В. И. Желязко, Т. Д. Лагун мелиорация, рекультивация и охрана земель


Рекультивация земель, загрязненных радионуклидами



страница15/19
Дата13.05.2018
Размер4.22 Mb.
#18115
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19

6.5. Рекультивация земель, загрязненных радионуклидами
Радиация относится к тем факторам физиологического воздействия на организм человека, для восприятия которых у него отсутствуют рецепторы. Ни увидеть, ни услышать, ни почувствовать ее на ощупь или на вкус он просто не в состоянии. Радиация – это природный фактор, от которого не спрячешься.

Единицей воздействия радиации на вещество является поглощен-ная доза, которая измеряется в греях (1 Дж/кг). Для биологических объектов используется понятие «эквивалентная доза», которая учи-тывает меру биологической радиации на живые организмы, измеряемую в зивертах (Зв). Она равна поглощенной дозе, умноженной на соответствующий коэффициент (свой для каждого органа), для упрощения принимаемый равным единице.

Суммарная доза облучения конкретного индивида состоит из многих составляющих (табл. 6.3).

Первые нормы радиационной безопасности Беларуси были приняты в 2000 г., в которых предел дозы техногенного облучения для населения был установлен на уровне 1 мЗв в год. Считается, что такая доза техногенного облучения полностью гарантирует отсутствие вредных последствий для организма человека.

В результате чернобыльской аварии около 70 % радиоактивных ве-ществ, выброшенных в атмосферу, выпало на территории Беларуси.

Загрязнено 23 % всей площади, где проживало 2,2 млн. человек. За-грязнению с плотностью выше 1 Кu/км2по цезию-137подверглось более 1,8 млн. га сельскохозяйственных земель, из которых 265 тыс. га исключены из сельскохозяйственного оборота. Выведены преимуще-ственно земли с плотностью загрязнения цезием-137 свыше 40 Кu/км2, стронцием-90 – свыше 3, плутонием – свыше 0,1 Кu/км2 в связи с превышением предельных дозовых нагрузок на население и сложностью получения сельскохозяйственной продукции с допусти-мым уровнем загрязнения радионуклидами.


Т а б л и ц а 6.3. Радиация в повседневной жизни, мкЗв/год


Показатели

Доза

Среднее фоновое облучение жителя Земли

2400

Радоновые ванны за сеанс

14

Рентгенография грудной клетки за процедуру

50

Рентгенографическое исследование желудочно-кишечного тракта за

процедуру


600


Компьютерная томография грудной клетки за процедуру

6900

Стандартная доза облучения населения, живущего вблизи АЭС, в год

50

Перелет в самолете из Минска в Нью-Йорк и обратно (за время перелета)

200

Бразилия, пляжи курорта, в год

9700

Предельная доза облучения, разрешенная для лиц, участвующих

в ликвидации аварии, в год


250000

В преодолении последствий чернобыльской катастрофы основное внимание направлено на загрязненные земли, где проживает население. Сельскохозяйственное производство ведется на 1,3 млн. га, загрязненных цезием-137 с плотностью 1 – 40 Кu/км2, из которых 0,46 млн. га одновременно загрязнены стронцием-90 с плотностью 0,15–3,0 Кu/км2. Основные массивы загрязненных пахотных и луговых земель сосредоточены в Гомельской (57 %) и Могилевской (27 %) областях. В Брестской, Гродненской и Минской областях доля загряз-ненных земель составляет соответственно 7, 4 и 5 %.

Вместе с тем известно, что до определенного содержания радио-нуклидов в почве на ней можно выращивать чистую сельскохозяй-ственную продукцию, не приносящую вреда для животных и людей. Ведение сельского хозяйства на землях, подверженных радиоактив-ному загрязнению, регламентируется Руководством по ведению агро-промышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь. По накоплению радиоцезия на единицу сухого вещества установлен следующий убывающий ряд: разнотравье естественных сенокосов и пастбищ, многолетние злаковые травы, клевер, зеленая масса рапса, гороха, солома овса, зеленая масса кукурузы, кормовая свекла, зеленая масса однолетних бобово-злаковых травостоев, солома озимой ржи, зерно овса, картофель, солома ячменя, зерно озимой ржи, зерно ячменя.

Снижение уровней загрязнения сельскохозяйственной продукции достигается путем осуществления агротехнических, культуртехничес-ких, агромелиоративных и мелиоративных мероприятий. Обыкновен-ная вспашка загрязненных радионуклидами земель уменьшает внеш-нее облучение в три раза, а запашка верхнего загрязненного радио-нуклидами слоя на глубину 0,25–0,4; 0,4–0,6; 0,6–0,8 м снижает загряз-ненность сельскохозяйственной продукции соответственно в 1,7; 2,0 и 10 раз и в значительной мере уменьшает внешнее облучение.

Захоронение внешнего загрязненного радионуклидами слоя на глу-бину 1,1 м полностью ликвидирует внутреннее и внешнее облучение.

При загрязнении радионуклидами пахотного слоя понижение уровня грунтовых вод (УГВ) с глубины 0,5 м и менее до глубины 0,9–1,2 м уменьшает загрязнение сельскохозяйственной продукции на 65–80 % (до 3–5 раз). При дальнейшем понижении УГВ до 2,0 м умень-шение составляет только 35–50 % (до 1,5–2 раз) от первоначальной величины загрязнения. Переувлажнение загрязненного пахотного слоя приводит к увеличению содержания радионуклидов в сельскохозяй-ственной продукции до 3 раз, а осушение до оптимальной влажности – к уменьшению до 3 раз (табл. 6.4). Применение калия и кальция (аналогов цезия и стронция) путем доведения их содержания в загряз-ненном слое до оптимальных норм уменьшает загрязнение сельско-хозяйственной продукции радионуклидами в 2–4 раза.

При выборе первоочередных объектов рекультивации в зоне загрязнения следует отдавать предпочтение чистым или с низким уровнем загрязнения территорий.

При этом на находящихся вблизи или внутри объектов участках с высоким уровнем загрязнения должны обязательно проектироваться системы локализации радионуклидов на месте выпадения.

Строительство и реконструкция существующих мелиоративных систем (осушительные и осушительно-увлажнительные системы, куль-туртехнические работы с элементами осушения и без них) допу-скаются на участках со следующей плотностью загрязнения почвы радионуклидами:

а) на минеральных землях – до 15 Кu/км2 по цезию-137, до 1 Кu/км2 по стронцию-90;

б) на торфяниках – до 5 Кu/км2 по цезию-137, до 0,3 Кu/км2 по стронцию-90.


Т а б л и ц а 6.4. Диапазоны колебания УГВ,

при которых минимизируется поглощение радионуклидов растениями

Типы почвогрунтов



Диапазон

УГВ, м


1. Почвы, сформировавшиеся на тростниковых и осоковых торфах,

со степенью разложения 40–50 %


0,9–1,2


2. То же, на гипно-осоковых торфах, со степенью разложения 35–40 %

0,8–1,1

3. То же, на древесных торфах, со степенью разложения 5–55 %

0,7–1,0

4. Торфяно-глеевые почвы, подстилаемые с глубины 0,4–0,5 м песками

0,9–1,2

5. То же, при наличии на контакте торфа с песками с оглеенной

прослойкой


0,7–1,0


6. Песчаные почвы

0,8–1,1

7. Супесчаные почвы

0,9–1,3

8. Легкие суглинистые почвы

1,0–1,4

9. Пылеватые суглинки

0,9–1,2

Для участков заготовки торфа на удобрение подбираются площади с плотностью загрязнения не более 1,8 Кu /км2 с условием, что при подготовке фрезерных полей радионуклиды будут равномерно распределены в слое 0,4 м.

Отдельные локальные участки с плотностью загрязнения радионуклидами цезия-137 от 15 до 40 Кu/км2, расположенные среди массивов земель с более низкой плотностью загрязнения, подлежат рекультивации с помощью проведения комплекса дезактивационных мероприятий или при использовании их по специальному назначению (при выращивании технических культур; для обеспечения кормами животноводческих комплексов КРС на первой стадии откорма).

По накоплению цезия-137 в злаковых травах установлен следующий убывающий по применению ряд:

– для моголетних: кострец безостый, тимофеевка, ежа сборная, овсяница, мятлик луговой, райграс пастбищный;

– для однолетних: зерно люпина, редька масличная, рапс, зерно гороха и вики, зеленая масса гороха, вики, солома яровых, зерно кукурузы и зерновых.

Для стронция-90 имеются некоторые отличия: клевер, горох, рапс, люпин, однолетние бобово-злаковые травосмеси, многолетние злако-вые, зеленая масса кукурузы, ржи, свекла кормовая, зерно зерновых, картофель.

Известкование – эффективный прием снижения поступления радионуклидов из почвы в растения. Установлено, что в нейтральной среде поступление радионуклидов в продукцию снижается в 1,5– 10 раз.

Применение органических удобрений на 15–30 % снижает поступление радионуклидов из почвы в растения, а использование повышенных доз калийных удобрений (120–180 кг/га) – на 35–57 %.

Влияние водного режима почвогрунтов на интенсивность поступления радионуклидов в растительную продукцию определяет-ся по зависимости


(6.1)
где f1 – число, показывающее, во сколько раз изменяется накопление радионуклидов при распределении (m2Q23) по сравнению с распределением (m1Q13);

h1 и h2 – средние глубины залегания УГВ в первом и втором вариантах, м;

m – относительное содержание корней в единице мощности корнеобитаемого слоя, % / м;

Q – расчетная влажность почвы, л/м3;

(m1Q13) и (m2Q23) – распределение корней растений и расчетной влажности почвы в первом и втором вариантах;

Dh – мощность расчетных слоев почвы, м;



S – содержание радионуклидов в весовой единице сухого вещества пахотного слоя (Ku/кг).

Содержание радионуклидов в весовой единице сухого вещества пахотного слоя рассчитывается по формуле


S = Р / (Dh∙ g0 ∙106), (6.2)
где Р – плотность загрязнения земель радионуклидами, Кu/км2;

g0 – плотность сухого вещества почвы, кг/м3.

Расчетное содержание воды в почве определяется по следующей формуле:
Q = (WW0 ) / (WпW0 ) , (6.3)
где W – осредненные за вегетационный период значения влажности почвы на различной глубине, л/м3;

W0 – влажность завядания, л/м3;

Wп – влажность, соответствующая полной влагоемкости почвы, л/м3.

Поведение радионуклидов в системе почва – растение, критерии выбора объектов для рекультивации, создания управляемых инженерно-экологических систем по восстановлению компонентов природы, способы снижения радиоактивного загрязнения сельско-хозяйственной продукции, рекомендации по сельскохозяйственному использованию загрязненных радионуклидами земель наиболее подробно изложены в специальной нормативно-справочной литера-туре.


6.6. Рекультивация городских почв
Почвы городских территорий характеризуются поверхностным слоем мощностью более 50 см, созданным человеком в результате перемешивания, погребения или загрязнения естественной природной почвы непочвенными материалами и привозным органосодержащим грунтом.

Городские почвы формируются при активном влиянии антро-погенного фактора и хозяйственной деятельности, подвергаются наиболее сильной трансформации по сравнению с другими природ-ными компонентам урбанизированных ландшафтов. Почвы на тер-ритории города значительно отличаются по всем показателям от своих зональных аналогов по морфогенетическим признакам и физико-химическим свойствам.

Несмотря на то что городские почвы находятся под мощным антропогенным прессом, они выполняют важные экологические функции. Эти почвы играют роль защитного сорбционного барьера от вертикального проникновения химического и биологического загряз-нения. Почвы эффективно депонируют, преобразуют и нейтрализуют различные загрязнители. Поглощая вредные газообразные выбросы промышленных предприятий и автотранспорта, городские почвы регулируют состав атмосферного воздуха, выделяя метан, аммиак, углекислый газ и др. Выполнение этой функции обусловлено прямым участием живущими в городской почве микроорганизмами, способ-ным к микробиологическому окислению газов.

Фильтрация атмосферных осадков, поверхностных сточных вод через почвенную толщу обусловливает их очищение и перевод в грунтовые воды. Благодаря своим физико-химическим и биогео-химическим свойствам, городская почва накапливает токсичные соединения, становится одним из важнейших барьеров на пути их миграции из атмосферы города в грунтовые воды и речную сеть. Тяжелые металлы, нефтепродукты и другие химические загрязнители удерживаются почвенно-поглощающим комплексом почвы.

Кроме того, городская почва активно осуществляет биогео-химическое преобразование мусора на санкционированных и несанкционированных свалках, а также полигонах бытовых отходов.

Многие факторы окружающей среды оказывают влияние на генезис и формирование городских почв. В связи с этим их классификация достаточно сложна. Городские искусственно создан-ные почвы и почвоподобные тела принято называть урбаноземами. Их подразделяют на собственно урбаноземы, культуроземы, интруземы, индустриоземы, некроземы.



Собственно урбаноземы характеризуются отсутствием генетичес-ких почвенных горизонтов А + В до глубины 0,5 м. Обычно они представлены культурными отложениями, состоящими из свое-образного пылеватогумусного субстрата разной мощности и качества. В профиле сочетаются различные по окраске и мощности слои искусственного происхождения. Скелетный материал представлен строительным и бытовым мусором в сочетании с промышленными отходами, торфокомпостной смесью или включениями фрагментов естественных почвенных горизонтов.

Культуроземы – городские почвы фруктовых и ботанических садов, старых парков или бывших хорошо окультуренных пашен. Характеризуются большой мощностью гумусового горизонта, наличием перегнойно-торфокомпостных слоев разной мощности. Формируются на нижней иллювиальной части профиля исходной природной почвы.

Интруземы формируются в результате проникновения в почвы нефтепродуктов (масел, мазута, бензина) при авариях транспортных систем или от бензозаправочных станций и автомобильных стоянок. Эти почвы перекрыты с поверхности или пропитаны в профиле органическими масляно-бензиновыми жидкостями.

Индустриоземы – почвы промышленно-коммунальных зон города. Обычно бесструктурные, с включением непочвенного материала более 20 %. Сильно загрязненные техногенными химическими элементами и другими токсичными веществами вплоть до уровня чрезвычайно опасных по принятым нормативам. Химическое загрязнение изменяет почвенно-поглощающий комплекс почв, предельно сокращает биоразнообразие почвенной биоты и часто делает почву абиотичной.

Некроземы – почвы, входящие в комплекс почв городских клад-бищ. Отличаются перемешанностью грунтов более 200 см.

Кроме урбаноземов в городе выделяются естественные почвы разной степени нарушенности. Они сочетают в себе ненарушенную нижнюю часть профиля и антропогенно измененные верхние слои. В подгруппе слабонарушенных почв нарушения затрагивают гумусово-аккумулятивные горизонты (до глубины 10–25 см). В сильнона-рушенных почвах глубина нарушений достигает иллювиальных гори-зонтов (до глубины 25–50 см). К подгруппе погребенных относятся почвы, сохранившие под антропогенной толщей весь почвенный профиль или какую-либо его верхнюю часть.

Разнообразие микроклиматических условий в городе, наложение полей химического загрязнения, захламленность территории приводят

к тому, что термин «городские почвы» правильнее заменять на «почво-подобные образования».

Они подразделяются на:

– реплантоземы – почвы, состоящие из маломощного гумусового слоя, слоя торфокомпостной смеси или органо-минерального вещест-ва, нанесенных на поверхность рекультивируемой породы из смеси насыпных или других свежих грунтов; в основном формируются в районах городских новостроек, на новых газонах.

– конструктоземы – искусственно и целенаправленно создаваемые путем конструирования (создания) профиля по природной модели почвы и состоящие из серии слоев грунта разного грануломет-рического состава и происхождения, а также плодородного насыпного гумусированного слоя.

Кроме этих почвоподобных образований, в городах имеются участки с безгумусными природными и техногенными открытыми грунтами, а также территории муниципальных мусорных свалок с минеральными грунтами, частично задерновывающимися; техноген-ные грунты промышленного и урбаногенного происхождения, не встречающиеся в природе, представлены инертными и токсигенными отходами промышленных производств (шлаки, золы, горелая земля, иловые осадки со станций аэрации и т. д.) и твердыми бытовыми отходами.



Деградация городских почв и ее виды. В результате градостроитель-ной и хозяйственной деятельности почвы городов подвергаются деградации, что приводит к изменению их химического состава, ухудшению качества, вызывает целый ряд негативных последствий вплоть до потери способности экосистемы к продуктивности и самоочищению.

Деградация городских почв – изменение состояния городских почв, выражающееся в снижении или утрате ими способности выполнять экологические функции в результате загрязнения, захламления, нарушения и иного ухудшения качества городских почв, вызванных хозяйственной и иной антропогенной деятельностью либо природ-ными явлениями. Все виды деградации городских почв можно условно разделить на несколько групп:

– физическая (эрозия водная и ветровая, подтопление, захламление и переуплотнение;

– биологическая (истощение гумусового горизонта, сокращение биоразнообразия, заражение патогенными микроорганизмами);

– химическая (загрязнение тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими токсикантами, подкисление или подщелачивание почв);

– градостроительная (увеличение запечатанности территории жи-

лыми административными зданиям, промышленными объектами, асфальтовым и другим дорожным покрытием).



Тезнология рекультивации городских почв. Практически во всех городах почвы нуждаются в серьезной рекультивации и реабилитации.

Рекультивация городских почв, а также на улучшение условий проживания горожан выполняется в два этапа.

Технический этап рекультивации почвы, включает подготовку территории для последующего целевого использования (планировка местности, формирование откосов, снятие, транспортирование и нанесение плодородных почв на рекультивируемые земли, при необходимости – строительство дорог, специальных гидротехнических сооружений).

Биологический этап рекультивации почвы – комплекс агротех-нических и фитомелиоративных мероприятий по восстановлению ее плодородия.

Любой город или поселок городского типа имеет сложную инфраструктуру, разделен на функциональные зоны: селитебные, промышленные, природоохранные и рекреационные.

Каждая из зон отличается по степени техногенного воздействия на почву и характера ее загрязнения. В этой связи мероприятия по рекультивации почвы разных территорий города будут отличаться, и зависеть от вида ее деградации, происходящего негативного экологи-ческого процесса (табл. 6.5).


Т а б л и ц а 6.5. Рекомендации по рекультивации почв разных

функциональных зон города


Виды деградации городской почвы

Селитебные территории

Промышленные территории

Природоохранные,

рекреационные территории



1

2

3

4

1. Эрозия водная (линейная и плоскостная)

Засыпка эрозион-ных форм, отвод поверхностного стока. Создание устойчивого пок-рова многолетних трав

Отвод поверхност-ного стока. При сложном рельефе необходимо террасирование

Сохранение лесных и травянистых эко-систем, сохранение дернины и лесной подстилки, формиро-вание лесных опушек и лесополос

О к о н ч а н и е т а б л. 6.5


1

2

3

4

2. Эрозия ветровая (дефляция и выдувание)

Создание устой-чивого покрова многолетних трав, поливы газонов и дорог

Создание покрова многолетних трав, закрытое хранение сыпучих материа-лов

Создание устой-чивого дернового покрова многолетних трав (или кустарни-ков)

3. Нарушение водного баланса

Дренажные работы по снижению уровня грунтовых вод. Поливы в период вегетации растений

Осушение, отвод поверхностного стока с территории. Поливы и мытье дорог, насаждений

Осушительная мелиорация, подбор влаголюбивых растений. Поливы в период вегетации

4. Захламление и переуплот-нение

Ликвидация свалок, планирование пеше-ходно-дорожной сети, рыхление поч-вы и травосеяние

Организованный

вывоз отходов, планировка и задернение незастроенных участков



Планировочные ме-роприятия по сохранению природных функций территории, организация системы хозяйствования

5. Сокращение биоразнообра-зия, заражение патогенными микроорганизмами

Поддержание экосистемы в жизнеспособном состоянии. Биоремидиация

Сбор и удаление поверхностных стоков и их очистка. Создание конструктоземов

Создание и поддер-жание многофунк-циональной и много-компонентной структуры биогеоценоза

6. Загрязнение

тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими токсикантами



Вынесение источн иков загрязнения за пределы жилой зоны, отвод и очищение стоков. Фитомелиорация

Изоляция загряз-ненных территорий буферными зелены-ми зонами. Замена и вывоз почвы на свалку для естест-венного разложения

Выведение источни- ков загрязнения, создание буферной зеленой зоны, фито-мелиорация, подбор устойчивых лесных и травянистых культур

7. Подкисле-ние или под-щелачивание почв

На кислых почвах необходимо известкование

Ограничение ще-лочных и кислот-ных выбросов

Фитомелиорация, подбор устойчивых культур


Каталог: jspui -> bitstream -> 123456789
123456789 -> Сборник материалов II международной научно-практической конференции 20 апреля 2016 г. Доннту: Донецк, 2016 эл версия русск яз
123456789 -> Распознавание речи и голосовое управление
123456789 -> Черникова О. Ю., Мозговой В. И
123456789 -> Анализ методов восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов после потери емкости в процессе эксплуатации
123456789 -> Основы семейного права Украины
123456789 -> Тема: Установление, восстановление и закрепление границ зе-мельных участков
123456789 -> Министерство сельского хозяйства
123456789 -> Приоритетная задача современного земледелия за-ключается в повышении эффективности и стабильности сельскохозяйственного производства
123456789 -> Сборник материалов международной научно-практической конференции


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19




База данных защищена авторским правом ©www.vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница