§ 5. Защита литосферы

Защита почв (земель)

Защита почв от прогрессирующей деградации и необоснованных потерь — наиболее острая экологическая проблема в земледелии, которая еще далека от своего решения.

В число основных звеньев экологической защиты почв входят:

• защита почв от водной и ветровой эрозии;

• организация севооборотов и системы обработки почв с целью повышения их плодородия;

• мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засолением почв и др.);

• рекультивация нарушенного почвенного покрова;

• защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фау­ны — от уничтожения;

• предотвращение необоснованного изъятия земель из сель­скохозяйственного оборота.

Защита почв должна осуществляться на основе комплекс­ного подхода к сельскохозяйственным угодьям как сложным природным образованиям (экосистемам) с обязательным уче­том региональных особенностей.

Для борьбы с эрозией почв необходим комплекс мер: зем­леустроительных (распределение угодий по степени их устой­чивости к эрозионным процессам), агротехнических (почво­защитные севообороты, контурная система выращивания сель­скохозяйственных культур, при которой задерживается сток, химические средства борьбы и т. д.), лесомелиоративных (по­лезащитные и водорегулирующие лесные полосы, лесные на­саждения на оврагах, балках и т. д.) и гидротехнических ( кас­кадные пруды и т. д.).

При этом учитывают, что гидротехнические мероприя­тия останавливают развитие эрозии на определенном участ­ке сразу же после их устройства, агротехнические — через несколько лет, а лесомелиоративные — через 10-20 лет по­сле их внедрения.

Для почв, подверженных сильной эрозии, необходим весь комплекс противоэрозионных мер: полосное земледелие, т. е. такая организация территории, при которой прямолинейные кон­туры полей чередуются с полезащитными лесными полосами, почвозащитные севообороты (для защиты почв от дефляции), облесение оврагов, бесплужные системы обработки почв (при­менение культиваторов, плоскорезов и т. п.), различные гид­ротехнические мероприятия (устройство каналов,валов,канав, террас, сооружение водотоков, лотков и др.) и другие меры.

Великий русский ученый-естествоиспытатель, основопожник почвоведения, В. В. Докучаев (1846-1903) впервые раз­работал учение о взаимодействии всех элементов природы (рель­ефа, климата, почв и т. д.) и на этой основе обосновал выбор оптимальных соотношений сельскохозяйственных угодий, се­вооборотов и их рационального территориального размещения.

Впечатляющий пример успешной борьбы с эрозией почв — Каменная степь в Воронежской области, которую по праву считают докучаевским бастионом. Известно, какое огромное ко­личество оврагов в этой области. По данным А.И. Тульчинского (1990), в Каменной степи на площади более 12 000 га за по­следние 50 лет не было ни одного оврага. В 1946 г. в результате жестокой засухи сильно пострадали Поволжье, Северный Кавказ, Украина, хозяйства окрест не собрали семян, а поля Ка­ченной степи дали почти стопудовый урожай. Все дело в пра­вильном соотношении между водой и лесом, лугами и другие сельскохозяйственными угодьями.

Еще в начале XX века Д. И. Менделеев писал: «Вопрос засадки лесом южных степей принадлежит к разрешимым зада­чам. И я думаю, что работа в этом направлении настолько важно для будущего России, что считаю ее однозначащей с защи­ти государства».

Для борьбы с заболачиванием почв в районах достаточного мни избыточного увлажнения в результате нарушения природ­ного водного режима применяют различные осушительные мелиорации. В зависимости от причин заболачивания это может быть понижение уровня грунтовых вод (рис. 20.11) с помощью п. рытого дренажа, открытых каналов или водозаборных со­оружений, строительство дамб, спрямление русла реки для за­щиты от затопления, перехват и сброс атмосферных склонных вод и др. Однако чрезмерное осушение больших площадей может вызвать нежелательные изменения в экосистемах — переосушку почв, их дегумификацию и декальцинирование (приставка «де» означает устранение чего-либо), а также вы­жать обмеление малых рек, усыхание лесов и т. д.

Для предупреждения вторичного засоления почв необходи­мо устраивать дренаж, регулировать подачу воды, применять полив дождеванием, использовать капельное и прикорневое оро­шение, выполнять работы по гидроизоляции оросительных ка­налов и т. д.

К сожалению, все эти методы и технические новинки для предупреждения вторичного засоления почв применяются лишь на небольшой части орошаемых территорий. Причины везде одинаковы: 1) высокая стоимость и трудоемкость мелиоратив­ных работ; например, дренажные работы и гидроизоляция ка­налов почти вдвое удорожают строительство оросительных систем; 2) надежда на то, что «неблагоприятные последствия оро­шения скажутся когда-то в будущем, когда будет больше средств. Но результат всегда и везде был один и тот же: катастрофически быстрый подъем грунтовых вод, вторичное засоление, падение урожаев, потери капиталовложений, в ко­нечном итоге испорченные земли» (Страны и народы, 1985). Именно таким путем происходит формирование многих зон повышенного экологического риска как у нас в стране, так и м рубежом.

Для предотвращения загрязнения почв пестицидами и другими вредными веществами используют экологические методы защиты растений (биологические, агротехнические н др.), повышают природную способность почв к самоочи­щению, не применяют особо опасные и стойкие инсектицид­ные препараты и др.

Например, широко используется разведение и выпуск в агроэкосистемы насекомых-хищников: божьей коровки, жужелицы, муравьев и др. (биологическая защита), внедрение в при­родные популяции видов или особей, не способных давать пот омство (генетический метод защиты), оптимизация размеров

• о дельных полей для подавления нежелательных видов (агротехнический метод) и т. д.

И США и в ряде стран Западной Европы организована система биологического земледелия, при которой полностью ис­ключено применение пестицидов и минеральных удобрений и где получают «экологически чистые» продукты. Только в США в 1987 г. таких ферм насчитывалось более 30 тысяч. В ряде районов нашей страны (Краснодарский край, Омская область и др.) также появляются очаги беспестицидного земледелия. Интенсивно ведутся работы по созданию пестицидных препа ратов на основе природных ингредиентов (смесь зеленого пер­ца с чесноком и табаком, пудра из ромашки, настои из багуль­ника, живокости, софоры, лука и др).

Изъятие пахотных земель для капитального строительст­ва и других целей может быть допущено лишь в исключитель­ных случаях в соответствии с действующим законодательст­вом. Для сохранения продуктивности земель необходимо вво­дить научно обоснованные нормы земельных площадей, рас­ширять использование для строительства условно непригод­ных для сельского хозяйства земель, прокладывать коммуникации под землей, повышать этажность застройки городов и населенных пунктов и т. д.

При проведении строительных и иных работ, связанных с механическим нарушением почвенного покрова, предусматри­вается снятие, сохранение и нанесение почвенного плодород­ного слоя на нарушенные земли. Снятие почвенного слоя осу­ществляется в соответствии с ГОСТ 17.5.3.06-85 «Охрана при роды. Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ». Для разных типов почв толщина плодородного слоя колеблется от 0,2 (дер­ново-подзолистые) до 1,2 м (черноземы). Плодородный слон вывозится и складируется в специальных временных отвалах (буртах). Нанесение почвенного плодородного слоя на нарушен­ные земли производят не позднее одного года с момента окон­чания земляных работ.

Почва, как и вся земля в целом, охраняется законом. Зем­лепользователи обязаны эффективно и рационально использо­вать земельные богатства, повышать плодородие земельных угодий, не допускать порчу, загрязнение, засорение и истоще­ние земель.

Охрана и рациональное использование недр

Недра подлежат охране от истощения запасов полезных ископаемых и загрязнения. Необходимо также предупреждать вредное воздействие недр на окружающую среду при их ос­воении.

Согласно действующему законодательству для предотвра­щения экологического и экономического вреда недрам необ­ходимо:

• обеспечивать полное и комплексное геологическое изу­чение недр;

• соблюдать установленный порядок пользования недр и не допускать самовольное пользование недрами;

• наиболее полно извлекать из недр и рационально исполь­зовать запасы основных полезных ископаемых и попут­ных компонентов;

• не допускать вредного влияния работ, связанных с поль­зованием недрами, на сохранность запасов полезных ис­копаемых;

• охранять месторождения полезных ископаемых от зато­пления, обводнения, пожаров и др.;

• предупреждать самовольную и необоснованную застройку площадей залегания полезных ископаемых;

предотвращать загрязнение недр при подземном хране­нии нефти, газа и иных веществ, захоронении вредных веществ и отходов производства.Одним из основных принципов охраны окружающей среды является неистощительное использование природных ресурсов. Для предотвращения возможного их истощения и сохранения запасов недр очень важно соблюдать принцип наиболее полно­го извлечения из недр основных и попутных полезных иско­паемых. Подсчитано, что если повысить отдачу недр всего на 1%, можно дополнительно получить 9 млн т угля, около 9 млрд м³ газа, свыше 10 млн т нефти, около 3 млн т железной руды и других полезных ископаемых. Все это позволит сократить глубину и масштабы неоправданного проникновения в зем­ные недра, а следовательно, значительно уменьшить отходы горнодобывающих предприятий и оздоровить экологическую обстановку.

Одной из важных проблем, связанных с охраной и рацио­нальным использованием недр, является комплексное исполь­зование минерального сырья, включая проблему утилизации отходов.

Отходы при разработке недр бывают твердыми («пустые» горные породы, минеральная пыль), жидкими (шахтные, карь­ерные и сточные воды) и газообразными (газы, выделяемые из отвалов). Основные направления утилизации отходов и улуч­шения экологической обстановки — это использование их в ка­честве сырья, в промышленном и строительном производстве, в дорожном строительстве, для закладки выработанного про­странства и для производства удобрений. Жидкие отходы пос­ле соответствующей очистки используют для хозяйственно- питьевого водоснабжения, орошения и т. д., газообразные — для отопления и газоснабжения.

При пользовании недрами охраняют также земную поверх­ность, поверхностные и подземные воды, рекультивируют вы­работанные участки, предотвращают вредное воздействие на другие компоненты природной среды и качество окружающей среды в целом.

Рекультивация нарушенных территорий

Рекультивация — комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий и приведения земель­ных участков в безопасное состояние.

Нарушение территории происходит в основном при откры­той разработке месторождений полезных ископаемых, а также в процессе строительства. Нарушенные земли теряют первона­чальную ценность и отрицательно влияют на окружающую при­родную среду.

Объектами рекультивации являются:

— карьерные выемки, мульды оседания, провальные ворон­ки, терриконы, отвалы и другие карьерно-отвальные ком­плексы;

• земли, нарушенные при строительных работах;

• территории полигонов твердых отходов;

• земли, нарушенные в результате загрязнения их жидки­ми и газообразными отходами (нефтезагрязненные зем­ли, газогенные пустыни и др.).

Рекультивация (восстановление) осуществляется последо­вательно, по этапам. Различают техническую, биологическую и строительную рекультивацию.

Техническая рекультивация означает предварительную под­готовку нарушенных территорий для различных видов исполь­зования. В состав работ входят: планировка поверхности, сня­тие, транспортировка и нанесение плодородных почв на рекуль­тивируемые земли, формирование откосов выемок, подготов­ка участков для освоения и т. п.

На этапе технической рекультивации засыпают карьерные, строительные и другие выемки (рис. 20.12), в глубоких карье­рах устраивают водоемы, полностью или частично разбирают терриконы, отвалы, хвостохранилища, закладывают «пустыми» породами выработанные подземные пространства. После за­вершения процесса осадки поверхность земли выравнивают.

Биологическая рекультивация проводится после техниче­ской для создания растительного покрова на подготовленных участках. С ее помощью восстанавливают продуктивность на­рушенных земель, формируют зеленый ландшафт, создают ус­ловия для обитания животных, растений, микроорганизмов, ук­репляют насыпные грунты, предохраняя их от водной и ветро­вой эрозии, создают сенокосно-пастбищные угодья и т. д. Ра­боты по биологической рекультивации ведут на основе знания о развитии сукцессионных процессов.

При благоприятных условиях рекультивацию нарушенных земель осуществляют не по всем этапам, а выбирают какое- либо одно преимущественное направление рекультивации: во­дохозяйственное, рекреационное и др. (табл. 20.3). Например, на территориях, подверженных воздействию газо-дымовых выбросов от промышленных предприятий, рекомендуется сани­тарно-гигиеническое направление рекультивации с использо­ванием газоустойчивых растений.

Таблица 20.3 Основные направления рекультивации и виды последующего использования рекультивированных земель Направление рекультивации	Вид использования рекультивированных земель
Лесохозяйствен- ное	Лесопитомники, лесонасаждения общего хозяйственного и полезащитного направ­ления
Сельскохозяйст­венное	Сенокосы, пастбища, многолетние наса­ждения, пашни, садовые участки
Водохозяйствен­ное	Водоемы различного назначения, вклю­чая рыбоводческие
Рекреационное	Водоемы для оздоровительных целей, зоны отдыха, туристические базы и спор­тивные сооружения
Санитарно- гигиеническое	Насаждение газоустойчивых растений; участки, законсервированные или закреп­ленные техническими средствами
Строительное	Здания, сооружения и другие объекты промышленно-гражданского и иного на­значения. Размещение отвалов производ­ства

Очень сложно рекультивировать нефтезагрязненные земли, так как они имеют обедненную биоту и содержат канцерогенные углеводороды типа бенз(а)пирена. Для этого необходимы рых­ление и аэрация почвы; использование бактерий, деградирую­щих нефть; посев специально подобранных трав, и др.

При необходимости выполняют такж& строительный этап рекультивации, в ходе которого на подготовленных террито­риях возводят здания, сооружения и другие объекты.

Работы по рекультивации нарушенных территорий обеспе­чиваются нормативно-инструктивными материалами и ГОСТ. Например, действует ГОСТ 17.5.3.04-83. «Охрана природы. Зем­ли. Общие требования к рекультивации земель».

Сегодня уже нельзя ограничиваться только восстановлени­ем нарушенного массива, плодородия земель, созданием рас­тительного покрова, а важно восстанавливать и все другие ком­поненты природной среды. Необходима комплексная рекуль­тивация, а точнее, рекультивация природной среды (Сергеев и др., 1992).

Защита массивов горных пород

Стратегическая линия защиты и рационального использо­вания оползневых, селевых, закарстованных и других масси­вов горных пород может быть представлена следующим об­разом:

— не фетишизировать лозунг «Строить, не нарушая природ­ных равновесий». Невозможно законсервировать существую­щую природную обстановку и сделать ее неизменной. Нару­шение экологических равновесий и изменение среды неиз­бежны, однако не следует допускать вредных и опасных по своим последствиям нарушений;

• постепенно переходить от защиты отдельных участков и рай­онов к охране всего природного окружения;

• в районах со сложными природными условиями добиваться их улучшения путем рекультивации, создания искусствен­ных форм рельефа, борьбы с неблагоприятными геологиче­скими процессами. Весьма важно учитывать единство, взаи­мосвязь и взаимообусловленность антропогенных геологи­ческих процессов. Изменение одного процесса вызывает из­менение других. Изыскатель и проектировщик должны пред­видеть цепные экологические реакции;

• выгоднее и эффективнее предупреждать нежелательный про­цесс, что подчеркивает значимость профилактических меро­приятий;

• не применять таких мер борьбы, которые порождают новые нежелательные процессы и явления;

• охранять памятники природы (уникальные геологические раз­резы, геоморфологические элементы, карстовые пещеры и т. п.) (Рекомендации..., 1981).

Защита оползневых массивов. Эффективная защита ополз­невых участков от воздействия строительных работ заключает­ся в поддержании стабильного состояния склонов в течение все­го срока эксплуатации, заданного проектом. С этой целью ре­гулируют поверхностный сток посредством водоотводных ка­нав, телескопических лотков, ливневых коллекторов, произво­дят планировку склона, одерновывают оголенные откосы, осу­ществляют лесомелиоративные работы и т. п.

На оползневых склонах и там, где они возможны, запре­щаются строительство различных сооружений, сброс техниче­ских и хозяйственных вод, вырубка деревьев, неумеренный вы­пас скота, подрезка склона, устройство карьеров и других вы­емок, и т. п.

При необходимости выполняют активные инженерные ме­роприятия: 1) перераспределение массы горных пород на скло­не; 2) устраивают подпорные и анкерные сооружения; 3) искусственно улучшают свойства грунтов; 4) дренируют подземные воды, и др.

Защита селеопасных массивов. На селеопасных горных мас­сивах запрещается вырубка лесов, уничтожение кустарников, нарушение травянистого покрова. Недопустим сброс на скло­ны сточных вод, устройство оросительных каналов, накопле­ние отвалов горных пород при добыче полезных ископаемых и т. д. Необходимы лесонасаждение, регулирование поверхно­стного стока, сброс воды из ледниковых озер и другие приро­доохранные меры. В состав инженерных мероприятий входят селезадерживающие и селеулавливающие плотины, водосброс­ные каналы и др.

Защита закарстованных массивов. Природоохранные ме­роприятия должны быть направлены на снижение карстового процесса. Главное внимание уделяется поверхностному и под­земному стокам. С этой целью устраивают перехватывающие и водосборные канавы, производят тампонаж карстовых воро­нок, провалов, крупных трещин, облицовку обнаженных уча­стков. Предусматривают дренаж подземных вод. Ограничива­ют до минимума вскрышные земляные работы. Применяют агролесомелиорации.

Одним из важных направлений охраны закарстованных массивов является борьба с утечками агрессивных промыш­ленных сточных вод. Для предотвращения развития карсто­вых и суффозионных процессов при интенсивных откачках вод необходимо регулировать величину водоотбора.

Защита массивов горных пород от подтопления. Меро­приятия по борьбе с подтоплением подразделяют на профи­лактические (организация стока поверхностных вод, предупре­ждение утечек из водонесущих коммуникаций и др.) и защит­ные (дренаж, гидроизоляция).

Охрана массивов горных пород в зоне вечной мерзло­ты. Согласно действующим строительным нормам и пра­вилам в этих районах должны предусматриваться мероприя­тия для сохранения расчетного температурного режима по­род, а также для сохранения природных условий окружаю­щей среды.