Лекция 8. Загрязнение почвы и методы восстановления почвы.
Рис 1. Наиболее часто встречающиеся загрязнители
На Рис.1 приведена диаграмма, показывающая распределение числа земельных участков (ось ординат), сильно загрязнённых особо опасными загрязнителями в США . Все эти участки входят в так называемый приоритетный список Агентства по Защите Окружающей Cреды (ЕРА), т.е. должны быть очищены в первую очередь. (Заметим, что разные загрязнители, указанные на этой диаграмме, могут иногда относиться к одним и тем же участкам).
Принятие решения о восстановлении загрязнённой территории, основанное на оценке рисков (угроз), является теперь нормой в большинстве стран ЕС. Два фактора определяют экономическую эффективность технологий восстановления загрязнённой почвы.
Первым фактором является законодательство об отходах, поскольку загрязнённая почва признаётся отходом, а также предписания, которые определяют судьбу загрязнённой почвы: в них оцениваются возможности её очистки, захоронения, утилизации её в качестве отхода или её повторное использование.
Второй фактор – это проектируемое использование восстановленной территории; и этот фактор оказывает сильнейшее влияние на её стоимость, а, следовательно, на выбор метода восстановления. Как правило, выбор технологии восстановления (очистки) земельного участка попадает в одну, а иногда в несколько следующих широких категорий:
Извлечение и герметизация отхода (загрязнённой земли). Применяют три способа обращения с извлечённой загрязнённой почвой:
отход вывозят на специальное место захоронения вне загрязнённого участка (off site), где его размещают в технически обустроенном полом пространстве;
производят захоронение отхода внутри полости, технически обустроенной на самой загрязнённой территории (on site), при этом, как правило, совмещают захоронение отхода и восстановление территории, на которой построена полость;
производят очистку загрязнённой земли путём распределения её по естественной поверхности почвы в виде холма или насыпи, укрытой подходящим образом и снабжённой необходимыми инженерными устройствами.
Инженерные системы. Физическая герметизация загрязнённого участка без выкапывания земли предназначена для предотвращения или ограничения миграции загрязнений, оставленных на месте (in situ) или выкопанных вместе с почвой экскаватором и герметизированных на специальной площадке для хранения за пределы этой площадки в окружающую среду. Эти методы включают строительство специальных барьеров под землёй; устройство закрывающих слоёв и систем накрывания выкопанной загрязнённой почвы на поверхности земли; строительство гидравлической герметизации отхода и системы «сбора – откачки» промывных вод.
Меры по реабилитации загрязнённого участка. Обычно эти меры возвращают некоторую рентабельность участку, загрязнение которого невозможно разрушить или герметизировать по техническим или экономическим причинам. Примеры подобной реабилитации включают выращивание травяного покрова, толерантного к загрязнениям, закрывание почвой или заменителем почвы, известкование и другие меры культивации участка.
Технологии, основанные на обработке загрязнителей, содержащихся в загрязнённом материале (почве, грунтовой воде), разрушают или удаляют их, или переводят в менее токсичные формы. Агентства по охране окружающей среды многих стран частично финансируют применение обрабатывающих технологий, поскольку они требуют значительно больших расходов на экологическое восстановление территории по сравнению с другими перечисленными выше технологиями. Добавленная природоохранная стоимость связана с затратами на разрушение загрязнителей, на их химическое (биохимическое) удаление или трансформацию в менее токсичные формы.
Методы, основанные на обработке загрязнений, можно описать следующим образом:
биологические процессы (Био): использование живых организмов;
химические процессы (Хим): разрушение, фиксирование или концентрирование
токсичных соединений с использованием одной или нескольких химических реакций;
физические процессы (Физ): отделение загрязнителей от почвенной матрицы путём
использования физических различий между почвой и загрязнителем (например, летучести загрязнителя) или различий между загрязнёнными и незагрязнёнными почвенными частицами (например, их плотностей);
отверждение и стабилизация (S/S): процессы иммобилизации загрязнений в физических и химических процессах (процессы отверждения – это процессы, которые превращают загрязнённые материалы в затвердевшую массу; процессы стабилизации – это процессы, превращающие химическую форму загрязнителя в менее доступную для растений) ;
термические методы: в них используют процессы, протекающие при повышенных
температурах.
Методы ex situ (весьма многочисленные) применяют к извлечённой почве и/или к извлечённой грунтовой воде. Эту извлечённую почву (или воду) можно обрабатывать на месте или вне очищаемой территории. После очистки почва может быть возвращена на место, откуда её извлекли, а очищенная вода закачана в бассейн или в скважину для пополнения запасов грунтовой воды. Иногда, в случае очень сильного загрязнения, почва признают отходом и размещают на специально оборудованной «свалке» (английское название landfill).
Если же очистку загрязнённого участка производят прямо на месте с минимальными земляными работами и без извлечения загрязнённой почвы, что позволяет продолжать хозяйственную деятельность на этой территории, то говорят, что производят очистку на месте (in situ). Технологии очистки территории in situ также многочисленны и выбор определяется видом загрязнений, геологией участка и другими факторами.
Движущие силы любого проекта восстановления земли и требуемые показатели целей восстановления
Заметим, что обычно работы по восстановлению, утилизации, перестройке и повторному использованию земельного участка инициируются по следующим причинам:
Защита здоровья людей и окружающей среды. В большинстве стран законодательство требует восстанавливать земли, которые создают значительные угрозы здоровью людей или другим объектам окружающей среды, неизбежно «получающим» эти загрязнения, например, грунтовой воде или поверхностным водам. Загрязнение может быть «историческим», образовавшимся в далёком прошлом, или образоваться от недавнего разлива опасных веществ, используемых в каком-либо промышленном производстве, или во время их транспортировки. Важнейшим фактором, побуждающим к созданию проектов восстановления загрязнённых земель во многих странах, является защита грунтовой воды.
Необходимость произвести преобразования некоторой территории. Восстановление ранее использованной земли, как правило, производят на строго коммерческих основах, то есть с намерением получить прибыль, но иногда приводят в действие политические инструменты, например, чтобы поддержать возрождение некоторой территории или региона; и/или чтобы поддержать концепцию преобразования территорий, лишённых растительности.
Решение проблемы заселения восстанавливаемых земель. В некоторых случаях работа по восстановлению территории должна быть существенно модифицирована, если планируется новое развитие этой территории.
Ограничение возможности возникновения потенциальных задолженностей (исков). Восстановление следует производить, если инвестиции увеличат потенциальную стоимость земли. Собственники загрязнённой земли осознают, что эта территория может потенциально воздействовать на окружающую среду нежелательным образом. Это делает территорию уязвимой для действий третьей стороны (предъявление исков).
Управление рисками
Во многих странах для «управления» (management) загрязнёнными территориями был принят подход, основанный на оценке рисков . Оценка рисков (угроз), связанных с загрязнением земли, и управление ими включают три главных компонента:
источник загрязнения (например, почвы, уже загрязнённые токсичным металлом, протекающая ёмкость с хранящейся в ней нефтью и т.п.);
рецептор (т.е. тот объект окружающей среды, на который загрязнение окажет неблагоприятное воздействие, например, население, грунтовая вода, экосистемы и другое);
направление распространения (путь, по которому рецептор вступил в контакт с загрязняющими веществами).
Взаимосвязи загрязнителя (см. Рис. 2) существуют, если в наличии имеются все три элемента. Необходимо оценить вероятность образования этих взаимосвязей. Оценка риска включает характеристику этих взаимозависимостей, и обычно содержит: схематическое изображение источника загрязнений, схему измерений и моделирование судьбы и процессов переноса загрязнения по путям распространения, а также оценку его возможного воздействия на рецептор и на его поведение. Рассмотрение образующихся рисков обязано принимать в расчёт не только существующую ситуацию, но также вероятность любых изменений во взаимосвязях в будущем. Управление рисками в некоторой технологии восстановления окружающей среды состоит в уничтожении источника загрязнения и/или в управлении передвижением загрязнителя по путям распространения.
