Відновлення забруднених ґрунтів з важкими металами та токсинами

Відновлення забруднених ґрунтів з важкими металами та токсинами

Це одне із найскладніших завдань відновлення земель. Головне правило - спочатку визначити тип забруднення, а вже потім обирати стратегію Метали та органічні токсини поводяться зовсім по-різному.

Є чотири основні стратегії:

Ізолювати забруднення.

Зв'язати забруднюючі речовини, щоб вони не потрапляли у рослини та воду.

Зруйнувати забруднювачі (якщо це органічні сполуки).

Витягти забруднення з ґрунту (фіторемедіація або видалення ґрунту).

Крок 1. Діагностика

Без аналізу неможливо визначити безпечний спосіб відновлення.

Необхідно дослідити:

Тяжкі метали

свинець (Pb);

кадмій (Cd);

ртуть (Hg);

миш'як (As);

нікель (Ni);

мідь (Cu);

цинк (Zn);

хром (Cr).

Органічні забруднювачі

нафтопродукти;

бензин;

дизельне пальне;

поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ);

пестициди;

гербіциди;

Друкована плата;

діоксини;

розчинники.

Також визначають:

рН;

зміст гумусу;

гранулометричний склад;

глибину забруднення;

рівень ґрунтових вод.

Крок 2. Негайна стабілізація

До початку очищення важливо зупинити поширення забруднення.

Необхідно

закрити голий ґрунт;

запобігти ерозії;

виключити перенесення пилу;

не вирощувати харчові культури;

не використовувати ділянку як пасовище.

Перші рослини повинні виконувати насамперед захисну функцію.

Крок 3. Якщо забруднення важкими металами

Метали практично не руйнуються.

Тому завдання - або:

витягти їх;

або зробити малодоступними.

Спосіб 1. Іммобілізація

Найбезпечніша стратегія.

У ґрунт додають:

компост;

зрілий перегній;

біовугілля;

цеоліт;

глинисті мінерали;

фосфат;

вапно (якщо грунт кислий).

Ці матеріали:

зменшують розчинність металів;

зменшують їх надходження до рослин;

підвищують активність мікроорганізмів;

покращують структуру ґрунту.

Особливо ефективний біовугілля, який має дуже велику внутрішню поверхню і здатний адсорбувати частину забруднюючих речовин, одночасно покращуючи вологоємність та умови для ґрунтової мікрофлори.

Спосіб 2. Фіторемедіація

Деякі рослини здатні видобувати метали.

Для кадмію та цинку

Підходять деякі види:

гірчиці;

хрестоцвіті;

гіперакумуляторів роду Ноккея (раніше Тласпі).

Для свинцю

Вилучення значно складніше.

Найчастіше застосовують:

соняшник;

гірчицю;

деякі верби.

Однак свинець переважно малорухливий, тому його частіше пов'язують, а не намагаються витягти.

Для нікелю

Використовують спеціалізовані гіперакумулятори, наприклад, деякі види роду Аліссум.

Для міді

Допомагають окремі види верб, тополь та трав.

Після збирання рослин

Це дуже важливо.

Якщо рослини нагромадили метали:

❌ їх не можна:

компостувати;

використовувати як мульчу;

згодовувати тваринам;

спалювати без спеціальної системи очищення.

Їх утилізують як забруднену біомасу відповідно до місцевих екологічних вимог.

Якщо забруднення нафтопродуктами

Тут ситуація значно краща.

Органічні сполуки здатні руйнуватись мікроорганізмами.

Для цього використовують:

Біоремедіацію

Додають:

кисень;

органічна речовина;

волога;

азот;

фосфор.

Потім стимулюють розвиток бактерій.

Основні групи:

Псевдомонада;

Родокок;

Бацила;

Артробактер.

Вони поступово розкладають:

бензин;

дизельне пальне;

олії;

деякі розчинники.

Гриби

Дуже перспективний напрямок.

Деякі дерев'яні гриби здатні руйнувати складні органічні забруднювачі.

Використовують:

глива;

деякі трутовики;

грибні мати;

деревну мульчу.

Цей метод називають мікоремедіацією.

Рослини-помічники

Після зниження рівня токсичності можна вводити:

Злаки

вівсяницю;

багаття;

райграс;

суп.

Їхнє завдання:

закрити ґрунт;

зменшити ерозію;

розвинути кореневу систему.

Бобові

Після зниження токсичності:

конюшина;

люцерна;

еспарцет;

лядвенець.

Вони:

накопичують азот;

збільшують гумус;

живлять ґрунтову мікрофлору.

Дерева

Після стабілізації ділянки висаджують види деревини.

На першому етапі підходять:

Верби

Переваги:

швидке зростання;

величезна коренева система;

висока транспірація;

хороша стабілізація ґрунту.

Тополі

Використовуються для:

забруднень нафтопродуктами;

захисту ґрунтових вод;

зміцнення ґрунту.

Береза

Підходить для:

відновлення бідних земель;

поступового накопичення гумусу;

створення мікроклімату.

Вільха

Особливо цінна:

фіксує азот завдяки симбіозу з Франкський;

швидко росте;

покращує структуру ґрунту.

Сосна

Використовується:

на піщаних забруднених землях;

для закріплення схилів;

для відновлення екосистем.

Біовугілля

Для проекту DREVO це особливо перспективна розробка.

Біовугілля:

пов'язує метали;

утримує воду;

збільшує вміст вуглецю;

покращує аерацію;

служить субстратом для мікроорганізмів;

працює десятиліттями.

Якщо виробляти його з місцевої деревини та рослинних решток, можна одночасно отримувати відновлюваний ресурс для відновлення ґрунтів.

Цеоліт

Натуральний цеоліт здатний:

пов'язувати амоній;

утримувати важкі метали;

покращувати повітрообмін;

зменшувати міграцію забруднювачів.

Він особливо корисний у поєднанні з компостом та біовугіллям.

Компост

Якісний зрілий компост:

збільшує гумус;

стимулює бактерії;

покращує структуру;

зменшує доступність низки металів.

Але використати можна тільки чистий компост. Забруднений компост лише збільшить проблему.

Мікроорганізми

Без них відновлення практично неможливе.

Корисні:

мікоризна гриби;

азотфіксуючі бактерії;

целюлозоруйнівні бактерії;

фосфатмобілізуючі мікроорганізми.

У міру зниження токсичності вони поступово відновлюють ґрунтову екосистему.

Етапи відновлення

Етап 1

Діагностика.

Етап 2

Зупинка ерозії.

Етап 3

Зв'язування забруднень:

біовугілля;

цеоліт;

компост;

вапнування за необхідності.

Етап 4

Фіторемедіація.

Використовують:

гірчицю;

соняшник;

верби;

гіперакумулятори.

Етап 5

Мікробіологічне відновлення.

Додають:

органічні речовини;

деревну тріску;

грибні культури;

мікориза.

Етап 6

Перехід до захисних рослин:

злаки;

конюшина;

чагарники;

дерева.

Етап 7

Тільки після повторного аналізу можна переходити до вирощування харчових культур.

Коли не можна вирощувати продукти

До отримання результатів аналізу не слід вирощувати харчові рослини на ділянках, де відомо чи підозрюється забруднення:

поряд із колишніми заводами;

біля плавильних підприємств;

на старих звалищах;

біля акумуляторних виробництв;

на теренах старих автозаправок;

поблизу залізничних шпал, оброблених креозотом;

біля великих автомагістралей із старим накопиченим забрудненням.

Навіть якщо рослини виглядають здоровими, деякі метали можуть накопичуватися в листі, коренеплодах або плодах без помітних зовнішніх ознак.

Концепція ДЕРЕВИНИ

Для відновлення забруднених земель можна використовувати багатоступінчасту систему:

1 рік

діагностика;

захист поверхні;

посів багаторічних трав.

2-4 роки

біовугілля;

цеоліт;

компост;

фіторемедіація;

мікроремедіація.

5-8 роки

верба;

вільха;

берези;

чагарники;

відновлення гумусу.

8-15 роки

змішаний ліс;

моніторинг якості ґрунту;

збереження ділянок із захисною рослинністю.

Після підтвердження безпеки

лизати;

плодові дерева;

дикий кабан;

овочеві культури.

Такий підхід поєднує екологічну безпеку, відновлення ґрунтового життя та поступове повернення території до господарського обігу, не наражаючи людей і тварин на непотрібний ризик.