Озеленение индустриальной пустыни

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.

Лесохозяйственная рекультивация земель активно осуществляется, например, в Эстонской ССР. В 1960 г. здесь начаты посадки леса на отвалах старых карьеров в сланцевом бассейне. В 1970 г. лесопосадками, главным образом сосной и лиственницей, было занято более 700 га. Ежегодный прирост деревьев в высоту составляет 60–70 см. Помимо сосны и лиственницы здесь успешно растут облепиха, береза, липа, ольха черная.

В объединении «Тулауголь» лесохозяйственная рекультивация проводится путем создания смешанных лесов, где главными породами являются сосна обыкновенная, лиственница сибирская, береза бородавчатая, тополь, желтая акация.

Среди многих причин, обусловливающих медленный рост растений на техногенных ландшафтах, основное место занимает очень низкое плодородие отдельных грунтосмесей, и прежде всего полное отсутствие азота. В связи с этим при лесохозяйственной рекультивации земель необходимо применять удобрения. Способствуют обогащению почвы азотом бобовые растения (люпин, донник). Кроме того, улучшить питательный режим лесных рекультивационных насаждений способны посадки ольхи черной и серой, а также белой акации. Наконец, ученые выделили штаммы азотфиксирующих бактерий, которые после размножения в специальных установках вносятся на выровненный бульдозером участок отвала. Благодаря этому приему удается интенсифицировать процесс накопления азота в почвах техногенных ландшафтов. Сразу же после внесения микроорганизмов высеваются семена трав, которые дают дружные всходы. Этот метод в настоящее время внедряется в угледобывающих районах Урала, Средней Азии и Казахстана.

Огромное количество микроорганизмов содержат бытовые и хозяйственные сточные воды. В связи с этим золоотвалы и хранилища отработанных пород предложено поливать этими водами. После каждого полива склоны безжизненных отвалов перепахивают. В результате этого здесь довольно быстро формируется плодородный слой.

Лесохозяйственная рекультивация осуществляется во многих странах мира. В США этому виду рекультивации отдается предпочтение при проведении буроугольных разработок. При этом особое внимание уделяется подбору ассортимента видов древесных растений.

Рекреационная рекультивация имеет целью превращение территорий промышленной пустыни в зоны отдыха трудящихся. Так, например, в г. Орджоникидзе Днепропетровской области карьеры и отвалы горнообогатительного комбината были превращены в зону отдыха. На площади 300 га здесь построили водный бассейн, пляжи, спортивный комплекс.

Особое внимание рекреационной рекультивации земель уделяется в Чехословакии. Здесь на месте отвалов создаются парки, лесопарки, зеленые зоны отдыха.

Огромные территории занимают золоотвалы тепловых электростанций. Стоит подуть ветру, и облака угольной пыли поднимаются в воздух. На каменноугольной золе и шлаках не растет никакая растительность. Ученые, однако, установили, что если золоотвалы тепловых электростанций покрыть тонким слоем почвы, толщиной 1–2 см, то здесь могут расти некоторые злаки и бобовые травы (овсяница красная, райграс пастбищный, клевер красный). Семена этих трав рекомендуется высевать в апреле в повышенной норме. Уже на третий год озелененные золоотвалы дают неплохие укосы.

Основная трудность рекультивации нарушенных земель заключается в чрезвычайном разнообразии их механического состава, слагающих пород, агрохимических показателей и возраста отвалов. В связи с этим в каждом отдельном случае требуется индивидуальный подход.

Одним из важнейших этапов рекультивации является подбор растений, пригодных для выращивания на тех или иных отвалах. Дело в том, что на многих отвалах могут расти не все растения, а только определенные, обладающие рядом специфических анатомо‑морфологических и физиолого‑биохимических признаков. Иногда даже приходится озеленять нарушенные земли сорными растениями, обладающими пониженными требованиями к условиям окружающей среды. Приживаясь на бесплодных грунтах, сорняки закрепляют их, способствуют формированию почвенного слоя.

Некоторые представители семейства плюмбаговых успешно произрастают там, где почвы содержат большое количество тяжелых металлов и других вредных веществ. Так, например, армерию Галлера (Armeria halleri) нередко можно встретить в странах Западной Европы на отвалах медных рудников. А вот армерия приморская (Armeria maritima) интенсивно размножилась на побережье Корнуэлла в Великобритании после получившей широкую известность катастрофы танкера «Торри Каньон». Спустя шесть лет после обработки залитых нефтью участков побережья очищающими веществами это растение более чем наполовину покрыло некоторые места. По всей видимости, эти виды растений могут быть использованы для озеленения терриконов и загрязненных морских побережий.

В ряде случаев выращивание на отвалах растений осложняется присутствием ядовитых для растений веществ. Но этой причине до посадки растений приходится осуществлять химическую мелиорацию. Так, например, пустые породы, содержащие большое количество сульфидов железа, при хранении на открытом воздухе начинают выделять серную кислоту и другие вредные для растений вещества. В связи с этим обычная рекультивация здесь невозможна. После долгих исследований ученые предложили, перед тем как насыпать на пустую породу слой почвы, вносить прослойку из извести с целью нейтрализации вредной серной кислоты. Для той же цели используются и другие приемы.

Площадь земель, нарушенных в результате добычи полезных ископаемых и деятельности предприятий, составляет в нашей стране почти 2 млн га. В настоящее время работы по рекультивации земель интенсивно проводятся в Донбассе, Кузбассе, на Урале, в Подмосковье, в Курской области, Эстонской ССР и в других местах. Темпы рекультивационных работ постоянно возрастают. Если за годы девятой пятилетки в народное хозяйство было возвращено 168 тыс. га, то в десятой пятилетке уже 545 тыс. га.

* * *

Приведенные выше материалы показывают, что в противовес тенденции к сокращению площади зеленых насаждений человек может сделать очень многое в деле увеличения зеленого наряда нашей планеты. Предположим, что в один прекрасный день люди всей Земли договорились бы между собой о проведении всемирного субботника по озеленению планеты. Пусть в ходе этого субботника каждый житель планеты посадит всего по одной яблоне. При средней плотности расположения деревьев яблоневый сад занял бы около 7 млн. га! И это всего только за один день.

Наша страна достигла больших успехов в деле ведения лесного хозяйства, освоения пустынь, озеленения городов, предприятий и дорог, в области рекультивации нарушенных земель. Эти успехи признаны во всем мире. Они являются результатом нашего социалистического строя и образа жизни. В настоящее время обострение экологической обстановки побуждает нас вести самую непримиримую борьбу с теми, кто без всякой на то необходимости наносит ущерб растительному покрову Земли.

Заключение

Загрязнение окружающей среды существенным образом изменяет условия существования человечества, ставит перед ним сложные проблемы, решение которых возможно лишь в том случае, если эти проблемы будут осознаны всеми членами человеческого общества. Каждый человек должен осознать свою личную ответственность за чистоту воздуха, воды и почвы, свою причастность к делу охраны природы.

Загрязняющие природную среду вещества оказывают токсическое действие на человека, животных, растения и полезные микроорганизмы. Результаты этого действия в полном объеме еще недостаточно осмыслены человечеством. Помимо видимого ущерба оно наносит весьма существенный скрытый вред, который проявляется в прогрессирующем возрастании определенных заболеваний человека и животных, в увеличении числа наследственных аномалий, в вырождении ценных сортов, в снижении продуктивности культурных и дикорастущих растений, в нарушении биоценотических связей в природе, которое в свою очередь ведет к оскудению флоры и фауны.

Борьба с загрязнением окружающей среды должна вестись как при помощи технических усовершенствований (создание высокоэффективных систем очистки, внедрение безотходных технологий и т. п.), так и путем активного привлечения растений.

Приведенные выше материалы показывают, что растения являются надежными индикаторами загрязненности природной среды различными токсическими веществами. На конкретных примерах мы имели возможность убедиться в том, что растительный мир служит важнейшим фактором естественной очистки воздуха, воды и почвы от ядовитых примесей. Токсические вещества поглощаются растениями и претерпевают в них различные превращения, в ходе которых возникают нетоксичные продукты. Масштабы естественного самоочищения природной среды с помощью растений в полной мере также еще не оценены человечеством. Микроорганизмы и растения поддерживают гомеостаз многих факторов в биосфере, что обеспечивает ее нормальное функционирование в современную эпоху.

Сказанное не оставляет сомнений в том, что необходимо всячески расширять площадь зеленых насаждений. Однако нередко происходит обратный процесс, который обусловлен ростом городов, строительством предприятий, автомобильных и железных дорог, аэродромов, газо‑ и нефтепроводов.

Но зеленая поверхность планеты уменьшается не только за счет этого. Она сокращается также в связи с вырубкой лесов, наступлением пустыни, загрязнением мирового океана нефтью и ядохимикатами, которое сопровождается отмиранием фитопланктона. Все это сказывается на способности атмосферы и гидросферы к самоочищению.

Радикальный выход из сложившейся ситуации заключается в принятии срочных мер по расширению площади зеленых насаждений во всех уголках земного шара. Уже сейчас во многих странах мира проводятся национальные кампании по посадке деревьев и лесоразведению. Страны некоторых регионов объединяют свои усилия в деле борьбы с наступлением пустыни. От того, сумеет ли человечество обуздать дезертификацию, зависит также и решение проблемы чистоты окружающей среды.

Необходимо активнее отвоевывать пространства и у «промышленной пустыни». Речь идет об интенсификации работ по рекультивации нарушенных земель. Важно озеленять горные склоны, побережья водоемов, дороги, любые, даже самые ничтожные клочки суши,

Особое внимание следует уделять озеленению городов и промышленных предприятий. Эта работа должна вестись на основе самых последних достижений в области изучения способности растений противостоять вредному влиянию фитотоксикантов, очищать природную среду от ядовитых примесей.

При озеленении территорий необходимо использовать быстрорастущие древесные породы, способные в ближайшее время оказать влияние на чистоту атмосферы. Весьма быстрыми темпами роста, а также повышенной устойчивостью к вредным примесям обладают тополя. В ряде стран мира (Франция, Чехословакия, Венгрия, Италия) тополя сажают в больших количествах для быстрого получения древесины. Через 20–30 лет после посадки тополей их древесина уже может быть использована для производственных надобностей. В связи с важностью тополиных лесопосадок в некоторых странах созданы научно‑исследовательские институты по изучению тополей, а при Организации объединенных наций – специальная международная комиссия по тополям.

Было бы, однако, печально, если бы улицы наших городов заполонили только тополя. Как уже отмечалось, необходимо шире использовать для озеленения хвойные породы, обладающие повышенными декоративными достоинствами, способностью очищать атмосферу городов даже при отрицательных температурах. Устойчивость хвойных растений к фитотоксикантам может быть повышена как путем выведения новых форм в результате скрещивания, так и путем отбора уже существующих устойчивых растений.

Особое внимание следует уделить озеленению лоджий и балконов, использованию в городах вертикального озеленения. Писатель Ю. М. Нагибин в «Московской книге» (М.: Моск. рабочий, 1985 г., с. 259–260) писал по этому поводу: «Удивительных эффектов добиваются сейчас в мире с помощью вьющихся растений, дикого винограда, плюща, вьюнка. Ими окутывают стены не только коттеджей, но и самых высоких домов. Проводятся городские конкурсы на лучшее украшение дома вьющимися растениями. Я не раз любовался удивительными многоцветными композициями из дикого винограда и плюща, превращающими самые заурядные дома в чудо».

Но дело не только в эстетической целесообразности использования для озеленения вьющихся и лазящих растений. Они успешно защищают жителей городов от шума, пыли и вредных газов.

При решении экологических проблем городских территорий следует исходить из концепции, рассматривающей город в качестве составной части природы. Современный уровень знаний позволяет человеку создавать среду обитания, где процессы самоочищения по интенсивности и качественному уровню соответствовали бы существующим в природе.

Необходимо активизировать исследования в области изучения механизмов устойчивости растительных организмов к фитотоксикантам, разработать действенные приемы защиты зеленых насаждений, произрастающих в зонах хронического влияния ядовитых веществ, а также в местах, подверженных периодическому воздействию высоких их концентраций.

Особую тревогу вызывает тот факт, что некоторые растения ныне находятся на грани исчезновения, стали чрезвычайно редкими, а то и вообще исчезли с лица Земли. Ученые полагают, что под угрозой исчезновения находится не менее 25 тыс. видов высших растений.

Некоторые люди наивно полагают, что исчезновение с лица Земли того или иного растения не имеет никакого значения. Это отнюдь не так. Человек лишь очень поверхностно изучил химический состав дикорастущих растений. Детальное их исследование может привести к тому, что они станут ценным источником получения лекарственных препаратов, витаминов, алкалоидов, гликозидов, дубильных веществ. Селекционеры довольно часто прибегают к использованию дикорастущих растений для получения гибридов, обладающих повышенной продуктивностью или устойчивостью к засухе, морозам, вредителям и болезням. Дикорастущие растения сообщают гибридам ценные свойства по той причине, что обладают соответствующими генами, включение которых в генотип гибрида может привести к созданию особо полезных форм растений.

Каждый вид растения создавался в течение длительного промежутка времени, в ходе которого вырабатывались его приспособления к тем или иным конкретным условиям. Потеря его – это удар по сбалансированной в течение многих тысячелетий системе растительных сообществ. Ведь в этих сообществах данный вид отнюдь не является бесполезным, ненужным. Он всегда – одно из звеньев сложной цепи, которая обеспечивает устойчивость сообщества, его возобновляемость и долговечность. Между тем только устойчивое растительное сообщество может успешно противостоять действию загрязнителей природной среды. Вот почему охрана растительных богатств, целостности биоценозов имеет чрезвычайно важное значение в поддержании постоянства состава окружающей человека среды.

В ходе эволюции растения выработали способность к синтезу разнообразных веществ, предохраняющих их от поражения бактериями, грибами, моллюсками, нематодами, клещами, насекомыми. Грозное химическое оружие успешно используется растениями в борьбе за место под солнцем с другими видами. Эти химические вещества растений с успехом могут быть использованы в качестве пестицидов (инсектицидов, акарицидов, фунгицидов, гербицидов). Их преимущество перед синтетическими ядохимикатами заключается в том, что они значительно менее токсичны для человека и полезных животных, не нарушают биоценотических связей в природе, быстро разрушаются и поэтому не накапливаются в биосфере. В то же время некоторые из них, например, упоминавшиеся выше пиретрины, достаточно эффективны. Неудивительно, что в последние годы во всем мире резко возрос интерес к пестицидам растительного происхождения. Широкое их применение приведет к сокращению использования синтетических ядохимикатов, к уменьшению загрязненности атмосферы, гидросферы и почвы этими вредными веществами.

Так давайте же еще более ценить каждое растение: и нежную травинку, и высокое дерево. Растения не только дают нам пищу, одежду, материал для строительства, они надежно стоят на страже нашего здоровья, охраняя постоянство состава и чистоту окружающей человека среды. Оберегая и умножая зеленые богатства, мы тем самым охраняем самих себя, свое здоровье и благополучие.