Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Введение

По состоянию на 2023 г. в Красноярском крае площадь нарушенных земель составила 50 778,6 га, из них при разработке месторождений полезных ископаемых – 36 578,7 га. Нарушенными считаются земли, утратившие свою хозяйственную ценность или являющиеся источником отрицательного воздействия на окружающую среду в связи с нарушением почвенного покрова, гидрологического режима и образования техногенного рельефа в результате производственной деятельности [1].

При разработке месторождений полезных ископаемых требуется снятие плодородного слоя почвы, его складирование и дальнейшее использование, если по условиям восстановления этих земель должна быть проведена рекультивация для сельскохозяйственных, лесохозяйственных и других целей, требующих восстановления плодородия почв.

В большинстве случаев темпы рекультивационных работ значительно отстают от объемов нарушения земель, а применяемые технологии рекультивации имеют низкий уровень наукоёмкости и экологической эффективности, не позволяющей значительно снизить негативное влияние техногенных ландшафтов на прилегающие территории [2].

Наличие значительных нарушенных площадей без предварительного снятия и сохранения основных литогенных ресурсов рекультивации, таких как плодородный слой почвы и потенциально плодородные породы, делает актуальным разработку альтернативных технологий рекультивации с использованием бытовых и промышленных отходов, обладающих некоторыми полезными свойствами и способствующих ускорению почвообразовательных процессов, а вместе с тем и практически всего биогеоценоза. Откытые горные выработки могут использоваться для захоронения твердых бытовых и промышленных отходов IV–V классов опасности [3].

Цель исследования: оценить эффективность реализации проекта рекультивации земель с захоронением твердых промышленных и коммунальных отходов IV-V классов опасности.

Материалы и методы исследования

Предметом исследования является «Объект рекультивации земель с захоронением твердых промышленных и коммунальных отходов IV-V классов опасности в отработанном карьере 2-го кирпичного завода» г. Красноярска. Проект рекультивации данного объекта был разработан в 1998 году и предусматривал технический и биологический этапы рекультивации [4].

В результате реализации проекта должно произойти превращение индустриального пустыря в функционально организованный и экологически сбалансированный природный комплекс, готовый для рационального использования в соответствии с намеченным лесохозяйственным направлением рекультивации.

Рассматриваемый участок имеет вытянутую в плане форму в направлении север – юг. Длина участка около 1400 м, ширина – переменная, от 600 до 800 м. Северная граница участка проходит близко от зоны специального назначения, с запада прилегают неудобные для использования земли, с южной и юго-восточной стороны расположены дачные участки, с восточной – примыкают земли Березовского района.

Расстояние от границы карьера до селитебной застройки составляет 800 м. Расстояние до дачных участков при захоронении в карьере ТБО составляет 300 м. Санитарно-защитная зона в направлении жилой застройки составляет 500 м. Площадь рекультивации составляет 84 га, в том числе 20 га участка ТБО, срок эксплуатации которого 13 лет. Количество захораниваемых (уплотненных) отходов по проекту 2552 тыс. м3.

В геоморфологическом отношении изучаемая площадка находится в пределах надпойменной террасы р. Енисей. Первоначальный рельеф на территории площадки не сохранился, т.к. в процессе техногенной деятельности территория представляет собой отработанные карьеры. В бортах и со дна отработанных карьеров до разведанной глубины 10,2 м залегают суглинки твердые, полутвердые просадочные с линзами тугопластичных, от светло-коричневых до коричневых. С поверхности до глубины 0,5-0,9 м суглинки перекрыты насыпными грунтами, представленными бытовым мусором. Частично сохранился почвенно-растительный слой мощностью 0,3-0,5 м. Суглинки просадочные с глубины 10 м (абс. отм. 249,82 м) подстилаются суглинками твердыми непросадочными, коричневыми. Вскрытая мощность их составляет 3,8 м. По результатам анализа пространственной изменчивости частных показателей свойств грунтов, определенных лабораторными методами, с учетом геолого-литологических особенностей, в пределах изучаемой площадки выделено 2 инженерно-геологических элемента (ИГЭ):

- ИГЭ-I – суглинки твердые, полутвердые, просадочные, светло-коричневые, коричневые;

- ИГЭ-II – суглинки твердые, непросадочные, коричневые.

Грунты в пределах площадки незасоленные, без включения органических остатков, обладают средней и высокой коррозийной активностью. Подземные воды до глубины 14,0 м не встречены. Для определения коэффициента фильтрации грунтов в полевых условиях выполнены опытные наливы. Коэффициент фильтрации первого инженерно-геологического элемента равен 0,009 м/сут. Нормативная глубина сезонного промерзания составляет 2,5 метра.

По климатическим условиям территория карьера расположена в зоне небольшого разрыва годового количества осадков над испарением, не превышающем 100 мм. В этом случае при влажности ТБО менее 52% к основанию полигона не предъявляются требования по водонепроницаемости.

В связи с тем, что участок расположен в пределах города, было выбрано лесохозяйственно-озеленительное направление рекультивации с целью восстановления и формирования ландшафта, увеличения лесного фонда, оздоровления окружающей среды, защиты земель от эрозии [4].

Начиная с 1998 г. проводилась рекультивация отработанного карьера твердыми промышленными отходами IV класса совместно с твердыми бытовыми отходами. На 01.08.2020 г. (прекращение эксплуатации объекта ОРО) остаточная ёмкость объекта до проектных отметок составила 545 733 м3.

Поступающие твердые бытовые отходы укладывались строго на рабочей карте или на разгрузочной площадке, сдвигались и укладывались методом «надвига» слоями, толщиной 0,25-0,5 м и уплотнялись проходкой бульдозера 4 раза.

Укладка отходов производилась ярусами высотой 2 м. Отсыпка последнего яруса велась по картограммам. В качестве изолирующего материала применялся местный грунт и промышленные отходы 4 класса опасности, принимаемые для рекультивации.

Промышленные отходы, используемые для изоляции бытовых отходов, должны иметь некрупную фракцию, уплотняемость, но не пылящие. В зимнее время изоляцию бытовых отходов разрешается проводить снегом. В случае использования других изолирующих материалов, кроме грунта, служба эксплуатации должна контролировать объем отработки котлованов последующих карт [4].

Таким образом, технический этап включал в себя заполнение выработанных емкостей и общую планировку участка; заполнение выработанных пространств твердыми отходами с промежуточной и окончательной изоляцией их чистым грунтом, технология их захоронения была разработана как устройство полигона; укладка отходов и изоляции проводилась слоями с уплотнением и разравниванием; верхний ярус отходов и окончательная изоляция укладывалась строго по картограммам, для создания плавной поверхности на всей площади рекультивации; общей планировкой площади рекультивации по окончании всех работ достигнуто восстановление уклона естественной поверхности с нормальным поверхностным стоком ливневых и талых вод [5].

Биологический этап начинался сразу после окончания технического этапа и до передачи участка землепользователям предусматривал подготовку почв, озеленение территории, посадку деревьев и кустарников, уход за зелеными насаждениями. Включал в себя мероприятия, необходимые для предохранения восстановленных земель от ветровой и водной эрозии и для создания зелёной зоны: по периметру карьера предусмотрена зеленая зона из однорядных посадок кустарников и деревьев; на территории хозяйственной зоны проводилось благоустройство и озеленение, включающее посадки кустарников; создание почвенного слоя на всей территории восстановленных земель в объёме, достаточном для создания условий самозарастания и создания дернового слоя [5].

Все эти мероприятия соответствуют и достаточны для принятого направления рекультивации – лесохозяйственно-озеленительного, цель которого создать оптимально организованный и экологически сбалансированный устойчивый ландшафт.

Эффективность работ по рекультивации нарушенных земель зависит от характера функционального освоения участков и выбора направления их дальнейшего использования [6].

Эффективность реализации проекта можно определить, исходя из следующих аспектов:

- использование восстановленного участка в лесохозяйственных целях – функциональный аспект и одновременно социальный аспект;

- восстановление ландшафта с включением в него таких элементов, как плавный рельеф и озеленение с созданием открытой зеленой зоны и рядовых посадок деревьев – эстетический аспект;

- создание зеленых насаждений, которые образуют микроклимат на площадке, способствует защите дачных участков от вредного влияния промышленных выбросов, а также очистке и оздоровлению атмосферного воздуха – санитарно-гигиенический аспект;

- превращение несанкционированной свалки, откуда могли идти загрязнения, в устойчивый природный комплекс, с одновременной очисткой города от отходов – экологический аспект. В проекте также предусмотрены все необходимые природно-охранные мероприятия на период производства работ.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты полевого обследования объекта рекультивации

В 2022 г. произведено обследование объекта рекультивации, в ходе которого установлено:

- на участке мощность плодородного слоя почвы составляет от 15 до 30 см;

- проективное покрытие травянистой растительности составляет от 85 до 100%, растения развиваются нормально;

- на обследованном участке отходов не обнаружено;

- рельеф земельного участка преимущественно ровный, без резких перепадов высот (рисунок);

- заболачивание не обнаружено, уклон естественной поверхности способствует формированию водно-воздушного режима почв, оптимального для роста и развития растений на указанном участке.

При маршрутных обследованиях территории полигона фиксировались обнаруженные на поверхности почвы членистоногие, а также следы их развития, что свидетельствует о том, что биологический этап рекультивации проходит успешно. Посев травянистых растений был произведен; данная территория активно осваивается и используется широким спектром почвенных беспозвоночных. По мере задернения поверхности почвы будет происходить обогащение видового состава почвенных беспозвоночных с одновременным увеличением их численности.

Результаты оценки состояния атмосферного воздуха на объекте рекультивации

Инструментальный и лабораторный контроль на границе «Объекта рекультивации земель с захоронением твердых промышленных и коммунальных отходов IV–V классов опасности в отработанном карьере 2-го Кирпичного завода» проводились Испытательным лабораторным центром Федерального бюджетного учреждения здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае» в 2020-2022 гг.

Оценка качества атмосферного воздуха и динамика изменений проведена на основании установленных нормативов предельно допустимых концентраций химических веществ в атмосферном воздухе в соответствии с СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека среды обитания». Оценка по фоновым значениям показателей состояния компонентов природной среды не проведена в связи с тем, что для всех измеряемых показателей установлены нормативы предельно допустимых концентраций (табл. 1).

Отработанный кирпичный карьер 2 после рекультивации (2022 год)

Таблица 1

Оценка состояния атмосферного воздуха на территории объекта рекультивации и в пределах его воздействия на окружающую среду в период с 2020 по 2022 г.

Таблица 2

Оценка почвенного покрова на границе территории объекта рекультивации по его периметру в период с 2020 по 2022 г.

* Валовое (общее) содержание элемента; ** Подвижная форма элемента.

При анализе полученных результатов отмечены крайне незначительные колебания в концентрациях загрязняющих веществ в целом по объекту рекультивации, что не является показателем динамики изменений атмосферного воздуха на территории объекта рекультивации в период с 2020 по 2022 г. (учитывая в том числе различие периодов года и температурных режимов при отборе проб, а также факт отбора проб на границе объекта).

В целом, превышений установленных нормативов [7] по показателям, полученным при исследовании проб атмосферного воздуха, отобранных на границе объекта рекультивации по периметру данного объекта, не установлено, что свидетельствует об отсутствии негативного воздействия объекта рекультивации на качественный состав атмосферного воздуха.

Результаты оценки почвенного покрова на объекте рекультивации

Оценка качества и динамика изменений почвенного покрова проведена на основании установленных нормативных требований [7] и фоновых значений показателей состояния компонентов природной среды в почвенном покрове.

Качество почвенного покрова определялось с учётом установленных нормативов предельно допустимых концентраций химических веществ в почвенном покрове для химических элементов (валовая и подвижная формы), ненормируемых нефтепродуктов и железа, а также почвенной реакции среды рН (табл. 2).

По результатам проведенных исследований проб почвенного покрова, отобранных на границе объекта рекультивации, установлено, что содержание указанных химических веществ не превышает ориентировочно допустимую концентрацию (ОДК) и предельно допустимую концентрацию (ПДК) содержания их в почве в соответствии с [7], в результате чего отобранные образцы почвенного покрова соответствуют установленным нормативам по определяемым показателям.

Содержание в пробах контрольных точек ненормируемых химических веществ (железо, нефтепродукты) не превышает концентрацию таковых в сравнении с фоновыми показателями.

Главным маркером загрязнения почв полициклическими ароматическими углеводородами, подлежащим обязательному контролю во всем мире, является бенз(а)пирен – канцероген и мутаген 1 класса опасности. В результате анализа во всех пробах, отобранных на территории полигона и на его границах, концентрация бенз(а)пирена ниже уровня ПДК.

Таким образом, пробы (образцы) почвенного покрова соответствуют установленным нормативам и не превышают фонового значения по всем показателям.

Соблюдение нормативов качества почвенного покрова на границе территории объекта рекультивации свидетельствует об отсутствии негативного воздействия такового на окружающую среду и подтверждает эффективность проведенных мероприятий по биологической рекультивации объекта.

Результаты оценки состояния подземных и поверхностных вод объекта рекультивации

Воздействие объекта рекультивации на поверхностные и подземные воды исключено, исходя из его территориального расположения, геоморфологии, геологического строения, а также отсутствия подземных вод по данным разведки (подземные воды до глубины 14,0 м не встречены) [3].

Заключение

На территории «Объекта рекультивации земель с захоронением твердых промышленных и коммунальных отходов IV–V классов опасности в отработанном карьере 2-го Кирпичного завода» г. Красноярска восстановлен ландшафт с включением в него таких элементов, как плавный рельеф и озеленение с созданием открытой зеленой зоны и рядовых посадок деревьев. Зеленые насаждения на площадке образуют микроклимат, который способствует защите дачных участков от вредного влияния промышленных выбросов, а также очистке и оздоровлению атмосферного воздуха. Негативное воздействие на окружающую среду не выявлено.

Таким образом, по всем аспектам эффективности реализации проекта рекультивации работы выполнены в полном объеме, указанные выше показатели полностью соответствуют нормам, установленным для данного вида земель. Сформирован оптимально организованный и экологически сбалансированный устойчивый ландшафт.