Вадим Артамонов - Растения и чистота природной среды

Земля является всенародным достоянием, основой всех богатств человечества. Между тем плодородные земельные площади постоянно сокращаются в результате строительства городов, новых предприятий, аэродромов, автомобильных и железных дорог, нефте- и газопроводов, наступления пустыни, открытого способа добычи полезных ископаемых и т. д. Если в 1953 г. на каждого жителя нашей страны приходился 1 га пашни, то в 1975 г. — 0,88. Все это делает весьма актуальной проблему рекультивации земель, восстановления благоустройства земной поверхности.

Огромные территории земного шара ныне покрыты безжизненными горными породами, извлеченными из недр Земли, которые в ряде случаев содержат токсические для всего живого вещества (сернистые соединения, соли тяжелых металлов и т. д.). Растворяясь в воде, эти вещества вызывают гибель живых организмов. Вещества, слагающие отвалы горных пород, водой и ветром разносятся по окрестностям. Попадая на поля, занятые культурными растениями, они вызывают снижение их урожайности.

В середине 60-х годов XX в. площадь индустриальной пустыни в США составила 1,3 млн га, а в Англии — 100 тыс. га. В последние годы во всем мире наблюдается резкое возрастание площадей, занятых отвалами. Это связано с большей рентабельностью открытых разработок полезных ископаемых по сравнению с шахтным способом их добычи. Между тем каждый карьер занимает в десятки раз больше земли, чем шахта. В связи с этим Англия каждый год теряет около 20 тыс. га ранее плодородных земель.

Для того чтобы отвалы горных пород естественным путем покрылись зеленью, требуется очень много времени. Так, например, на железо-кварцитовых отвалах Кривого Рога первые растения (смолка широколистная, льнянка дроколистная, желтушник серый, спорыш обыкновенный) начинают поселяться лишь спустя 5–6 и даже 10–15 лет после отсыпки. Задача заключается, однако, в том, чтобы не просто озеленить отвалы, но и получить от этого весомую пользу. В связи с этим перед учеными встала важная и ответственная задача: разработать научно обоснованные принципы рекультивации земель, нарушенных горными разработками, отходами различных производств, с тем чтобы как можно быстрее возвращать их в хозяйственно ценные земли.

Исследования в этой области в нашей стране стали интенсивно проводиться с середины XX в. В 60-х годах были получены положительные результаты по рекультивации земель. В процессе разработки горных пород верхний слой плодородной почвы стали складировать и в таком виде сохранять до окончания разработок. Во избежание эрозии собранную почву засевают злаково-бобовыми травами. По завершении добычи полезных ископаемых карьеры засыпаются пустой породой, отвалы подвергаются выравниванию и покрываются слоем почвы толщиной 40–50 см. Толщина слоя почвы выбрана не случайно. Экспериментально установлено, что с увеличением пласта урожайность культурных растений не возрастает. Между тем транспортировка почвы требует материальных и энергетических затрат. Если же почвенный пласт будет тоньше на 10 см, это обернется недобором 5–6 ц озимой пшеницы, 3,5–4 ц яровой, 5,5 ц ячменя и озимой ржи.

Рекультивация почв включает горнотехническую и биологическую стадии. Горнотехническая рекультивация заключается в планировке отвалов, придании откосам нужной формы, насыпании плодородного слоя на отвалы в прочее. В ходе горнотехнической рекультивации требуется прежде всего прекратить процессы горения отвалов и охладить породы. В противном случае растения не смогут произрастать на отвалах. Тушение горящих отвалов проводится путем переформирования конических терриконов в плоские. Для предотвращения эрозионных процессов на склонах отвалов их поверхность выполаживают с помощью бульдозеров, а затем наносят слой грунта для предотвращения поступления кислорода внутрь горящих отвалов и замедления вследствие этого процесса окисления.

Существует и другой способ тушения отвалов, основанный на детальном изучении сущности процессов, протекающих в горящих отвалах. Оказалось, что первоначальное повышение температуры внутри отвалов, способствующее самовозгоранию породы, происходит в результате жизнедеятельности тионовых бактерий. Тионовые бактерии окисляют соединения серы, что приводит к подкислению среды из-за накопления серной кислоты. В свою очередь подкисление среды еще более активизирует деятельность тионовых бактерий. Если путем введения в породу известкового раствора изменить кислотность среды обитания бактерий, это будет способствовать предотвращению самовозгорания терриконов.

Биологическая рекультивация предусматривает работы по восстановлению плодородия отвалов, их озеленению и т. п. Наиболее оптимальной считается рекультивация земель по единому непрерывному циклу: снятая плодородная почва сразу же перевозится на спланированную площадь отвалов и засыпается слоем 35–55 см.

В зависимости от назначения высвобождаемых от горных работ земель рекультивация подразделяется на сельскохозяйственную, лесохозяйственную, водохозяйственную и рекреационную.

В основных земледельческих районах нашей страны преимущественное развитие получает сельскохозяйственная рекультивация. За годы десятой пятилетки в СССР рекультивировано 545 тыс. га земель, из которых 338 тыс. переданы для сельскохозяйственного использования.

Сельскохозяйственная рекультивация земель в объединении «Тулауголь» осуществляется в течение 5–8 лет. На участках, предназначенных для сельскохозяйственного освоения, в первые 2–4 года возделываются многолетние травы, бобовые и другие почвоулучшающие культуры (люпин многолетний, донник, люцерна, клевер розовый и др.). А после 3–5 лет в севооборот включаются ценные зерновые культуры (рожь, ячмень, овес).

Исследования ученых показали, что на отвалах открытых разработок Чиатурского месторождения марганца после их планирования, нанесения почвы и улучшения посевом многолетних трав с успехом можно выращивать виноградники.

Следует иметь в виду, что травы, выращенные на отвалах, образующихся, например, при добыче асбеста, огнеупорных глин и формовочных песков, могут содержать вредные для скота соединения хрома, титана, кобальта, кадмия, никеля, дозы которых в десятки раз превышают норму. В связи с этим ученые предложили выращивать в таких местах специально подобранные растения, которые не накапливают в своих тканях ядовитые вещества.

Лесохозяйственная рекультивация наряду с сельскохозяйственной является одним из основных путей восстановления биологической продуктивности нарушенных земель. Она способствует оздоровлению окружающей среды в промышленных районах, защищает почвы от эрозии, улучшает гидрологический режим почв. В нашей стране уже выращены десятки тысяч гектаров лесных насаждений на нарушенных промышленными разработками землях.