотранспорта при выезде с рекультивируемой территории (устройство дезинфекционных ванн при температуре наружного воздуха выше 5 °С); организацию сбора и удаление на очистные сооружения загрязненных поверхностных вод, поступающих с территории свалки; периодическое медицинское освидетельствование производственного персонала, занятого на этих работах; обеспечение радиационной безопасности персонала при постоянном измерении уровня радиации.

При рекультивации несанкционированных свалок без удаления свалочного грунта предусматривают мероприятия и работы по дегазации, устройству защитного экрана по верху свалочных грунтов, а также ограждению рекультивируемой территории во избежание вторичного ее загрязнения.

Защитные экраны, устраиваемые по верху свалочного грунта, являются основными элементами, обеспечивающими главную природоохранную функцию. Конструкция защитных экранов представляет собой комбинацию изоляционных и фильтрующих элементов, позволяющих собирать и отводить просачивающиеся поверхностные воды, атмосферные осадки и биогаз.

Защитный экран строят в такой последовательности. Предварительно разравнивают отдельные неровности на поверхности свалки, после чего выполняют общую планировку всей поверхности с приданием ей незначительного уклона (i = 0,01 -0,05) в сторону общего понижения рельефа.

Затем отсыпают выравнивающий слой толщиной не менее 0,5 м, например из очищенного строительного мусора, с диаметром фракций 4-32 мм.

При наличии газообразования в толще свалочного грунта устраивают по верху выравнивающего слоя слой из газопроводящего материала, например песка, толщиной не менее 0,3 м.

После этого по верху газопроводящего слоя выполняют противофильтрационный экран, состоящий из двух слоев глины толщиной по 0,25м каждый и слоя синтетической рулонной изоляции толщиной не менее 2,5 мм. Для устройства противофильтрационного экрана используют глину с коэффициентом фильтрации не менее 5 * 10^-10 м/с.

Сверху синтетической изоляции укладывают дренирующий слой в виде пластового дренажа толщиной не менее 0,3 м из минерального грунта с коэффициентом фильтрации Kf= 1 * 10^-3 м/с.

Далее отсыпают слой потенциально плодородного грунта толщиной 0,7-0,85 м, по верху которого наносят плодородный слой почвы толщиной 0,15-0,3м.

С целью защиты грунтовых вод от загрязнения свалочным конденсатом и инфильтратом можно использовать способ силикатизации грунтов в основании свалки, основанный на нагнетании через инъекторы в основание свалки гелеобразующих материалов. В качестве гелеобразующих материалов используют сернокислый алюминий, щавелевую кислоту и «жидкое» стекло. Образующийся при этом в основании свалки гелевый экран способствует укреплению нижних слоев свалочного грунта и верха горных пород основания и уменьшает его водопроницаемость, а также выступает в роли геохимического барьера на пути распространения загрязняющих веществ в подземные горизонты.

2. Рекультивация и обустройство полигонов ТБО

Объектами для размещения твердых бытовых отходов служат так называемые полигоны, представляющие собой инженерные сооружения - отвалы, и эксплуатируемые в соответствии с проектами.

Прогнозы показывают, что, несмотря на высокие темпы прироста мощностей промышленных установок по переработке и обезвреживанию ТБО, количество складируемых отходов на полигонах будет еще долгие годы составлять достаточно высокий процент.

Тенденция развития полигоностроения идет в основном за счет увеличения удельной нагрузки на единицу площади полигона, которая позволяет максимально использовать участки, отведенные под складирование ТБО. Это достигается путем увеличения степени уплотнения складируемых отходов и высоты складирования. Практика показывает, что современные грунтоуплотняющие катки позволяют уплотнить ТБО на полигонах до 0,8 т/м³. Высота складируемых ТБО на ряде зарубежных полигонов достигает 60 м. Использование более мощного уплотнения и наращивания высоты позволяет увеличить в 5-6 раз вместимость полигонов.

Главным принципом, положенным в основу проектирования полигонов, является охрана окружающей среды: атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и грунтовых вод.

В связи с этим полигоны по обезвреживанию и захоронению ТБО нельзя располагать ближе 500 м от жилой застройки. При выборе места для размещения полигонов руководствуются следующими принципами:

- не следует отводить участки, представляющие ценность для ландшафта, сельского хозяйства и окружающей среды, а также участки, находящиеся в зоне паводкового затопления, и все участки, где не исключена опасность загрязнения грунтовых вод;

- при невозможности выбора такой территории для полигона защиту грунтовых вод, почвы и атмосферного воздуха обеспечивают путем строительства защитных экранов для основания и поверхности полигона и отсыпки промежуточных изоляционных слоев, которые являются основными элементами, обеспечивающими главную природоохранную функцию.

3. Сравнительный анализ рекультивации земель: Российский и Британский опыт

Рекультивации земель, ранее использованных под размещение различных видов отходов, включая опасные, становится все более актуальной. Наряду с этим возникают нормативно-правовые и технологические аспекты восстановления земель, нарушенных в ходе эксплуатации.

Территория Московской области отличается высокой степенью урбанизации и наличием более 3 тысяч предприятий различных отраслей, включая химические и нефтехимические предприятия.

Отличительной особенностью Московской области является тесная связь с городом Москвой - на территории области расположены многие объекты городского хозяйства столицы, ее транспортного узла, основные зоны отдыха.

В Московском области особенно острой является проблема экологической безопасности, в том числе в сфере обращения с отходами, включая отходы производства и потребления, а также опасные отходы. Проблемы возникают на всех стадиях, начиная от сбора и транспортировки и заканчивая уничтожением, переработкой или захоронением.

По официальным данным, в Московской области общий объем образуемых и накопленных отходов составляет около 20 млн. т, включая осадки сточных вод и строительные отходы, около 5 млн. т твердых бытовых отходов (далее - ТБО), 2 млн. т сельскохозяйственных отходов.

На территории Москвы ежегодно образуется более 18 млн. т отходов, в т.ч. 3 млн. т промышленных отходов, около 4 млн. т ТБО, 2 млн. т отходов от сноса ветхого жилого фонда, 3,5 млн. т осадков сточных вод, 6 млн. т загрязненных грунтов. Преобладающая часть отходов, образуемых на предприятиях города Москвы, размещается на полигонах на территории Московской области.

В настоящее время для Московской области актуальным становится экологически приемлемое состояние земель и рекультивация антропогенно измененных территорий, в том числе за счет ввода в использование территорий, занимаемых санкционированными и несанкционированными полигонами отходов. Однако, систематический подход к решению вопроса рекультивации территорий, загрязненных свалками отходов, отсутствует. Под систематическим подходом понимается:

Разработка и принятие Программы рекультивации свалок;

Наличие современных инструментов финансирования проектов по восстановлению земель. В частности, организация проектов с применением принципов Государственно-частного партнерства (ГЧП) - одно из возможных направлений;

Развитие российской нормативно-правовой базы в области рекультивации полигонов. Ее современное зачаточное состояние является сдерживающим фактором в продвижении проектов.

Для решения указанной проблемы был предложен проект «Поддержка в разработке программы рекультивации земель в Московской области», финансируемый британским Министерством охраны окружающей среды, продовольствия и развития сельских районов (Defra) в рамках Программы малых проектов в сфере охраны окружающей среды (SEPS), осуществляемой в России Британским Советом.

В рамках выполненных работ авторы рассматривают вышеупомянутые аспекты систематического подхода к рекультивации земель на примере Подмосковья. Рассмотрим сравнительный анализ британской и российской нормативно-правовой системы в части вопросов рекультивации земель, на которых ранее были размещены полигоны (свалки) отходов и приведены варианты возможных технологий рекультивации, включая использование методов, основанных на химических технологиях, известных в Великобритании и России.

4.Нормативные аспекты рекультивации земель

Великобритания. Нормы землепользования в Великобритании в основном определяются городскими и национальными органами планирования. Так достигается наиболее эффективное использование земли для удовлетворения потребностей общества.

Каждый Городской совет обязан разработать и принять План развития подведомственной территории, учитывающий требования, предъявляемые к жилым и промышленным сооружениям. План является основой для принятия рациональных и последовательных решений путем

предоставления информации о том, какие объекты могут располагаться на данной территории, а какие - нет. Представители общественности и бизнеса имеют возможность участвовать в подготовке таких Планов и могут выразить свое мнение о будущем развитии территории. Существуют планы двух уровней:

Региональная территориальная стратегия обуславливает планирование потребностей населения в конкретном регионе (например, необходимость строительства торгового комплекса, промышленного предприятия или аэропорта). Региональные территориальные стратегии готовит Региональное управление планирования.

Местные концепции развития, определяющие варианты изменения территории в течение нескольких лет. Такие концепции разрабатывают местные органы планирования.

Планы на всех уровнях должны учитывать будущие потребности сообществ и принимать во внимание экологические проблемы, вопросы охраны труда и улучшения условий жизни населения.

Решения о разрешении строительства объектов или об изменении типа землепользования, как правило, принимают на местном уровне. Планы развития отражают видение местных органов управления вариантов развития и типов землепользования на конкретной территории. Планы развития - руководство для принятия ежедневных решений о выдаче или невыдаче разрешений на строительство. Для обеспечения последовательности принимаемых решений проводится согласование с планами развития, принятыми местными органами власти. Процессу получения разрешения предшествуют общественные слушания и другие согласования.

Законодательство требует принятия решений о планировании на основании планов развития. Планы дают разработчикам представление о том, какие проекты могут осуществляться на данной территории в период действия конкретного плана.

Местные планы развития позволяют направлять развитие подготовленных территорий в нужное русло в соответствии с общими планировочными решениями. Наряду с защитой лесных и сельскохозяйственных земель такое планирование позволяет улучшить состояние земель в целом при условии, что загрязненные участки определены и пройдут надлежащую обработку.

Роль владельца/разработчика. Там, где предполагается проект развития территории, разработчик отвечает за безопасность и общее соответствие проекта поставленным целям и задачам. Таким образом, разработчик отвечает за определение пригодности участка земли для размещения того или иного объекта или необходимости проведения мероприятий по очистке территории. Земля в Великобритании может принадлежать частным лицам или компаниям, общественным организациям, местным администрациям или Правительству.

В обычных случаях передача права собственности на землю ничем не ограничена.

Потенциальный разработчик обязан доказать местной администрации, что риски от загрязнений будут сведены к нулю путем выполнения мероприятий по рекультивации без негативного воздействия на окружающую среду в процессе строительства и эксплуатации.

При рассмотрения проекта на участке земли на территории закрытых/открытых исторических полигонов, основной целью является идентификация возможных рисков для здоровья человека, строений, прочей собственности и окружающей среды. В случае выполнения этого условия в проекте будут предусмотрены и выполнены соответствующие мероприятия для минимизации выявленных рисков. Достижение этой цели обеспечивает уверенность владельцев и арендаторов этого участка в том, что были соблюдены все необходимые природоохранные нормативы, действующие в Великобритании в настоящее время.

Россия. На территории Российской Федерации организация работ по рекультивации закрытых полигонов и свалок так подробно как в Великобритании не прописана и подходы к рекультивации, в целом, регулируются следующей нормативно-правовой документацией:

Инструкцией по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов, Москва, 1996.

СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства.

СП 2.1.7.1038-01. Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов.

ГОСТ 17.5.3.04-83 (с изм.1986). Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель.

ГОСТ 17.5.3.01-83 (с изм.1986). Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения.

ГОСТ 17.5.1.02-85. Охрана природы. Земли. Классификация нарушенных земель для рекультивации.

Характерным для России начала 21 века является существование для размещения отходов производства и потребления не полигонов, а большого количества должным образом необустроенных санкционированных и несанкционированных свалок, которые устраивались и эксплуатировались без выполнения каких-либо требований органов Санэпиднадзора и охраны природы.

Рекультивация таких свалок требует выполнения большого объема подготовительных работ, а именно:

проведение комплекса экологических исследований (гидрогеологические, геологические, почвенные, исследования атмосферы, проверка отходов на радиоактивность, пр.);

решение вопросов по утилизации отходов, консервации фильтрата, использование биогаза, устройство экранов и т.д.

Проведение комплекса экологических исследований (гидрогеологические,

геологические, почвенные, исследования атмосферы, проверка отходов на радиоактивность и т.п.) осуществляется в соответствии с СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства».

В соответствии с вышеуказанной нормативной документацией рекультивация полигонов и свалок выполняется в два этапа: технический и биологический.

Технический этап включает:

получение исчерпывающих данных о геологических, гидрогеологических, геофизических, ландшафтно-геохими-ческих, газохимических и других условий участка размещения полигона (свалки);

исследования состояния свалочного тела и его воздействия на окружающую природную среду;

подготовку территории полигона (свалки) к последующему целевому использованию;

создание рекультивационного многофункционального покрытия;

планировку, формирование откосов, разработку, транспортировку и нанесение технологических слоев и потенциально-плодородных почв;

строительство дорог, гидротехнических и других сооружений.

Для выработки решений по исключению влияния газохимического загрязнения атмосферы определяют состав и свойства образующегося биогаза, содержание органики, влажность и другие данные. С учетом полученных данных и анализа климатических и геологических условий расположения полигона составляется прогноз образования биогаза, и выбираются метод дегазации и конструкция рекультивационного покрытия полигона.

Биологический этап включает мероприятия по восстановлению территорий закрытых полигонов для их дальнейшего целевого использования в народном хозяйстве. Сюда относятся: комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на восстановление нарушенных земель. Биологический этап осуществляется вслед за техническим этапом рекультивации.

Обзор технологий рекультивации, применяемые в странах Западной Европы и в России.

В таблице 3 приведены наиболее известные в западноевропейской практике технологии рекультивации земель, ранее использовавшихся в качестве полигонов для размещения различных типов отходов, или земель, загрязненных и непригодных для дальнейшего хозяйственного использования без предварительной обработки.

Представленный перечень технологий очистки далеко не полный, но включает большинство из наиболее проверенных и надежных методов.

В Российской Федерации нормативно закрепленные экологические требования к рекультивации отработанных свалок помимо описанных выше отсутствуют.

Решения по обезвреживанию и технологические способы рекультивации старых свалок основаны на общепринятых эколого-инженерных принципах и включают следующие этапы:

определение степени опасности свалки;

оценка альтернативных вариантов;

разработка технологии обезвреживания и рекультивации.

Технологические методы рекультивации можно разделить на три группы:

- извлечение, удаление и надежное захоронение;

уничтожение на месте;

фиксация загрязнителей на месте.

Таблица 3. Технологии рекультивации, используемые в странах Западной Европы

Название метода	Краткое описание	«+»	«-»
Перемещение	Извлечение и последующее перезахоронение отходов остается одним из основных способов рекультивации, несмотря на то, что его доля в общем объеме рекультивируемых земель постоянно сокращается. Мобилизационные и эксплуатационные расходы составляют большую часть общей стоимости проекта.	Простота, понятность и широкое признание.	Высокая стоимость перезахоронения
Локализация загрязнения	Системы локализации загрязнения - традиционный способ инженерной рекультивации грунтов. Нанесение защитного покрытия заключается в устройстве барьера или «покрытия» между пользователями участка земли и загрязненным почвенным слоем. Обычно «покрытие» изготавливают из глины, грунтов, скрепленных цементом, специальных сооружений или гибких противофильтрационных прокладок. Вертикальные защитные барьеры могут быть использованы для предотвращения горизонтального перемещения загрязняющих веществ. Обычно такие барьеры строят из цемента и бентонитовых шламов, заливаемых в траншею и образующих барьер с низкой проницаемостью. Иногда в такие барьеры закладывают гибкие противофильтрационные мембраны для максимального сокращения проницаемости. В редких случаях для создания постоянно действующих защитных барьеров используют герметичные металлические листовые шпунтовые стенки.	Простота, понятность и широкое признание	Защитные барьеры могут создавать гидравлические осложнения в случае скапливания грунтовых вод и возникновения необходимости их откачки, очистки и слива.
Стабилизация	Данный сегмент рынка существенно вырос за последние годы благодаря разработке и внедрению технологии е-глин (e-clay) компанией «Envirotreat», а также сходным продуктам, выпускаемым другими производителями. Е-глина представляет собой бентонитовую глину, модифицированную таким образом, чтобы лишить возможности перемещения некоторых органических и неорганических загрязняющих веществ. Е-глина смешивается с загрязненным грунтом, далее происходит процесс очистки и модифицированный грунт возвращается на место. Для придания прочности в смесь может	Это относительно недорогая технология, которая не требует значительных затрат и сложного специального оборудования. Позволяет бороться с целым рядом загрязняющих веществ, включая гидрокарбонаты и тяжелые металлы. В сочетании с «промывкой земли» -комплексный метод очистки.	В результате стабилизации получаются грунты, обладающие плохими геотехническими параметрами. Требуются лабораторные исследования для определения возможности дальнейшего использования грунта. Отсутствует информация о сроках действия данного способа (будут ли стабилизированные загрязняющие вещества оставаться стабильными, например, через 10 лет?).
	добавляться цемент. Кроме того, цемент используется для связки тяжелых металлов и может применяться для этого сам по себе. Стабилизированные материалы могут использоваться в качестве вертикальных барьеров для изоляции и стабилизации горизонтальных потоков перемещающихся загрязняющих веществ. Цементные смеси могут применяться и для поверхностного укрытия. Установка, предлагаемая фирмой «Vertgen», предназначена для внесения цемента в верхний слой почвы. При такой очистке грунта образуется слабопроницаемый поверхностный слой почвы. Стабилизация е-глиной или сходными материалами может использоваться для предварительной обработки загрязненных грунтов и для снижения их опасных свойств перед размещением на полигонах. Это позволяет сократить затраты на устройство полигонов.
Биологическая очистка	Биологическая очистка вне территории широко применяется в Великобритании для удаления гидрокарбонатов (органических загрязнителей - нефтепродукты и пр.). Системы для очистки грунтов на территории встречаются реже. Очистка, как правило, представляет процесс перемешивания органических отходов с доступом воздуха. Целью перемешивания является активация микроорганизмов, использующих органические вещества в пищу и, таким образом, разлагающих их.	Эффективна для нефтепродуктов, дизельного топлива и прочих простых углеводородов, а также в случае ароматических гидрокарбонатов.	Неэффективна при наличии хлорсодержащих растворов. Глинистые почвы с трудом поддаются очистке
Промывка грунта	Процесс промывки грунта основан на разности размеров и плотностей различных материалов. Обычно загрязняющие вещества концентрируются в тонкодисперсной части грунта. Таким образом, отделение тонкой части грунта позволяет отделить чистую часть, сконцентрировать и сократить объем загрязненной части в виде шлама. Этот материал необходимо очищать или безопасно размещать.	Высокая эффективность процесса очистки. Эффективен для крупных проектов (более 20 тыс. м3).	Не рекомендуется использовать технологию для глинистых грунтов, поскольку они плохо растворимы и загрязняющие вещества сконцентрированы в малом объеме.
Термическая обработка	Термическая обработка включает два типа процессов: сжигание и десорбцию. Сжигание может проводиться на месте с использованием мобильной установки, но чаще проводится в стационарном режиме по причине жестких требований и по	Технология хорошо опробована и признана в Европе и США. Можно добиться очень низких остаточных концентраций загрязняющих веществ. Эффективность очистки- до 99.99%.	Сжигание -чрезвычайно дорогостоящий процесс. Глинистые грунты плохо поддаются очистке (в результате спекания).
	экономическим соображениям. Сжигание редко применяется при очистке грунтов, но может быть использовано для обработки опасных жидкостей (например, масла с примесью ПХБ), для которых не существует других способов размещения. Термическая десорбция объединяет несколько технологий, способных очистить грунты от широкого спектра органических веществ, включая ГСМ, гудроны, пестициды и ПХБ. Суть процесса заключается в нагреве грунта в закрытой емкости до температур, при которых загрязняющие вещества испаряются, переходя в газообразное состояние. Газ, содержащий загрязнители, проходит дальнейшую обработку с тем, чтобы сконцентрировать их в малом объеме или нагревается до еще больших температур для разрушения загрязняющих веществ.
Откачка грунтовых испарений	Эта технология применяется непосредственно на загрязненных участках и заключается в удалении летучих органических соединений или углеводородов из относительно пористых грунтов или камня. Иными словами, в грунте, в зоне загрязнения, бурятся шпуры, а на поверхности создается вакуум. Через загрязненный грунт проходит воздух, и летучие загрязняющие вещества вместе с ним устремляются наружу. На поверхности земли располагается система разрушения или очистки загрязняющих веществ. Такие системы широко применяются в Великобритании.	Система хорошо зарекомендовала себя	Длительность периода очистки (не менее 6 месяцев для получения положительного результата).
Биовентилирование	Биологическое удаление (вентилирование) - способ очистки «на площадке», пригодный для грунтов с крупным гранулометрическим составом или песков, содержащих биоразлагаемые загрязняющие вещества. В теле загрязненного грунта бурятся скважины, в которые подается воздух. Принудительное вентилирование увеличивает скорость биологического разложения. Биовентилирование может сочетаться с технологией откачки грунтовых испарений. В этом случае часть скважин используется для закачки воздуха, а другая - для откачки испарений с дальнейшей очисткой от летучих загрязняющие веществ.	Сокращение сроков очистки грунта.
Электроочистка	Электроочистка - собирательное понятие, объединяющее несколько технологий с применением электроэнергии. В прямом применении метод предназначен для очистки грунтов от тяжелых металлов. Электроды размещаются в грунте, загрязненном металлами, и на них создается разность потенциалов. Металлы начинают мигрировать в грунте и оседают на электродах. Непрямое применение электроэнергии является более обычным. Например, электроэнергия может использоваться для подогрева грунтов, загрязненных летучими органическими загрязнителями, для увеличения эффективности откачки грунтовых испарений. Другим примером является применение электроэнергии для генерации кислорода для очистки подземных вод.	Высокая эффективность метода.	Значительные капитальные и текущие эксплуатационные затраты.



В рамках данного пособия имеет смысл упомянуть и другие типы очистных технологий рекультивации, которые позволяют продлить срок использования территорий под размещение отходов.

В частности, в России в 2004 г. зарегистрирован патент № 2243040 «Способ рекуперации площадок захоронения твердых бытовых отходов», отличительной особенностью которого является возможность многократного использования старых площадок захоронения ТБО: площадку захоронения ТБО разбивают на участки, освоение начинают с нижнего по рельефу участка. На выбранном участке экскавацией извлекают свалочный грунт, подвергают его сортировке и сепарации с выделением вторичного сырья (стекло, черный и цветной металл, полиэтилен). Оставшуюся после сортировки часть свалочного грунта, которая состоит из биосубстрата (до 90%), обладающего хорошими сорбционными свойствами и балластных фракций, временно складируют, и в дальнейшем используют для пересыпки вновь завозимых ТБО. В основании освободившегося участка создают (либо реконструируют) гидроизолирующий экран, систему дренажа в соответствии с действующими нормативными требованиями. По достижении проектных отметок данного участка на поверхности вновь складированных ТБО создают водозащитное покрытие с использованием свалочного грунта и начинают освоение следующего участка. Возвращение к первоначально осваиваемому участку площадки ТБО целесообразно через 10-20 лет в зависимости от морфологического состава захоронений и климатической зоны расположения полигона.

Предлагаемая технология позволяет экономить природные ресурсы, особенно земельные, санировать старые свалки, предотвращать загрязнение новых территорий, увеличивает окупаемость затрат на различные природоохранные мероприятия.

Отсутствие детально проработанной нормативной базы по рекультивации полигонов в России имеет свою отрицательную и положительную стороны. С одной стороны упрощенный подход, представленный в нормативной базе, препятствует применению альтернативных технологий очистки загрязненных грунтов. С другой стороны существующие нормы не носят предписательного характера и позволяют некоторую «свободу маневра» при выборе технологий очистки.

Система планирования землепользования, принятая в Великобритании, представляет интерес с точки зрения создания подобной системы в России. Создание системы планирования землепользования может стать следующим логическим шагом после завершения работы над земельным кадастром России.

Дополнение к лекции 7. Рекультивация и обустройство полигонов ТБО. Защитные системы (экраны) для оснований полигонов

К твердым бытовым относятся отходы хозяйственной деятельности населения (приготовления пищи, уборки и текущего ремонта квартир и др.), включая отходы отопительных устройств местного отопления, крупногабаритные предметы домашнего обихода, упаковку, смет с дворовых территорий, улиц, площадей, отходы ухода за зелеными насаждениями и другие.

Удаление твердых бытовых отходов обеспечивает санитарную очистку городов и создает необходимые санитарно-экологические условия существования населенного пункта.

Наиболее распространенными в настоящее время сооружениями по обезвреживанию удаляемых из города ТБО являются полигоны.

Полигоны - комплекс природоохранительных сооружений, предназначенных для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО, обеспечивающий защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующий распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов.

В районах размещения полигонов и свалок отходов производства и потребления обнаруживается сложный характер загрязнения различных компонентов ландшафта и геологической среды, связанный с разнообразными процессами переноса загрязнителей и особенностями геолого-гидрогеологического строения изучаемой площади.

Масштабы негативного влияния полигонов и свалок на окружающую среду зависят от количества фильтрата и биогаза, образующихся в толще отходов. Степень опасности загрязнения определяется геолого-гидрогеологи-ческими и ландшафтными условиями территории, характером загрязняющих веществ, их концентрациями, а также размерами самого источника загрязнения, т.е. полигона. В связи с этим технологии строительства, эксплуатации и рекультивации полигонов должны быть направлены на уменьшение их воздействия на природную среду.

Для определения вклада полигона в загрязнение окружающей среды осуществляется мониторинг, результаты которого используются для составления прогнозов изменения ее состояния.

Сопоставление результатов текущих наблюдений с прогнозными определяет возможность дальнейшей эксплуатации полигона. Такой мониторинг рекомендуется проводить на протяжении всех трех этапов жизнедеятельности полигона: активной эксплуатации, рекультивации, послерекультивационного периода.

Конструкция защитных экранов - это комбинация изоляционных и фильтрующих элементов, позволяющих собирать и отводить конденсат, а также обеспечивать изоляцию тела полигона от подпитки грунтовыми водами и атмосферными осадками путем отвода их в дренажную сеть (рис. 7, 8).

Рис. 7. Защитный экран полигонов ТБО

Защитные экраны выполняют из комбинации природных материалов (песка, гравия, щебня, глины, бентонита и их смесей) в сочетании с геосинтетическими материалами (синтетической рулонной изоляцией, геотекстилями, бентонитовыми матами и другими геокомпозитами).

При заглублении днища полигона ниже естественной поверхности земли основание его располагают на 0,5-1 м выше уровня грунтовых вод.

Рис. 8. Использование современных геосинтетических материалов при создании защитных экранов.

После завершения строительства полигона наступает период его эксплуатации, заключающийся в производстве работ по его заполнению отходами, которые отсыпают в организованном порядке послойно. Толщину их обычно принимают от 2 до 2,5 м каждый. В связи с этим отсыпаемые слои отходов максимально уплотняют грунтоуплотняющими катками, а в конце рабочего дня их изолируют слоем минерального грунта.

Охрана атмосферы на отечественных и зарубежных полигонах в процессе их эксплуатации в основном обеспечивается за счет регулярной промежуточной изоляции каждого слоя отходов грунтом толщиной 0,15-0,25 м. Выполняемая при этом промежуточная изоляция складируемых отходов понижает органолептические, общесанитарные и миграционно-воздушные показатели вредности поступления вредных веществ с поверхности отходов в атмосферу с пылью, испарениями и газами до значений ПДК в пределах полигонов. ПДК основных токсичных веществ ТБО в атмосферном воздухе в местах обезвреживания и захоронения отходов представлены в таблице 4.

Учитывая недостаточную прочность при плотности отходов до 8 т/м³, уложенных в тело полигона, при формировании высоконагружаемых полигонов с целью обеспечения общей их устойчивости перед заполнением отходами каждого яруса по их периметру предварительно отсыпают дамбы обвалования из минерального грунта.

Таблица 4. ПДК основных токсичных веществ ТБО в атмосферном воздухе

Вещество	Максимальная разовая доза ПДК, мг/м3	Среднесуточная доза ПДК, мг/м3
Бензин (в пересчете на СО2)	5	1,5
Оксид азота	0,4	0,06
Оксид углерода	5	3
Пыль нетоксичная	0,5	0,15
Ртуть металлическая	-	0,0003
Сероводород	0,008	-

Полигон формируют в форме отвала с крутизной внешних откосов не менее т = 2-4 и устройством на них берм шириной не менее 3 м через каждые 5-10 м по высоте полигона.

Схема формирования полигона ТБО, обеспечивающая щадящее негативное воздействие на окружающую среду, показана на рисунке 9.

Рис. 9. Формирование полигона по обезвреживанию и захоронению ТБО: 1 - ТБО, захораниваемые в тело полигона; 2 - минеральный грунт для устройства поярусной промежуточной санитарной изоляции отходов; 3, 12 - дамбы обвалования, выполняемые из минерального грунта; 4 - водоотводная канава; 5 - емкость для сбора фильтрата; 6 - наблюдательные скважины; 7 - пластовый дренаж; 8 - дрены; 9 - УГВ (стрелками указано направление движения грунтовых вод); 10 - весовая для взвешивания машин; 11 - автомобильная дорога; 13 - бермы; 14 - мусоровоз; 15 - грунтоуплотняющая машина

После заполнения полигона до проектных отметок верхний ярус перекрывают защитным экраном, выполняемым в той же технологической последовательности, что и при перекрытии верха свалочного грунта на несанкционированных свалках.

Характеристика защитно-изолирующего слоя, устраиваемого при рекультивации поверхности полигона, для условий европейской части б. СССР в зависимости от вида последующего использования участка закрытого полигона приведена в таблице 5.



Таблица 5. Характеристика изолирующего слоя при рекультивации полигона ТБО

Виды использования участка полигона после закрытия	Слой изолирующего грунта, м	Период выдержки участка между закрытием и использованием, лет	Примечание
Лесохозяйственное	0,25	1	0,25 м потенциально плодородный слой почвы
Зоны отдыха, лыжные горки, стадионы, спортивные площадки и автостоянки без дренажа и подземных коммуникаций	0,6-1	1	0,4-0,8 м условно чистый минеральный грунт, 0,2-1 м плодородный слой почвы
Луга и пашни	1	3	0,2 м верхний культурный слой почвы
Огородные культуры: овощи, ягоды	0,6	15	0,4 м потенциально плодородный слой, 0,2 м плодородный слой почвы
Фруктовые сады	1	15	Тоже
Открытые склады топлива, материалов и тары непищевого назначения	1,5	3	0,8 м потенциально плодородный слой, 0,2 м плодородный слой почвы

Биологический этап рекультивации свалок и полигонов ТБО. Чтобы предотвратить смыв почвы, улучшить условия освоения, украсить внешний вид формируемого ландшафта и уменьшить просачивание воды в тело свалки или полигона, их поверхность озеленяют.

При решении вопроса о выращивании растений на загрязненных и постепенно загрязняющихся полютантами территориях необходимо руководствоваться следующим: при рекультивации и озеленении необходимо подбирать наиболее толерантные к конкретному загрязнению виды декоративных растений, способные достаточно хорошо произрастать в экстремальных условиях атмосферного и почвенного загрязнений и выполнять при этом фитогигиеническую роль; при выращивании культур важно не только подобрать устойчивые к загрязнению виды растений, но способные по возможности очищать почву от загрязняющих веществ, как фитомелиоранты.

После нанесения поверхностного слоя и проведения комплекса агротехнических работ сеют фитомелиоранты в основном в четыре этапа:

первый - посадка растений-фитомелиорантов, способных выносить из почвы загрязняющие вещества. В качестве фитомелиорантов используют тимофеевку луговую, пырей бескорневищный, мятлик луговой, костер безостый, овсяницу красную, клевер белый, лядвенец рогатый;

второй - посадка дернообразующих трав. Травосмесь состоит из двух-трех компонентов и более. Подбор для травосмеси должен обеспечивать хорошее задернение рекультивируемой свалки или полигона;

третий - подбор ассортимента трав, древесных и кустарниковых пород, способных расти на загрязненных почвах, и их посадка;

четвертый - подбор ассортимента древесных и кустарниковых пород для парковых насаждений, устойчивых к загрязнению окружающей среды в условиях города.

Озеленение подобных территорий не завершается посадкой растений, а представляет собой длительный (2-5 лет) и трудоемкий процесс, требующий регулярного ухода за растительностью.

Травы, используемые для рекультивации, должны быть апробированных сортов и местных популяций. Высаживаемые растения должны быстро акклиматизироваться, обладать устойчивостью к неблагоприятным условиям микроклимата и отрицательным физическим и химическим свойствам грунта, иметь сильно развитую корневую систему, обладать способностью к симбиозу с микроорганизмами. Рекомендуемый состав трав и нормы их высева для предварительной детоксикации и образования дернины приведены в таблице 6, 7.



Таблица 6. Виды и нормы высева трав используемых в качестве фитомелиорантов

Вид трав	Норма высева,кг/га	Вид трав	Норма высева, кг/га
Тимофеевка луговая	25	Пырей бескорневищный	30
Овсяница луговая	35	Волоснец сибирский	35
Мятлик луговой	25	Рэгнерия волокнистая	30
Полевица белая	15	Житняк гребневидный	36
Лисохвост луговой	30	Райграс высокий	20
Овсяница красная	35	Люцерна синяя	20
Ежа сборная	35	Клевер красный	30
Костер безостый	35	Донник желтый	30
Пырей сизый	30	Эспарцет песчаный	120

Таблица 7. Виды дернообразующих трав и нормы высева семян.

Вид трав	Норма высева, кг/га	Вид трав	Норма высева, кг/га
Клевер белый	10-12	Пырей бескорневищный	38
Клевер красный	19-20	Овсяница красная	28-31
Костер безостый	35-38	Овсяница луговая	29-31
Донник	30-31	Райграс пастбищный	31-35
Люцерна желтая	15-18	Тимофеевка луговая	15-18
Эспарцет песчаный	75	Мятлик луговой	19-25
Волоснец сибирский	23-25	Полевица белая	14-19
Житняк гребневидный	23-25	Ежа сборная	18-19
Рэгнерия волокнистая	44

При посеве травосмеси из двух компонентов норму высева снижают на 35 %, при посеве трехкомпонентной травосмеси - на 50 % нормы высева по каждому виду трав.

При формировании парковых насаждений рекомендуют следующие породы древесных и кустарниковых культур в зависимости от качества почвы рекульти-вируемого объекта:

на потенциально плодородных почвах реабилитируемого участка: древесные культуры - береза бородавчатая, сосна обыкновенная, тополь, клен ясенелистный, татарский и полевой, ива козья, липа мелколистная, рябина; кустарники - смородина золотистая, спирея калинолистная, шиповник, свидина, ольха серая, акация желтая, лох узколистный, жимолость татарская, облепиха обыкновенная;

на почвах со значительной остаточной токсичностью: древесные культуры - береза бородавчатая, тополь, клен татарский; кустарники - ольха серая, вишня степная, смородина золотистая, акация желтая, спирея клинолистная, жимолость татарская, лох узколистный;

на слаботоксичных, но сильнокислотных почвах: древесные культуры - сосна обыкновенная, береза бородавчатая, клен ясенелистный, тополь, ольха серая; кустарники - акация желтая, лох

мелколистный, жимолость татарская, спирея клинолистная, смородина золотистая.

В междурядьях рекомендуют проводить ленточный посев бобовых, например люпина и донника.

При формировании экологически устойчивых зеленых насаждений рекомендуют создавать смешанные парковые культуры в следующем соотношении: главные породы - до 60 %, сопутствующие - до 20, кустарники - до 20 %.

Исключив источники дальнейшего загрязнения почвы, проводя реабилитацию земель и занимая участки культурами, устойчивыми к загрязняющим веществам, и культурами-мелиорантами, можно постепенно снизить содержание загрязняющих веществ в почве за счет естественных процессов самоочищения в результате выноса элементов растениями и вымывания их за пределы корнеобитаемого слоя почвы. Для проведения работ по фитомелиорации требуются трактор Т-130 с навесным оборудованием, сеялки, водоналивной каток.

Категорически запрещается употреблять в пищевых и кормовых целях продукцию, выращиваемую на загрязненной почве, до окончания рекультивации.



Лекция 8

Тема: Состав процессов при выполнении работ на биологическом этапе рекультивации

При выборе способа рекультивации карьеров залесением руководствуются теми же соображениями, что и при проведении рекультивации под сельскохозяйственные угодья. Возможность рекультивации залесением используют в тех случаях, когда сельскохозяйственное или иное использование территории карьера сопряжено с определенными трудностями, например плохое качество почвы, отдаленное расположение карьера от населенных пунктов, неудовлетворительный микроклимат для выращивания сельскохозяйственных культур и др.

После завершения работ по горнотехническому этапу рекультивации карьеров приступают к биологическому. Примерный состав процессов при выполнении работ на биологическом этапе рекультивации необводненных карьеров приведен в таблице 10.

Технология послойного известкования приведена в таблице 11.

Минеральные удобрения в соотношении К₂О - 50%, Р₂О₅ - 30, NO₃ - 20 % вносят машинами МВУ-8Б. Обычная доза внесения минеральных удобрений составляет около 0,5 т/га. Вносимые в почву удобрения заделывают дисковыми боронами на глубину до 0,06 м.

Рекультивацию карьеров залесением проводят в следующей последовательности. Вначале выравнивают дно карьера и выполаживают откосы до значений m = 1,5 и более, а при глубине карьера более 5-6 м на откосах устраивают бермы шириной около 3 м через каждые 5 м по высоте склона.



Таблица 10. Состав процессов при выполнении работ на биологическом этапе рекультивации нарушенных земель

Вид работ	Основные агротехнические и технологические требования	Применяемые машины
Дополнительное выравнивание и планировка после завершения осадок поверхности	Ликвидация возвышений и понижений в целях равномерного распределения выпадающих осадков и недопущения вымочек	Выравниватель-плани-ровщик навесной к трактору 1,4т (МТЗ) ВПН-5,6
Внесение химических мелиорантов	Виды и дозы внесения устанавливают на основании анализов почв, выполняемых агрохимлабораторией	Комплекс машин по транспортированию, разбрасыванию и заделке химических мелиорантов в почву
Комплекс работ по первичному освоению с посевом злакобобовых многолетних трав на 2-3 года:
Внесение удобрений, предпосевная обработка с заделкой удобрения	В установленные сроки и с учетом запасов питательных веществ в почве На глубину 10 см	Разбрасыватели удобрений Плуги дисковые и зубовые бороны, культиваторы
Посев травосмесей	В соответствии с нормами высева после протравливания семян	Сеялки травяные и лугопастбищные с междурядьями 7,5 или 15см
Уход за посевами (рыхление, борьба с сорняками, орошение)	По мере необходимости; при образовании корки	Культиваторы, бороны игольчатые и др.
Уборка	Злаковые - в фазе выколашивания; бобовые - в начале цветения	Косилки, валкообразователи, грабли-ворошилки, подборщики, погрузчики и прочие машины
Введение специального переходного севооборота (на 5-9 лет)	В соответствии с агротехникой каждой культуры, принятой в севообороте	Комплексы сельскохозяйственных машин в соответствии со спецификой возделываемых культур
Введение зонального севооборота, характерного для региона	-	-



Таблица 11. Технология послойного известкования почв

Вид работ	Основные агротехнические и технологические требования	Средства механизации
Доставка известковых материалов	Создание необходимого запаса; своевременная доставка; обеспечение сохранности; защита от сырости	При расстояниях транспортирования: до 70-100 км - автосамосвалы; до 25 км - тракторные прицепы; до 10-25 км - разбрасыватели удобрений на базе автомобилей
Разбрасывание 50%-й дозы известковых материалов	Норма внесения 2-6 % массы мелиорируемого слоя (2-10 т/га) в зависимости от рН	Разбрасыватель удобрений (РУМ-8, РУП-8 и трактор - Т 150К или РУМ-16 к трактору К-701)
Перемешивание извести с верхним слоем почвы	На глубину 0,1м или на половину пахотного слоя	Борона дисковая тяжелая (БДТ-3 и трактор ДТ-75)
Вспашка с оборотом пласта	На глубину 0,2 м или пахотного слоя	Плуги общего назначения (ПЛН-6-35 и трактор Т-150К)
Разбрасывание оставшихся 50 % дозы известковых материалов	Норма внесения 2-6 % массы мелиорируемого слоя (2-10 т/га) в зависимости от рН	Разбрасывание 50% -и дозы известковых материалов
Перемешивание во втором перевернутом слое почвы	На глубину 0, 1 м или на половину пахотного слоя	Борона дисковая тяжелая (БДТ-3 и трактор ДТ-75)

После завершения этих работ рыхлят уплотненный грунт на дне карьера, а затем высевают бобовые культуры, способствующие образованию гумуса и накоплению азота. В последующем закладывают лес, избегая монокультуры. Одни лишь хвойные породы деревьев не способствуют полному развитию потенциала территории. Их дополняют лиственными породами деревьев, соответствующих местным условиям. При посадке смешанных пород деревьев более полно формируется ландшафт и обеспечивается оздоровление биотопы. По периметру лесопосадки необходимо обсадить кустарником и деревьями второй величины, образуя опушку шириной 3- 5 м.

Наряду с сельскохозяйственной и лесохозяйственной рекультивацией места сухой выемки грунта можно использовать и в других целях - для создания спортивных и игровых площадок, устройства кемпингов и отвода участков под строительство. Не исключается и обратная засыпка выработанного пространства карьеров неопасными с точки зрения санитарии и сохранения качества грунтовых вод материалами, например отвальным грунтом после проходки тоннелей метрополитена, строительными отходами после слома домов и другими безвредными материалами. После заполнения карьера этими материалами формируют верхний насыпной слой, отсыпаемый из минерального грунта толщиной до 0,5 м и почвенного - не менее 0,15 м, с последующей рекультивацией территории для сельскохозяйственного или иного использования.



Лекция 9

Тема: Рекультивация и обустройство обводненных карьеров. Рекультивация гидроотвалов

Основное содержание:

1. Общие сведения об обводненных карьерах

2. Требования к форме, размерам и берегам при обустройстве водоемов

3. Формирование растительного покрова на отвалах и искусственных водоемах

4. Рекультивация гидроотвалов

1.Общие сведения об обводненных карьерах

Места мокрой выемки грунта - это затопляемые водой карьеры, в которых грунт добывают с глубин, расположенных ниже уровня грунтовых вод. После завершения выемки грунта такие карьеры становятся затопленными. Любой затопленный карьер можно превратить в среду обитания животных и растений и в прекрасное место отдыха.

Затопленные карьеры, выемку грунта в которых вели без надлежащего контроля, будучи заброшенными, представляют собой опасность, и их интеграция в ландшафт силами самой природы происходит чрезвычайно медленно. Рекультивация и обустройство затопленных карьеров ускоряют этот процесс.

Водный режим и глубина водоема. Грунтовую воду в затопленных карьерах можно считать безупречной с санитарной точки зрения, после завершения выемки грунта она переходит в разряд поверхностных или озерных вод. В процессе эксплуатации водоема озерная вода может загрязняться не только за счет внешних загрязняющих веществ, поступающих с прилегающей территории, но и за счет биологической жизнедеятельности самого водоема, способствующей уменьшению подпитки грунтовыми водами испаряющейся с поверхности водоема воды из-за кольматации дна водоема взвешенными частицами, препятствующими непрерывному водообмену. Поддержание качества воды становится проблемой саморегулирования водоема. Поэтому в состав работ по рекультивации и обустройству водоема необходимо включать все возможные мероприятия по нейтрализации загрязнений на подступах к водоему, а развивающаяся водная растительность и животный мир должны обеспечивать чистоту водоема за счет саморегулирования.

Качество воды часто страдает не от количества непосредственных загрязняющих веществ, а из-за общего избытка питательных веществ, возникающего либо за счет притока извне, либо вследствие подкормки рыб и большого скопления водоплавающих птиц. Избыточное накопление питательных веществ оказывает негативное влияние на застойные, мелководные водоемы, приводящее к нарушению биологических процессов регенерации.

Глубина водоема также имеет важное значение для саморегенерации и дальнейшего его использования и формируется в процессе выемки грунта. Глубина разработки определяется залеганием пригодных грунтов самого месторождения и способом добычи.

Вынимают несвязные и полусвязные грунты в обводненных карьерах чаще плавучими землесосными снарядами, реже - грейферными экскаваторами, драглайнами, канатно-ковшовыми и канатно-скреперными установками, а в осушенных карьерах применяют прямые лопаты и скреперы. При выемке грунта землесосными снарядами обеспечивается глубина разработки до 18-20 м, что способствует образованию достаточно глубоких, биологически стабильных водоемов.

Таким образом, при рекультивации и обустройстве обводненных карьеров следует руководствоваться тем, что при производстве выемки грунта необходимо создание ровного и плоского дна, а для того чтобы впоследствии водоем можно было использовать длительное время без значительного ухудшения качества воды, его минимальная глубина должна составлять не менее 2 м при минимальном сезонном уровне колебания воды.

Мелкие водоемы быстро загрязняются и зарастают водными растениями, становясь непригодными для использования.

2. Требования к форме, размерам и берегам при обустройстве водоемов

Чем больше размеры карьера, тем больше возможностей для последующего использования его как водоема. В небольших водоемах, образовавшихся в карьерах площадью до 3 га, наиболее вероятен экологический дисбаланс, и их рекультивация менее эффективна по сравнению с рекультивацией водоемов, образуемых в крупных карьерах.

Обустройство и формирование ландшафта будущего водоема зависят от придаваемой в плане формы карьерной выработки и уровня залегания грунтовых вод. Из условий производства работ по добыче грунтового материала карьерам стараются придать в плане, как правило, прямоугольную форму с соотношением сторон L-2B, где L и В - длина и ширина карьера, с отведением по его периметру полосы земли для складирования в кавальерах вскрышного слоя почвы и защиты соседних земельных участков.