Усиливающийся пресс антропогенного воздействия на природную среду приводит к нарушению почвенного покрова, его деградации, один из видов которой связан с химическим загрязнением почв.
Восстановление нарушенных хозяйственной деятельностью человека почв, растительности и ландшафтов с использованием специальных технологий является задачей рекультивации.
Рекультивация почв — комплекс работ, направленных на восстановление почвенного покрова, продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных земель.
Рекультивация земель имеет обычно два этапа: технической и биологической рекультивации. Техническая рекультивация — этап, включающий подготовку земель для последующего целевого использования. К ней относятся планировка, формирование откосов, снятие, транспортирование и нанесение почв и плодородных пород, при необходимости коренная мелиорация, строительство дорог, специальных гидротехнических сооружений и т. д.
Биологическая рекультивация — этап работ, включающий комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, а также микробиологических технологий по восстановлению плодородия нарушенных земель.
Технологии восстановления почв стремительно развиваются. Требования к ним — снизить концентрацию загрязняющих веществ, удалить их полностью или частично. Рассмотрим различные методы восстановления загрязненных почв (Аренс и др., 1999; Методические указания…, 1996; Barker, 1988; Bradl, Xenidis, 2005; Mirsal, 2008).
Для обозначения комплекса мероприятий по восстановлению загрязненных почв, грунтовых и поверхностных вод (их очистке) существует специальный термин — ремедиация.
Методы восстановления загрязненных почв и вод можно разделить на три группы: а) методы пассивного восстановления состояния загрязненных почв; б) методы сдерживания распространения поллютантов и их изоляции; в) методы удаления или обезвреживания загрязняющих веществ.
Методы пассивного восстановления загрязненных почв направлены на сохранение естественных процессов (в первую очередь биологических), которые воздействуют на загрязняющие вещества в почве, ослабляя их негативное влияние на окружающую среду. Постепенное восстановление исходных параметров загрязненных почв может происходить непроизвольно за счет растительномикробной системы. Однако скорость этих процессов очень низкая. Метод требует регулярных мониторинговых наблюдений для контроля эффективности самовосстановления загрязненных почв.
Методы сдерживания распространения загрязняющих веществ и их изоляции. Для выполнения этой задачи применяют ряд технологий.
1. Создание физических барьеров для ограничения водной миграции загрязняющих веществ. В качестве барьеров может служить защитный слой, ограждающий территорию свалок, захоронений отходов для предотвращения выщелачивания из них загрязняющих веществ, ограничения их диффузии и поступления в грунтовые воды. Во избежание взаимодействия поллютантов с материалом барьеров их изготовляют из стойких материалов с учетом состава и свойств загрязняющих веществ. Барьеры чаще всего бывают неметаллические и готовятся из цемента, бентонита, асфальта или другого подобного материала.
2. Капсулирование загрязняющих веществ (эту технологию можно относить и к методам обезвреживания загрязняющих веществ, в перечне которых она будет также рассмотрена). Метод состоит в добавлении к отходам или загрязненным почвам препаратов, которые обеспечивают превращение загрязняющих веществ в форму, не способную к миграции. Путем инъекций к отходам или загрязненным почвам добавляют отвердители (стабилизаторы), которые способствуют полимеризации загрязняющих веществ и заключению их в своеобразную оболочку. Метод капсулирования отличается от метода создания физических барьеров тем, что при этом изолируется не территория от загрязняющих веществ, а само загрязняющее вещество.
Методы удаления или обезвреживания загрязняющих веществ.
Приведена современная система существующих технологий ремедиации (удаления или обезвреживания загрязняющих веществ), в которой выделяют методы биологической обработки (биоремедиации), физической и химической обработки, а также термической обработки, отверждения и стабилизации, которые по существу являются также методами физической обработки и в некоторых системах отдельно не выделяются.
Методы механической обработки включают технологии: а) экскавации («срезания») наиболее загрязненного поверхностного слоя почвы и его размещения на свалках для дальнейшей утилизации (секвестрование); б) разбавления-перемешивания загрязненного слоя с менее загрязненными подповерхностными слоями почвы посредством плантажной вспашки на глубину > 40 см; в) землевания — покрытия загрязненного поверхностного слоя «привозной» чистой почвой (Галиулин и др., 2009).
Методы удаления или обезвреживания загрязняющих веществ в зависимости от характера и масштаба загрязнения, а также специфики ремедиационных технологий почв проводят in situ (на месте) или ex situ в специальных реакторах (тенках).
Остановимся на принципах действия основных технических приемов ремедиации.