Проектирование и экологическое обоснование природозащитных объектов

 

Природоохранная деятельность в условиях интенсивного антропогенного воздействия на окружающую среду должна обеспечивать решение триединой задачи: сохранение и восстановление природных экосистем; обеспечение безопасного проживания населения; обеспечение устойчивого развития экономики.

При защите от природных и природно-техногенных чрезвычайных ситуаций широко применяют как инженерные методы, так и природоохранные технологии, касающиеся различных функциональных зон территорий (обращение с отходами, водоснабжение и водоотведение).

3.4.1. Берегоукрепление

 

Берегозащитные сооружения предназначены для накопления пляжевых наносов и удержания их от перемещения как вдоль берега, так и в глубь акватории. Основным способом берегоукрепления является сооружение пляжей, для этого в прибрежье неоднократно проводят отсыпку галечного материала, например обширные береговые участки Черного, Азовского и Балтийского морей.

Берегозащита должна активно регулировать перемещение наносов в прибрежной зоне моря. Конструкции применяемых сооружений должны совмещать основные функции берегозащиты с возможностью их использования в рекреационных, транспортных, биотехнологических и других целях с обязательным выделением пляжевой полосы общего пользования. Берегозащитные сооружения должны органически вписываться в береговые ландшафты, а их архитектурное оформление — способствовать эстетическому восприятию.

Выбор метода защиты обоснован волновой обстановкой в средних и экстремальных условиях, результатами исследования бюджета наносов, с учетом экономики и влияния мероприятий на окружающую среду.

Пополнение питания пляжей песчаным материалом является эффективным и экономически целесообразным методом защиты морских песчаных побережий от размыва волнами и течениями. Этот метод защиты берега от абразии заложен самой природой: при взаимодействии размываемого берегового откоса со штормовыми волнами формируется профиль подводного берегового склона, обеспечивающий наиболее полное гашение волновой энергии.

В условиях песчаных пляжей основными элементами берегозащиты и коррекции потока наносов могут стать буны (поперечные пляжеудерживающие сооружения, прерывающие вдольбере- говое перемещение наносов и накапливающие его на берегу) и искусственные мысы. В целях предотвращения загрязнения пляжей ливневыми водами сброс их необходимо выводить за пределы пляжей с помощью глубоководных выпусков.

С эстетической точки зрения искусственно созданный свободный пляж есть лучшая форма берегозащиты.

Искусственные пляжи используются в рекреационных целях (могут быть элементом рекультивации нарушенных берегов) для наращивания пляжного потенциала путем строительства на волнорезах «второго яруса пляжей» — аэросоляриев.

Многие задачи по созданию территорий на водных землях решают путем создания искусственных островов. Первопроходцами были нефтедобытчики Каспия и дальневосточные хозяйства марикультуры. Мировой опыт создания искусственных островов получает все большее распространение (Черное море, искусственный атолл Югра; Персидский залив, архипелаг Си виладж; Балтика, Невская губа, кольцевой остров с двойным шпунтовым ограждением, предназначенный для хранения 10 млн м3 загрязненного грунта; Токийский залив, остров Юмэносима — жилая зона, остров Огисима — металлургический комбинат; остров для международного аэропорта в Осакском заливе).

Искусственные рифы стали строить совсем недавно, но их роль в восстановлении нарушенной морской среды постоянно растет. Эти конструкции используют для сохранения от размыва пляжной зоны, очистки морской воды от различных типов антропогенного загрязнения и т.д. Первыми их начали погружать в море рыбаки, стремящиеся к увеличению уловов. В некоторых странах строительство искусственных рифов уже поставлено на промышленную основу. Например, в Японии с 1981 по 1995 г. на них истрачено более 1 млрд долл. Искусственные рифы призваны стать твердой основой для крепления мидий и других «обра- стателей», фильтрующих воду.

 

3.4.2. Особо охраняемые природные территории

 

Особо охраняемые природные территории (ООПТ) образуют иерархическую систему: от уровня национального (федерального) до регионального и местного. Цель создания ООПТ — сохранение биоразнообразия и эталонных экосистем. В эту систему

входят заповедники, национальные природные парки, заказники, памятники природы.

Наиболее распространенные категории заказников: комплексный, водно-болотный, орнитологический, ихтиологический, ботанический, гидрологический (болотный), гидрологический, ландшафтный; памятников природы — геологический, комплексный, гидролого-геологический.

Параллельно с постоянными государственными природными заказниками регионального значения существует сеть зоологических (охотничьих) заказников, основная цель которых — сохранение охотничьей фауны. Они организуются и охраняются Комитетом по охотничьему хозяйству. В ряде случаев они перекрывают региональные природные заказники.

Проблема создания любых природоохранных территорий в России весьма актуальна, так как во многих регионах они занимают всего 2,5 —3,0 % общей площади против необходимых 10 — 15 %. На каждый такой объект составляется технико-экономическое обоснование. После проведения предварительных научно-исследовательских и изыскательских работ подготавливают материалы для определения возможного статуса новой охраняемой природной территории, ориентировочных границ, размера и структуры земель. Затем проводят комплексное экологическое обследование территории. Кроме того, осуществляют зонирование лесов буквально на уровне квартала, хозяйства или участка выдела с конкретным предназначением каждого из них. Особого внимания требуют собственно водоохранные леса, так как значительная территория их неоднородна: на ней могут иметься и незаконные постройки, и ветровальные участки, и просто необлесенные площади, не входящие в лесной фонд. Для каждого участка требуется подобрать наиболее подходящие его состоянию, природным условиям, предназначению конкретные хозяйственные мероприятия.

В задачи создания ООПТ в зависимости от планируемого статуса могут входить:

1) сохранение целостности ландшафтов, акватории озер, речных систем, растительного и животного мира, памятников природы, истории, культуры, архитектуры и археологии;

2) создание условий для регулируемого туризма и отдыха в природных условиях;

3) разработка и внедрение научных методов сохранения природных и историко-культурных комплексов в условиях рекреационного использования;

4) восстановление нарушенных природных и историко-культурных комплексов и объектов, находящихся в границах земельного отвода ООПТ;

5) осуществление мероприятий по охране, защите лесов и уходу за ними;

6) организация экологического просвещения населения;

7) контроль за соблюдением требований положения об ООПТ;

8) осуществление мероприятий по охране, защите и уходу за водными системами и их обитателями;

9) охрана и воспроизводство животного мира, регулирование его численности и проведение необходимых биотехнических мероприятий на основе научных разработок и рекомендаций специализированных учреждений;

10) ведение экологического мониторинга.

Подробно рассматривают ландшафтную характеристику территории: формы рельефа, почвообразующие породы, почвы, урочища и фации. Оценивают устойчивость природных комплексов. Перечисляют редкие и исчезающие виды растений, виды, занесенные в Красную книгу. Характеризуют связь местообитаний указанных видов с ландшафтами. Наибольшую насыщенность особо охраняемыми видами обычно имеют воды и берега озер. Обитающие здесь виды чувствительны к изменению гидрологического режима территории и другим воздействиям (нерегулированному сбору, вытаптыванию, загрязнению, изменению светового режима и др.).

Важными характеристиками служат структура земель (лесистость территории, сельскохозяйственные угодья, болота, отчужденные земли — населенные пункты, линейные техногенные объекты), преобладающие древостой ели и сосны, их возраст, мелколиственные древостой и их возраст, производительность и бонитет лесов.

Описывают животный мир, его видовой состав, наличие видов, нуждающихся в охране.

Водоемы разделяют на категории по рыбохозяйственному значению. К высшей категории относят водоемы с наличием особо ценных рыб (форели, хариуса, лосося и т. п.), к первой категории относят водоемы с наличием охраняемых видов рыб (лещ, щука, судак и т. п.), ко второй категории относят водоемы с наличием обычных видов рыб.

Территорию ООПТ разделяют на ряд функциональных зон. Зона заповедного режима включает наиболее ценные природные экосистемы на данной территории. Хозяйственная и рекреационная деятельность здесь запрещена. В зоне проводят только мероприятия, связанные с охраной территории от пожаров и защитой насаждений от вредителей и болезней.

Зона с режимом гидрологического заказника обеспечивает сохранение водосборных территорий верховьев рек, сохранение целостности и экологической чистоты исторически сложившейся гидрологической системы. Например, на территории Валдайского национального природного парка такой зоной является бассейн верховьев реки Полометь, которая включена в Международный перечень малых рек, подлежащих особой охране, и является гидрологическим эталоном малых рек и эталоном температурного состояния водоемов. На территории зоны местному населению разрешается лимитированный бесплатный сбор ягод, грибов, орехов, любительский лов рыбы для собственных нужд.

Зона рекреационного использования акватории озер обеспечивает целостность, полноводность и чистоту водоемов. В зоне разрешен любительский лов рыбы, отстрел уток на пролете (по лицензиям). Для туристов целесообразно оборудовать рыбацкие приюты. На территории зоны можно разместить лодочные станции, сторожевые кордоны, автостоянки, а также проводить мероприятия по сохранению водоемов, охране и воспроизводству ценных и других видов рыб, а также объектов наземной фауны.

Зона регулируемого рекреационного использования предназначена для сохранения природных ландшафтов и обеспечения условий для организации полноценного туристического маршрутного отдыха.

Зона обслуживания посетителей обеспечивает комфортный отдых туристов на туристических маршрутах. В ней размещают туристские приюты, гостиницы, мотели, автостоянки. Разрешают пляжный отдых, сбор грибов, ягод, орехов, любительский и спортивный лов рыбы.

В охранной зоне хозяйственная деятельность предприятий и проектно-изыскательские работы должны согласовываться с администрацией ООПТ и природоохранными структурами местных органов власти.

Хозяйственная деятельность в пределах ООПТ направлена на обеспечение охраны природных и историко-культурных объектов, выполнение мероприятий по уходу за ними (охрана от пожара, устройство минерализованных полос и уход за ними, лесопатологическое обследование, очистка леса от захламленности, уход за лесными культурами) и восстановлению, а также на организацию регулируемого туризма и отдыха населения.

На территории ООПТ запрещаются: деятельность, угрожающая природным комплексам, в том числе изменяющая гидрологический режим; геологоразведочные работы; заготовка природных материалов; строительство магистральных дорог, трубопроводов, линий электропередачи и других коммуникаций, не связанных с функционированием ООПТ. Например, сложная ситуация возникла при проектировании высокоскоростной магистрали Петербург—Москва. Согласно проекту магистраль на протяжении 32 км пересекала охранную зону парка, зону с режимом гидрологического заказника, зону регулируемого рекреационного использования и зону обслуживания посетителей. Несмотря на то что затрагивалась зона с режимом гидрологического заказника, этот вариант прохождения магистрали в пределах территории парка был наиболее оптимальным при условии сохранения гидрологического режима территории и отсутствия ущерба ландшафтам. Перенос магистрали в пределах парка на юг был невозможен из-за попадания в зону с режимом гидрологического заказника (р. Полометь) и зону заповедного режима. Перенос магистрали севернее г. Валдай был также невозможен, потому что в этом случае магистраль попадала на охранные зоны озер Валдайское, Ужин, Боровно или на территорию зоны с заповедным режимом. Выход был найден при использовании первого варианта в эстакадном исполнении, когда железная дорога «касалась» территории парка лишь точечно — в основании эстакадных опор. Естественно, это выразилось в удорожании проекта, оказавшемся, однако, не столь значительным (всего на 25 — 30 %).

 

3.4.3. Лесовосстановление и лесопитомники

 

К лесным землям относят покрытые лесом площади, занятые лесонасаждениями естественного и искуственного происхождения, и не покрытые лесом территории: вырубки, гари, погибшие насаждения и прогалины, т. е. те площади, на которых ранее произрастал лес и которые временно по какой-либо причине выбыли из процесса лесовыращивания, а также редины антропогенного происхождения. К лесным землям относят также несомкнувшиеся лесные культуры, естественные редины (редколесья), лесосеменные плантации и питомники.

Практика сплошных рубок леса на больших площадях показала, что восстановление основных средообразующих функций таких территорий растягивается на многие десятилетия даже при благоприятных условиях заноса семян материнских пород. Период в 40 —60 лет — это наиболее вероятный срок начала стабилизации лесного покрова после прохода заготовительной техники при фронтальной добыче древесины. В Причулымском лесоэкономическом районе вырубка 15 % лесопокрытой площади отразилась существенным изменением связи расходов наносов с расходами в реках Чулым и Белый Июс: отклонение составило 300 — 900 %. Мутность воды в эти периоды (после рубки) достигала 900— 1 500 г/м3 против 100 — 200 г/м3 в годы без рубок. Аналогичные отклонения в годы проведения массовых рубок на водосборах получены на реках Приангарья. Эрозионный коэффициент в бассейнах рек со сплошными рубками увеличивается в 10 раз и более. Исследования показали, что причиной этому является высокая степень разрушения растительно-подстилочной поверхности почв: не менее 25 — 40% площади вырубок оказывались минерализованными и подвергались захвату поверхностным стоком. Поэтому приходится прилагать значительные усилия и нести огромные затраты для восстановления лесных биоценозов.

Вследствие интенсивных вырубок в долинах Лены, Вилюя и Алдана существенно изменился лесопородный состав крупных массивов лиственницы, сформированных на озерно-болотных отложениях, деградировали сосново-лиственничные леса на Лено-Амгинском междуречье в зоне строительства БайкалоАмурской магистрали и угольного гиганта Нерюнгри, распространились послепожарные гнили в лесах Южной Якутии и Восточного Забайкалья.

Периодически возникающие нашествия сибирского шелкопряда и большого пихтового усача в темнохвойных лесах юга Сибири по существу определяют современное состояние этих растительных формаций, их состав, возрастную структуру и динамику лесовосстановительного процесса.

К наиболее «горячим точкам» относят регионы, где проводились и проводятся достаточно интенсивные лесозаготовки, районы сельскохозяйственного и промышленного освоения (СевероЗапад, центр и юг Красноярского края, Норильский промышленный узел, Приангарье, Южная Якутия, Хабаровский край и т. п.).

Сохранение от огня одного гектара леса означает сохранение его способности депонировать (секвестировать) углерод в количестве до 10 т ежегодно. В среднем за 20 лет один пожар поражает ежегодно 154 га леса. Нетрудно представить экологическую и экономическую эффективность вложения средств в охрану лесов от пожаров и в лесовосстановительные мероприятия. Даже если естественное возобновление сгоревшего леса осуществится достаточно быстро, на восстановление его угледепонирующей способности в зависимости от степени уничтожения может потребоваться от 10 до 100 лет и более. Это же относится и к восстановлению других экологических и иных функций леса.

В качестве фона структуры лесов используют охраняемые территории, в первую очередь заповедники. К сожалению, их площади крайне незначительны.

Под лесовосстановлением понимают создание лесных культур на площадях, ранее покрытых лесом (в отличие от лесоразведения, которое предусматривает создание лесных культур на площадях, ранее не занятых лесом). Основу лесовосстановления составляют посев и посадка, лишь 20 — 25 % площадей приходится на содействие естественному возобновлению (преимущественно оставление массивов семенников). При искусственном лесовосстановлении предпочтение отдают созданию культур методом посадки. В качестве посадочного материала используют хвойные породы (99,0 — 99,9%). Преобладающей при посадках породой на севере Русской равнины является ель (ее доля составляет 70 — 75 %), в Сибири — лиственница, пихта, сосна, кедр. Используют 2 — 3-летний посадочный материал. Из общего объема посадок 70 % приходится на создание лесных культур с использованием саженцев, 30 % — сеянцев.

Лесовосстановление осуществляют преимущественно на лесных площадях — вырубках, гарях, а также на землях, выделенных под добычу полезных ископаемых. Преимущество при лесовосстановлении отдают вырубкам (лесным площадям с ненарушенным или частично нарушенным почвенным покровом). Площади, занятые гарями, требуют, как правило, проведения дополнительных работ по расчистке территорий, уборке горелой древесины и т. п.

Наряду с использованием посадочного материала с открытой корневой системой для лесовосстановления используют посадочный материал с закрытой корневой системой, т. е. с комом почвы на корнях.

В пригородной зоне крупных городов для лесовосстановления используют крупномерный посадочный материал (деревья и кустарники в возрасте 3—15 лет). Эти культуры создают с целью повышения устойчивости насаждений к рекреационным нагрузкам. Выращивание крупномерного посадочного материала для лесопарковых зон осуществляют в специализированных питомниках по выращиванию декоративных деревьев и кустарников, принадлежащих организациям, осуществляющим работы по озеленению города.

Посадочный материал для лесовосстановления выращивают базисные питомники. Дополнительно выращивают сеянцы сами лесхозы. В стране существует ряд селекционных центров, в функции которых входит выращивание элитного посадочного материала, отработка новых методов создания культур, осуществление экспериментальных работ.

Суммарное количество ежегодно выращиваемого посадочного материала в питомниках РФ составляет миллиарды сеянцев. Посадку сеянцев осуществляют механизированным способом с использованием лесопосадочных машин. На участках, где использование механизации затруднено, посадку осуществляют вручную. При создании культур на вырубках осуществляют подготовку почв (плужные борозды или подготовка почвы площадками). Средняя приживаемость культур составляет 95 — 96 %.

Возможные районы насаждения лесов — это прежде всего выработанные торфяники с остаточной залежью торфа 0,15 — 0,20 м, находящиеся на балансе горнодобывающих и строительных организаций отработанные площади (карьеры песчано-гравийных смесей, глин, щебня, фосфоритов, известняков, сланцев, бокситов), полигоны Министерства обороны Российской Федерации, вырубки и гари, требующие осуществления подготовительных работ. Все разновидности нарушенных земель требуют дифференцированной методики и технологии лесовосстановления.

Сорок лет назад на Алтае была предпринята едва ли не первая в мире попытка наладить комплексное и неистощительное использование леса, вошедшая в историю как «Кедроград». Лесовосстановление составляло неотъемлемую часть проекта. Идея заключалась в том, чтобы не вести сплошных рубок кедра на огромных площадях, а брать от тайги все: орех, живицу (смолу хвойных деревьев), лекарственные растения, пушнину и одновременно культивировать посадки кедровых саженцев. Но оказалось, что урожай ореха крайне нерегулярен, зверя на отведенной территории можно добывать очень немного, спрос на живицу ограничен и ее добыча убыточна... И получалось, чтобы выжить, нужно рубить и рубить кедр. «Кедроград» погиб потому, что превратился в обычный леспромхоз.

Правота идеологов «Кедрограда» была доказана «от противного» — сплошные рубки кедра в регионе полностью запрещены уже 12 лет, а накануне этого запрета их объем был в 5 —6 раз меньше, чем в начале 1960-х гг.

Создана система независимой лесной сертификации. Алтайский край начал внедрять ее у себя по собственной инициативе. А молодые сорокалетние древостой кедра остались памятником самоотверженным энтузиастам «Кедрограда».

 

3.4.4. Рекультивация загрязненных и нарушенных земель

 

Грунт считается загрязненным, если в результате деятельности человека в нем содержится столько загрязняющих веществ, что они становятся источником вторичного загрязнения и создают опасность для здоровья человека. Загрязнение может приводить также к чувству дискомфорта. Чаще всего происходит загрязнение соединениями тяжелых металлов, углеводородами нефтепродуктов, полиароматическими углеводородами, полихлорированными бифенилами и разными органическими растворителями.

Объектами, загрязняющими грунт, являются (по размеру территории): топливный комплекс (30 %), авторемонтные предприятия (14 %), свалки (12 %), лесопильные заводы и заводы по пропитке древесины (6 %), металлообрабатывающие предприятия (6%), стрельбища (5%), прочие предприятия (5%) и предприятия других отраслей (около 20 %) — это, например, садоводческие фирмы, сооружения по выращиванию животных, очистке сточных вод и разные засыпные территории.

Как правило, рекультивация грунта требуется при планировании строительства. В крупных городах жилые и офисные районы и зоны отдыха строят на территориях, которые раньше входили в промышленно-транспортные узлы и зоны. Поэтому состав грунта необходимо проанализировать и восстановить его качество. Территории подлежат рекультивации часто и тогда, когда предприятие, загрязнявшее грунт, закрывается или когда меняется собственник или владелец земельного участка. Наконец, в случаях аварийного загрязнения также необходимо немедленно приступать к рекультивации. Примером может служить возникновение угрозы попадания в грунтовые воды загрязняющих веществ в районе водозабора. Несчастные случаи с химикатами требуют, разумеется, принятия немедленных мер. После проведения неотложных мер эти территории, возможно, будут нуждаться еще в дополнительном восстановлении.

За рекультивацию грунта и соответствующие расходы отвечает в первую очередь тот, кто вызвал загрязнение. Если его невозможно выявить или нельзя заставить выполнить свою обязанность, то ответственность может переходить собственнику или владельцу территории. Если тот или другой не может отвечать за рекультивацию, то ответственность может переходить на уровень муниципального образования. В бюджете обосновывают расходы на рекультивацию крупных территорий, например старых свалок и территорий лесопильных заводов.

Исследованиями загрязненных территорий, разработкой планов рекультивации и обработкой загрязненного грунта за рубежом занимаются в основном частные фирмы, в России — государственные структуры.

Для обработки и размещения загрязненного грунта требуется экологическое разрешение, которое выдает государственный региональный орган охраны окружающей среды. В заявке следует представлять, в частности, результаты проведенных на территории исследований, проект плана рекультивации и уровень достигаемой очистки.

В рекультивации применяют физические, химические и биологические методы или их сочетания. В принципе используют три схемы:

1) экскавация загрязненного грунта для обработки или размещения в другом месте;

2) обработка на месте до нормативной чистоты;

3) изоляция от окружающей среды и стабилизация на месте.

При выборе подходящего метода необходимо учитывать номенклатуру и количество вредных веществ, структуру грунта, окружающие условия и другие характеристики объекта.

К методам первой группы относятся размещение на свалке, компостирование, промывание, термическая десорбция и стабилизация грунтов.

Выемка загрязненного грунта и его промежуточное складирование или размещение на свалке применяют наиболее часто, когда речь идет о слабозагрязненном грунте, который используют на свалках для покрытия мусора (особенно при закрытии свалки, во внутренних покрывающих слоях). На свалку обычных отходов нельзя вывозить сильно загрязненный грунт.

В процессе компостирования вредные вещества грунта распадаются в результате деятельности микробов. Компостирование осуществляют или в буртах, или в особых биореакторах (в том числе мобильных контейнерах). Площадки компостирования строят на непроницаемой основе. Компостированию подлежат биоразлагаемые органические вещества (нефтепродукты, креозот, хлорфенолы и т. п.). Не пригодны легко испаряющиеся вещества, как, например, растворители и бензин (не успевают компостироваться), а также высокомолекулярные соединения, как битум и соединения полиядерных ароматических углеводородов (ПАУ) (распадаются очень медленно). Условием компостирования является обилие кислорода, влаги и питательных веществ. Процесс компостирования практически останавливается в зимнее время.

Метод промывания грунта основан на отделении частиц, содержащих вредные вещества, от другого грунта с помощью воды. Работу проводят промывочными машинами, которые могут быть стационарными или мобильными. Вредные вещества связаны чаще всего с мелкой фракцией грунта — глиной и пылевидным песком, а также с органическим компонентом. Промывание позволяет отделить мелкую фракцию от более грубой, и тогда вредные вещества остаются в мелкой фракции. Преимущество метода заключается в сокращении объема загрязненного грунта. Метод можно применять по крайней мере к таким неорганическим веществам, как тяжелые металлы и цианид, а также к таким органическим веществам, как нефтепродукты, хлорфенолы и креозот. В методе промывания отделение основано на размере частицы, ее плотности, поверхностном натяжении или на комбинации этих параметров. К воде, используемой в виде моющего раствора, можно добавлять поверхностно-активные вещества, экстрагенты, регуляторы pH или вещества, образующие хелатные соединения.

Термическая десорбция — это в первую очередь метод предварительной обработки, согласно которому с помощью нагревания отделяют вредные вещества без проведения реакции сгорания.

Далее десорбированные вредные вещества либо сжигают, либо обрабатывают активированным углем, либо подвергают каталитическому окислению. Из дымовых газов частицы отделяют промывочными установками или фильтрами. Метод подходит к летучим и полулетучим органическим соединениям. Лучше всего вредные вещества отделяются от песчаного и гравийного грунта. Температура составляет 90 — 560 °С. При низкой температуре можно обрабатывать, например, грунт, содержащий нефтепродукты. Источником энергии служит перегретый пар.

Технология отверждения и стабилизация грунтов применяется не для сокращения концентрации вредных веществ, а только для их связывания, чтобы они не могли переходить в окружающую среду и распространяться там. Она основана на процессах физико-химического взаимодействия токсичных компонентов с реагентами при последующем отверждении и превращении их в водонерастворимые продукты с уменьшением степени токсичности.

Отверждение осуществляют с помощью вяжущих средств (цемент, битум, известь, силикаты и полимеры). Стабилизация направлена на переход вредных веществ в менее растворимую, менее подвижную и менее вредную форму. Обработанный грунт размещают обычно на свалке.

Вторая группа (in situ) — на месте представлена методами откачек почвенного воздуха, аэрирования грунтов и почвенных растворов.

При использовании метода откачек почвенного воздуха устанавливают всасывающие трубопроводы и удаляют из грунта летучие и полулетучие соединения, используя вакуум. Удаление полулетучих соединений облегчают путем нагрева, например паром или горячим воздухом. Выходящий газ обрабатывают активированным углем или сжигают с катализатором.

При аэрировании в грунте прокладывают трубопроводы, через которые вкачивают под низким давлением воздух или кислород. Благодаря увеличению содержания кислорода усиливается деятельность микробов, разлагающих вредные вещества. Грунт должен быть достаточно рыхлым. Вредными веществами могут быть, например, топливо, соединения ПАУ, иногда хлорированные растворители. Большие концентрации вредных веществ могут стать токсичными для микробов. В таком случае разложение не происходит. Холодный климат также может замедлять разложение.

При аэрировании почвенных растворов естественная биологическая очистка усиливается в результате подачи в грунт воздуха, препаратов, необходимых для разложения некоторых соединений, и питательных веществ. Одновременно можно выкачивать загрязненные грунтовые воды и добавлять в них питательные вещества и другие необходимые соединения. Воды возвращают в грунт. Метод подходит к очистке грунтов, загрязненных бензином, креозотами, соединениями ПАУ и хлорированными углеводородами.

К третьей группе относят многочисленные методы изоляции, призванные предотвратить перемещение вредных веществ в окружающую среду. Вредные вещества остаются на месте, и они могут позже вызвать проблемы, если изолирующие конструкции повреждаются. В качестве изоляционных материалов используют, например, цемент, глину, бентонит, полимерные и резиновые геопленки и летучую золу. Загрязненный грунт изолируют от дождевых, поверхностных и грунтовых вод. Попадание воздуха тоже ограничивают. Метод подходит для изоляции малоподвижных веществ, на практике — прежде всего металлов, асбеста и цианидов.

 

3.4.5. Инсинерация (сжигание) отходов

 

Сжигание отходов в мусоросжигательных печах сокращает объем мусора на 70 — 90% в зависимости от состава. Густонаселенные и наиболее значимые города мира активно внедряли экспериментальные печи. Тепло, выделяемое при сжигании мусора, стали использовать для получения электрической энергии, но не везде эти проекты смогли оправдать затраты. Большие затраты на них были бы уместны тогда, когда не было бы дешевого способа захоронения. Многие города, которые применили эти печи, вскоре отказались от них из-за ухудшения состава воздуха. Захоронение отходов осталось в числе наиболее популярных методов решения данной проблемы.

В процессе сжигания вредные вещества отделяются при высокой температуре и сгорают в кислородной среде. Метод подходит для большинства органических веществ, а особо эффективные методы сжигания подходят также для обработки неорганических веществ. Слабо испаряющиеся вещества можно отделить от грунта только при температуре 700°С. Гумус грунта тоже горит или обугливается при этой температуре. Обработка неорганического компонента основана на его связывании со шлаком, возникающим в результате сгорания.

Применяют два метода: массовое сжигание и сжигание при повышенной температуре. При массовом сжигании вредные вещества отделяются при температуре 500 — 800 °С, и газы направляют на дожигание при температуре более 1 000 °С. Метод подходит для обработки грунта, загрязненного смазочными материалами, мазутом и хлорфенолами. Грунт, загрязненный, например, диоксинами, фуранами, полихлорбензолами, соединениями ПАУ или органическими пестицидами, сжигают при температуре более 1 300°С. Глинистые грунты плохо сгорают, так как при этом легко образуются комки.

Предприятие, сжигающее грунт, который считается токсичным отходом, должно предусматривать особо тщательную очистку дымовых газов, так как в процессе сгорания могут возникать, например, диоксины. В то же время многие экологические ограничения снимают при сжигании отходов в энергетических котлах.

Твердые бытовые отходы на 60 — 70 % состоят из горючих компонентов, поэтому их можно сжигать совместно с другими видами топлива или отдельно и использовать образующееся при этом тепло. Расчеты показывают, что за счет сжигания бытовых отходов во Франции можно покрыть 10 % ее потребностей в энергии для отопления помещений, для горячего водоснабжения и вентиляции жилых и общественных зданий.

Однако перед сжиганием отходы необходимо очищать от нежелательных компонентов, а после сжигания — тщательно обезвреживать отходящие газы. Мировая практика накопила значительный опыт обезвреживания отходов сжиганием. Главным ограничением для широкого распространения этого метода является сложность и высокая стоимость систем очистки отходящих газов, содержащих подчас весьма опасные для человека вещества.

В настоящее время в России разработан перспективный метод сжигания бытовых и промышленных отходов (а также иловых осадков очистных сооружений городской канализации) в щелочной среде при использовании содорегенерационных котлов — серийного оборудования целлюлозно-бумажной промышленности, впервые применяемого для данной цели. Использование этого метода в г. Новодвинске Архангельской области показало, что концентрация диоксиновых соединений в выбросах котла при сжигании избыточного ила очистных сооружений не превышала 1 — 5 пг/м3 при допустимых по европейским нормам значениях 100 пг/м3.

Обезвреживание нефтяных отходов, в частности нефтесодержащих вод, можно рационально осуществить в существующих энергетических котлах с применением струйно-кавитационных диспергаторов.