СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НА УЧАСТКАХ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ Российский патент 2018 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано для диагностики состояния нарушенных земель в районах освоения газовых и нефтяных месторождений Крайнего Севера после проведения их рекультивации.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является методика оценки целесообразности и эффективности рекультивации загрязненных мазутом почв по биологическим показателям, которая заключается в сравнении интегральных показателей биологического состояния почвы (ИПБС) для загрязненной и незагрязненной почв, а также почвы до и после рекультивации. В упомянутой методике отбирали пробы незагрязненной (фоновой) и загрязненной мазутом почвы. В обоих образцах почвы определяли четыре биологических показателя: активность катал азы и дегидрогеназы, обилие бактерий p. Azotobacter и всхожесть редиса. На их основе рассчитывали ИПБС почвы. Для этого значение каждого из четырех показателей в незагрязненной почве принимали за 100%, а значения в загрязненной почве выражали в процентах от 100. Затем определяли среднее значение четырех показателей в загрязненной почве. Полученное значение ИПБС было выражено в процентах к фону (к 100%) (см. журнал «Инженерный вестник Дона», №3, 2013, авторы Колесников С.И. и др., Издательство: Северо-Кавказский научный центр высшей школы федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования Южный федеральный университет (Ростов-на-Дону).

Недостатком указанного выше технического решения является то, что при проведении оценки рекультивации используют только биологические показатели, что не дает объективной картины о состоянии почвы и не позволяет произвести достаточно точную и достоверную оценку загрязнения почв после проведения рекультивации.

Задачей заявленного изобретения является создание способа, позволяющего осуществить комплексную оценку проведения рекультивации.

Техническим результатом заявленного способа контроля проведения рекультивации на участках нарушенных земель является повышение точности и достоверности оценки загрязнения почв после проведения рекультивации, за счет проведения комплексных исследований почв с определением химического состава почв и геоботанических, экологических и биологических показателей.

Технический результат достигается тем, что в способе контроля проведения рекультивации на участках нарушенных земель, в котором на рекультивированном участке и незагрязненном фоновом участке производят отбор проб почвы и проводят химический анализ отобранных проб с определением в них следующих химических показателей: кислотность, содержание химических веществ, а именно: нитратов, бенз(а)пирена, кобальта, свинца, цинка, меди, никеля, хрома трехвалентного, мышьяка, марганца, ванадия, фтора, кадмия, хлорида калия, сурьмы, ртути, фосфора, азота общего и нефтепродуктов и суммарный показатель химического загрязнения почвы, при этом химические показатели ранжируют по пятибалльной шкале, где 5 баллов - очень низкое значение показателя, ниже значения его предельно допустимой концентрации (ПДК), 4 балла - низкое значение показателя, превышает фоновое, но ниже ПДК, 3 балла - среднее значение показателя равное ПДК, 2 балла - высокое значение показателя, которое превышает ПДК по общесанитарному и миграционному показателю, но ниже допустимого уровня по транслокационному показателю, а 1 балл - очень высокое значение показателя, превышающее ПДК по общесанитарному, миграционному и транслокационному показателям, далее производят определение суммарной оценки химических показателей C_x путем сложения баллов всех химических показателей между собой, причем при упомянутом сложении удваивают значение балла суммарного показателя химического загрязнения почвы, также на рекультивированном участке и незагрязненном фоновом участке проводят геоботанические исследования путем определения следующих геоботанических показателей: проективное покрытие растений, средняя высота растительных побегов, суммарная доля жизнеспособных растений из числа всех видов, суммарная биомасса растений, прирост растительной биомассы по сравнению с предыдущем годом, ежегодный прирост растительности в процентах от биомассы, процент полностью восстановленных земель от общей площади рекультивированного участка, при этом геоботанические показатели ранжируются по пятибалльной шкале, где 5 баллов - очень высокое значение показателя, соответствующее значению показателя на фоновом участке или выше его, 4 балла - высокое значение показателя, ниже чем на фоновом участке, но биологическая продуктивность - в допустимых пределах, 3 балла - среднее значение показателя, при котором биологическая продуктивность больше естественной, биомасса начинает снижаться, 2 балла - низкое значение показателя, сохраняется естественный характер экосистемы, биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена, 1 балл - очень низкое значение показателя, при котором биомасса стремится к нулю, определяют с учетом упомянутых геоботанических показателей прогнозируемый период полного восстановления растительного покрова на рекультивируемом участке П_в (год), который определяется как отношение разности целевой биомассы на рекультивируемом участке А'_в (кг/га) и текущей биомассы на рекультивируемом участке А_в (кг/га) к периоду восстановления биомассы на рекультивируемом участке Р_в (кг/га×год) и ранжируется также по пятибалльной шкале, где 5 баллов - очень низкое значение, при восстановлении менее чем за 2 года, 4 балла - низкое значение, при восстановлении за 2-2,9 лет, 3 балла, среднее значение при восстановлении за 3- 3,9 лет, 2 балла - высокое значение, при восстановлении за 4-5,9 лет, а 1 балл - очень высокое значение, при восстановлении растительного покрова более чем за 6 лет, после чего рассчитывают суммарную балльную оценку состояния биомассы и биологической продуктивности экосистемы С_г путем сложения баллов всех геоботанических показателей между собой и с удвоенным баллом прогнозируемого периода полного восстановления растительного покрова на нарушенных и загрязненных землях, далее на рекультивированном участке и незагрязненном фоновом участке проводят экологические исследования с определением следующих экологических показателей: глубина преобразования многолетнемерзлых пород (м), динамика деградации (преобразования) многолетнемерзлых пород (%/год), процент пораженности участков водно-эрозионными процессами (%), процент территории участка, подверженного подтоплению (%), процент пораженности участка термокарстовыми процессами (%), суммарный процент территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) (%) и общая динамика территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) (%/год), экологические показатели, ранжируют по пятибалльной шкале, в которой 5 баллов - очень низкое значение показателя, при котором процент территории, подверженной влиянию опасных природных процессов стремится к нулю, 4 балла - низкое значение показателя, при котором практически отсутствуют опасные природные процессы на основной территории, 3 балла - среднее значение показателя, при котором наблюдается незначительная активность проявления опасных природных процессов на небольшой части территории, 2 балла - высокое значение показателя, при котором наблюдается повышенная активность проявления опасных природных процессов на значительной части территории, 1 балл - очень высокое значение показателя, при котором наблюдается высокая активность опасных природных процессов практически на всей территории, определяют коэффициент экологической устойчивости экосистемы как соотношение суммарной площади территории, не подверженной влиянию опасных природных процессов к суммарной площади территории подверженной влиянию опасных природных процессов воздействия, который ранжируется при значении менее 0,5 - 1 балл очень низкий показатель, при значении 0,5-0,9 - 2 балла (низкий показатель), при значении 1-2,9 - 3 балла (средний показатель), при значении 3-4,9 - 4 балла (высокий показатель), при значении более 5-5 баллов (очень высокий показатель), после чего определяют суммарную балльную оценку экологического состояния участка рекультивации С_э путем сложения суммы баллов всех экологических показателей между собой с удвоенным баллом коэффициента экологической устойчивости экосистемы участка, также на рекультивированном участке и незагрязненном фоновом участке проводят биологические исследования с определением биологических показателей, при этом определяют первую группу биологических показателей: восстановление численности мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов, динамика восстановления численности мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов, которые ранжируется по пятибалльной шкале, где: 5 баллов - очень высокое значение показателя, соответствующее значению показателя на фоновом участке или выше его, 4 балла - высокое значение показателя, ниже, чем на фоновом участке, но биологическая продуктивность - в допустимых пределах, 3 балла - среднее значение показателя, при котором биологическая продуктивность больше естественной, биомасса начинает снижаться, 2 балла - низкое значение показателя, сохраняется естественный характер экосистемы, биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена, 1 балл - очень низкое значение показателя, при котором биомасса стремится к нулю и вторую группу биологических показателей: прогнозируемый период полного восстановления численности мелких млекопитающих, прогнозируемый период полного восстановления численности почвенных микроорганизмов и прогнозируемый период полного восстановления биоценоза на рекультивируемом участке, которые ранжируется по такой же пятибалльной шкале как и первая группа, но минимальный 1 балл присваивается очень высокому значению показателя, соответствующему значению показателя на фоновом участке или выше его, а максимальные 5 баллов - очень низкому значению показателя, при котором биомасса стремится к нулю, после чего рассчитывают суммарную балльную оценку экологического состояния участка рекультивации С_б путем сложения баллов всех биологических показателей между собой, причем при упомянутом сложении удваивают значение балла прогнозируемого периода полного восстановления биоценоза на рекультивируемом участке, далее определяют интегральную оценку восстановления рекультивированного участка С_и по формуле: , по значению С_и определяют состояние рекультивированного участка по отношению к фоновому участку, при этом если значение С_и <99, то констатируют очень низкий результат рекультивации, при значении С_и от 100 до 149 низкий результат рекультивации, при значении С_и от 150 до 199 средний результат рекультивации, при зачении С_и от 200 до 249 высокий результат рекультивации и при значении С_и > 250 очень высокий результат рекультивации.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется таблицами.

В таблице 1 приведены значения химических показателей и их оценка по пятибалльной шкале.

В таблице 2 приведены значения геоботанических показателей и их оценка по пятибалльной шкале.

В таблице 3 приведены значения экологических показателей и их оценка по пятибалльной шкале.

В таблице 4 приведены значения биологических показателей и их оценка по пятибалльной шкале.

Способ контроля проведения рекультивации на участках нарушенных земель осуществляют следующим образом.

Каждый год в начале и в конце вегетационного сезона проводят комплексное исследование рекультивированного участка и незагрязненного фонового участка с определением интегральной оценки качества восстановления С_и почвенно-растительного покрова. Комплексное исследование участков производят путем проведения химического анализа почв и проведения геоботанических, экологических и биологических исследований. Исследования проводят вплоть до полного восстановления природно-ресурсного потенциала рекультивированного участка.

Химический анализ проводят путем отбора проб почвы на рекультивированном и на фоновом участке с определением в отобранных пробах химических показателей (см. таблицу 1).

Определение химических показателей в отобранных образцах почвы проводится в аккредитованных лабораториях с применением сертифицированных методик и средств измерений. Отбор проб почв осуществляется на рекультивированном участке и на прилегающем фоновом, естественного сложения. Пробы отбирают с условием, чтобы в каждом случае проба являлась типичной для данной точки отбора.

В точках, намеченных для отбора образцов, предварительно удаляют остатки растительности. Объединенную (смешанную) пробу составляют из точечных проб, масса которых должна быть примерно одинаковой и не превышать 200 г. При отборе почвы буром объединенная проба составляется из 20-40 уколов (единичных заборов, произведенных через равные отрезки по диагонали пробной площадки). При отборе почв лопатой точки отбора располагают по «конверту» (четыре точки в углах площадки и одна в центре). Вокруг каждой из пяти точек делают еще по четыре прикопки. Точечные пробы ссыпают на полиэтиленовую пленку, тщательно перемешивают и отбирают объединенную пробу.

При необходимости хранения проб почвы более месяца применяют консервацию. Почву пересыпают в кристаллизатор, заливают 3% раствором формалина, приготовленном на изотоническом 0,85% растворе хлористого натрия, или 3% раствором соляной кислоты, а затем помещают в холодильник.

Определяют в пробах следующие химические показатели: кислотность почвы, содержание химических веществ в почве и суммарный показатель химического загрязнения почвенного покрова.

Пробы подвергают химическому анализу с определением содержания в них следующих химических веществ: нитратов (по NO₃), бенз(а)пирена, кобальта, свинца (подвижная форма), цинка, меди, никеля, хрома трехвалентного (подвижная форма), мышьяка, марганца, ванадия, фтора (водорастворимая форма), кадмия, хлорида калия, сурьмы, ртути, фосфора, азота общего и нефтепродуктов.

Суммарный показатель загрязнения почвенного покрова (Z_c) - представляет собой сумму коэффициентов концентрации (K_c) токсикантов (загрязнителей) I, II и III классов токсикологической опасности по отношению к фоновым значениям. Он рассчитывается по формуле:

где K_c - коэффициент концентрации i-го химического элемента, n - число, равное количеству элементов, входящих в геохимическую ассоциацию.

Коэффициент концентрации (K_c) рассчитывается по формуле:

где: C_i - фактическое содержание элемента; С_фон. - геохимический фон.

Фоновое содержание вещества в почве - это содержание вещества в почве, соответствующее ее природному составу.

Химические показатели ранжируются по пятибалльной шкале, где 5 баллов - очень низкое значение показателя, ниже значения его предельно допустимой концентрации (ПДК), 4 балла - низкое значение показателя, превышает фоновое, но ниже ПДК, 3 балла - среднее значение показателя равное ПДК, 2 балла - высокое значение показателя, которое превышает ПДК по общесанитарному и миграционному показателю, но ниже допустимого уровня по транслокационному показателю, а 1 балл - очень высокое значение показателя, превышающее ПДК по общесанитарному, миграционному и транслокационному показателям.

Общесанитарный показатель вредности почв характеризует влияние загрязняющего вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность, в том числе степень воздействия на почвенные микроорганизмы.

Миграционный водный показатель вредности характеризует способность токсичных веществ переходить из почвы в грунтовые воды и водоисточники.

Транслокационный показатель вредности характеризует способность токсичных веществ переходить из почвы в растение.

Далее производят определение суммарной оценки химических показателей С_х путем сложения баллов всех химических показателей между собой, причем при упомянутом сложении удваивают значение балла суммарного показателя химического загрязнения.

Проводят геоботанические исследования с определением геоботанических показателей (см. таблицу 2).

Геоботанические исследования проводят путем определения следующих геоботанических показателей: проективное покрытие растений, средняя высота растительных побегов, суммарная доля жизнеспособных растений из числа всех видов, суммарная биомасса растений, прирост растительной биомассы по сравнению с предыдущим годом, ежегодный прирост растительности в процентах от биомассы, процент полностью восстановленных за истекший год земель от общей площади рекультивированного участка.

Для проведения геоботанических исследований на участке площадью 100 м² проводят в среднем 5 измерений. Для определения проективного покрытия растений определяют количество растений при помощи сетки Раменского на площадке 1 м². Проективное покрытие - показатель, определяющий относительную площадь проекции отдельных видов или их групп, ярусов и т.д. фитоценоза на поверхность почвы. Сетка Раменского представляет собой небольшую пластинку, в которой вырезано прямоугольное отверстие размером 2×5 или 3×7,5 см. Отверстие делят на 10 квадратных клеток по 1 или 1,5 см² каждая. Затем рассматривают травостой через этот прибор и мысленно группируют участки, покрытые растениями, к одному концу сеточки, а непокрытые - к другому, определяя, сколько ячеек занимает покрытая площадь. Повторяя такую процедуру несколько раз, можно добиться достаточной для целей исследования точности определения проективного покрытия.

Суммарную биомассу наземных растений определяют следующим способом: скашиванием и выкапыванием растений с корневой системой с последующей засушкой и взвешиванием на специальных точных весах.

Для оценки доли жизнеспособных растений из числа всех видов, определяют: количество отмирающих, поврежденных или ослабленных растений, число жизнеспособных растений без признаков отмирания, а также определяют состояние напочвенного покрова (присутствует или отсутствует без признаков самовосстановления).

Если оцениваемый участок сильно дифференцирован по элементам рельефа (овраги, уклоны, холмы и т.д.), то количество повторных измерений должно быть достаточным для учета разнообразия рельефа.

Геоботанические исследования по всем параметрам проводятся единовременно.

Геоботанические показатели ранжируются по пятибалльной шкале, где 5 баллов - очень высокое значение показателя, соответствующее значению показателя на фоновом участке или выше его, 4 балла - высокое значение показателя, ниже чем на фоновом участке, но биологическая продуктивность - в допустимых пределах, 3 балла - среднее значение показателя, при котором биологическая продуктивность больше естественной, биомасса начинает снижаться, 2 балла - низкое значение показателя, сохраняется естественный характер экосистемы, биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена, 1 балл - очень низкое значение показателя, при котором биомасса стремится к нулю.

Определяют с учетом упомянутых геоботанических показателей прогнозируемый период полного восстановления растительного покрова на рекультивируемом участке, который ранжируется также по пятибалльной шкале, где 5 баллов - очень низкое значение, при восстановлении менее чем за 2 года, 4 балла - низкое значение, при восстановлении за 2-2,9 лет, 3 балла - среднее значение, при восстановлении за 3- 3,9 лет, 2 балла - высокое значение, при восстановлении за 4-5,9 лет, а 1 балл - очень высокое значение, при восстановлении растительного покрова более чем за 6 лет.

Прогнозируемый период полного восстановления растительного покрова на рекультивируемом участке определяется следующим образом:

где: П_в - прогнозируемый период полного восстановления растительного покрова на рекультивируемом участке (год);

А'_в - целевая биомасса на рекультивируемом участке (кг/га);

А_в - текущая биомасса на рекультивируемом участке (кг/га);

Р_в - период восстановления биомассы на рекультивируемом участке (кг/га×год).

После этого рассчитывают суммарную балльную оценку состояния биомассы и биологической продуктивности экосистемы С_г путем сложения баллов всех геоботанических показателей между собой и с удвоенным баллом прогнозируемого периода полного восстановления растительного покрова на нарушенных и загрязненных землях.

Проводят экологические исследования с определением экологических показателей (см. таблицу 3). Измерение этих показателей осуществляется в полевых условиях в летний период года с последующей статистической обработкой данных о текущей экологической обстановки: наличие очагов развития опасных природных процессов и явлений, участков подтопления, деградации многолетнемерзлых пород (ММП) и т.д.

Экологические исследования проводят путем определения следующих экологических показателей: глубина преобразования многолетнемерзлых пород (м), динамика деградации (преобразования) многолетнемерзлых пород (%/год), процент пораженности участков водно-эрозионными процессами (%), процент территории участка, подверженного подтоплению (%), процент пораженности участка термокарстовыми процессами (%), суммарный процент территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) (%) и общая динамика территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) (%/год).

Экологические показатели, ранжируют по пятибалльной шкале, в которой 5 баллов - очень низкое значение показателя, при котором процент территории, подверженной влиянию опасных природных процессов стремится к нулю, 4 балла - низкое значение показателя, при котором практически отсутствуют опасные природные процессы на основной территории, 3 балла - среднее значение показателя, при котором наблюдается незначительная активность проявления опасных природных процессов на небольшой части территории, 2 балла - высокое значение показателя, при котором наблюдается повышенная активность проявления опасных природных процессов на значительной части территории, 1 балл - очень высокое значение показателя, при котором наблюдается высокая активность опасных природных процессов практически на всей территории.

С учетом всех упомянутых экологических показателей определяют коэффициент экологической устойчивости экосистемы участка (К_эуст), который ранжируется при значении менее 0,5 - 1 балл (очень низкий показатель), при значении 0,5-0,9 - 2 балла (низкий показатель), при значении 1-2,9 - 3 балла (средний показатель), при значении 3-4,9 - 4 балла (высокий показатель), при значении более 5 - 5 баллов (очень высокий показатель).

К_эуст определяют как соотношение суммарной площади территории, не подверженной влиянию опасных природных процессов к суммарной площади территории подверженной влиянию опасных природных процессов воздействия:

где: S_H - суммарная площадь территории, не подверженной влиянию опасных природных процессов (га);

S_ОП - суммарная площадь территории, подверженной влиянию опасных природных процессов (га).

После этого рассчитывают суммарную балльную оценку экологического состояния участка рекультивации С_э путем сложения суммы баллов всех экологических показателей между собой с удвоенным баллом коэффициента экологической устойчивости экосистемы участка.

Биологические исследования проводят с определением биологических показателей (см. таблицу 4).

Биологические исследования проводят в полевых условиях в летний период года с последующей статистической обработкой данных о численности и динамики мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов.

Для вылова мелких млекопитающих живыми применяют разного рода живоловки (сетчатые или ящичного типа), либо сооружают ловчие канавки или заборчики с вкопанными цилиндрами или конусами (последние менее трудоемки в установке). При использовании этого метода для определения численности мелких животных служит число особей, пойманных в среднем за 10 дней проведения отлова.

Определяют первую группу биологических показателей, а именно: восстановление численности мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов, динамика восстановления численности мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов, которые ранжируется по пятибалльной шкале, где: 5 баллов - очень высокое значение показателя, соответствующее значению показателя на фоновом участке или выше его, 4 балла - высокое значение показателя, ниже, чем на фоновом участке, но биологическая продуктивность - в допустимых пределах, 3 балла - среднее значение показателя, при котором биологическая продуктивность больше естественной, биомасса начинает снижаться, 2 балла - низкое значение показателя, сохраняется естественный характер экосистемы, биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена, 1 балл - очень низкое значение показателя, при котором биомасса стремится к нулю.

Определяют вторую группу биологических показателей, а именно: прогнозируемый период полного восстановления численности мелких млекопитающих, ожидаемый период полного восстановления численности почвенных микроорганизмов и прогнозируемый период полного восстановления биоценоза на рекультивируемом участке, которые ранжируется также как и первая группа по такой же пятибалльной шкале, но минимальный 1 балл присваивается очень высокому значению показателя, соответствующему значению показателя на фоновом участке или выше его, а максимальные 5 баллов - очень низкому значению показателя, при котором биомасса стремится к нулю, при этом 2 балла - высокое значение показателя, ниже, чем на фоновом участке, но биологическая продуктивность - в допустимых пределах, 3 балла - среднее значение показателя, при котором биологическая продуктивность больше естественной, биомасса начинает снижаться, 4 балла - низкое значение показателя, сохраняется естественный характер экосистемы, биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена.

Прогнозируемый период полного восстановления численности мелких млекопитающих определяют следующим образом:

где: П_мл - прогнозируемый период полного восстановления мелких млекопитающих на рекультивируемом участке (год);

Ч'_мл - ожидаемая численность мелких млекопитающих на рекультивируемом участке (особей/га);

Ч_мл - текущая численность мелких млекопитающих на рекультивируемом участке (особей/га);

Р_мл - период восстановления популяции мелких млекопитающих на рекультивируемом участке (особей/га×год).

Прогнозируемый период полного восстановления численности почвенных микроорганизмов определяют следующим образом:

где: П_мо - прогнозируемый период полного восстановления численности почвенных микроорганизмов участке (год);

Ч'_мо - ожидаемая численность почвенных микроорганизмов на рекультивируемом участке (особей/га);

Ч_мо - текущая численность почвенных микроорганизмов на рекультивируемом участке (особей/га);

Р_мо - период восстановления численности почвенных микроорганизмов на рекультивируемом участке (особей/га×год).

Прогнозируемый период полного восстановления биоценоза на рекультивируемом участке определяют следующим образом:

где: П_биоц - прогнозируемый период полного восстановления биоценоза (год);

С'_биоц - ожидаемый биоценотический уровень организации биологического сообщества на рекультивируемом участке (%);

С_биоц - текущий биоценотический уровень организации биологического сообщества на рекультивируемом участке (%);

Р_биоц - период восстановления биоценоза на рекультивируемом участке (%× год).

После чего рассчитывают суммарную балльную оценку экологического состояния участка рекультивации С_б путем сложения баллов всех биологических показателей между собой, причем при упомянутом сложении удваивают значение балла ожидаемого периода полного восстановления биоценоза на рекультивируемом участке.

Полученные значения показателей умножают на весовые коэффициенты, рассчитанные экспертным путем: весовой коэффициент группы химических показателей - 1, весовой коэффициент группы геоботанических показателей - 1,5, весовой коэффициент группы экологических показателей - 1, весовой коэффициент группы биологических показателей - 2.

Далее определяют интегральную оценку восстановления рекультивированного участка С_и, путем сложения всех по формуле: .

В результате статистической обработки фактического материала, полученного в результате проведения полевых исследований получаем результирующую оценку текущего состояния рекультивируемых участков по отношению к местным природным условиям:

- группа «очень низкий результат рекультивации» имеет результирующую оценку < 99;

- группа «низкий результат рекультивации» имеет результирующую оценку от 100 до 149;

- группа «средний результат рекультивации» имеет результирующую оценку от 150 до 199;

- группа «высокий результат рекультивации» имеет результирующую оценку от 200 до 249;

- группа «очень высокий результат рекультивации» имеет результирующую оценку > 250.

Пример осуществления способа контроля проведения рекультивации на участках нарушенных земель.

Выполним оценку восстановления природно-ресурсного потенциала рекультивированного участка на полуострове Ямал.

На второй год после проведения рекультивации нарушенного участка земли в начале вегетационного сезона отобрали пробы почвы на рекультивированном участке и на фоновом не загрязненном участке с таким же типом почвы.

Определяем химические показатели на рекультивированном участке:

- актуальная (активная) кислотность почвы > рН 5,1 (очень высокий) 1 балл;

- содержание нитратов (по NO₃) < 80 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание бенз(а)пирена < 0,005 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание кобальта < 1 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание свинца (подвижная форма) - < 2 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание цинка < 16 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание меди < 1 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание никеля < 1 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание хрома трехвалентного (подвижная форма) < 2 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание мышьяка < 0,5 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание марганца < 1000 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание ванадия < 100 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание фтора (водорастворимая форма) < 5 мг/кг (очень низкий) -5 баллов;

- содержание кадмия 0,05-0,19 мг/кг (низкий) - 4 баллов;

- содержание хлорида калия < 160 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание сурьмы 2-3,9 мг/кг (низкий) - 4 баллов;

- содержание ртути < 1,5 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание фосфора > 50 мг/кг (очень высокий) - 1 баллов;

- содержание азота общего < 0,5 мг/100 г (очень низкий) - 5 баллов;

- содержание нефтепродуктов < 1000 мг/кг (очень низкий) - 5 баллов;

- суммарный показатель химического загрязнения почвы (Zn) < 10 (очень низкий) - 5 баллов.

Суммарная балльная оценка: , где: - сумма значений первых двадцати показателей, - удвоенное значение двадцать первого показателя (суммарного показателя химического загрязнения почвы).

Определяем геоботанические показатели на рекультивированном участке:

- проективное покрытие растений > 80% (очень высокий) - 5 баллов;

- средняя высота растительных побегов 10-11,9 см (высокий) 4 балла;

- суммарная доля жизнеспособных растений из числа всех видов 60-79% (высокий) - 4 балла;

- суммарная биомасса растений на рекультивируемом участке - 3-4,9 т/га (высокий)- 4 балла;

- ежегодный прирост растительной биомассы 0,5-0,9 т/га/год (высокий) - 4 балла;

- ежегодный прирост растительности 9-11,9% от биомассы (высокий) - 4 балла;

- процент полностью восстановленных земель > 70% от общей площади участка рекультивации (очень высокий) - 5 баллов;

- прогнозируемый период полного восстановления растительного покрова на нарушенных и загрязненных землях (временной лаг) - 2-2,9 лет (низкий) - 4 балла.

Суммарная балльная оценка: , где: - сумма значений первых семи показателей, - удвоенное значение восьмого показателя прогнозируемого периода полного восстановления растительного покрова на нарушенных и загрязненных землях (временной лаг).

Определяем экологические показатели на рекультивированном участке:

- глубина преобразования многолетнемерзлых пород < 0,2 м (очень низкий) 5 баллов;

- динамика деградации (преобразования) многолетнемерзлых пород (%/год) < 2 (очень низкий) 5 баллов;

- процент пораженности участков водно-эрозионными процессами < 5% (очень низкий) 5 баллов;

- процент территории участка, подверженного подтоплению < 5% (очень низкий) 5 баллов;

- процент пораженности участка термокарстовыми процессами < 5% (очень низкий) 5 баллов;

- суммарный процент территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) < 10% (очень низкий) 5 баллов;

- общая динамика территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади)) < 2%/год (очень низкий) - 5 баллов;

- коэффициент экологической устойчивости экосистем>5 (очень высокий) - 5 баллов.

Суммарная балльная оценка: , где: - сумма значений первых семи показателей, - удвоенное значение восьмого показателя (коэффициента экологической устойчивости экосистем.

Определяют биологические показатели на рекультивированном участке:

- восстановление численности мелких млекопитающих (леммингов, мышей-полевок) 500-599 особей/га (высокий) - 4 балла;

- восстановление численности почвенных микроорганизмов 90-99 кг/га (средний) - 3 балла;

- динамика восстановления численности мелких млекопитающих (леммингов, мышей-полевок)) 30-39(%/год (высокий) - 4 балла;

- прогнозируемый период полного восстановления численности мелких млекопитающих (леммингов, мышей-полевок) 2-2,9 год (средний) - 3 балла;

- динамика восстановление численности почвенных микроорганизмов 25-34%/год (высокий) - 3 балла;

- прогнозируемый период полного восстановления численности почвенных микроорганизмов 4-4,9 лет (средний) - 3 балла;

- прогнозируемый период полного восстановления биоценоза на рекультивируемом участке 5-5,9 лет (средний) - 3 балла;

Определяют прогнозируемый период полного восстановления численности мелких млекопитающих (леммингов, мышей-полевок) определяют следующим образом:

где: П_мл - прогнозируемый период полного восстановления мелких млекопитающих на рекультивируемом участке (год);

Ч'_мл - ожидаемая численность мелких млекопитающих на рекультивируемом участке (особей/га);

Ч_мл - текущая численность мелких млекопитающих на рекультивируемом участке (особей/га);

Р_мл - период восстановления популяции мелких млекопитающих на рекультивируемом участке (особей/га×год).

Прогнозируемый период полного восстановления численности почвенных микроорганизмов определяют следующим образом:

где: П_мкорг - прогнозируемый период полного восстановления почвенных микроорганизмов на рекультивируемом участке (год);

Ч'_мкорг - ожидаемая численность мелких почвенных микроорганизмов на рекультивируемом участке (кг/га);

Ч_мкорг - текущая численность почвенных микроорганизмов на рекультивируемом участке (кг/га);

Р_мкорг - период восстановления популяции почвенных микроорганизмов на рекультивируемом участке (кг/га×год).

Прогнозируемый период полного восстановления биоценоза на рекультивируемом участке определяют следующим образом:

где: П_биоц - прогнозируемый период полного восстановления биоценоза (год);

С'_биоц - ожидаемый биоценотический уровень организации биологического сообщества на рекультивируемом участке (%);

С_биоц ^_ текущий биоценотический уровень организации биологического сообщества на рекультивируемом участке (%);

Р_биоц ^_ период восстановления биоценоза на рекультивируемом участке (%× год).

Суммарная балльная оценка: , где: - сумма значений первых 6 показателей, - удвоенное значение 7 показателя.

Далее определяют интегральную оценку восстановления рекультивированного участка С_и для чего полученные суммарные балльные оценки показателей умножаем на соответствующие весовые коэффициенты и складываем их между собой.

Таким образом, суммарная балльная оценка составляет 254 баллов, что соответствует «очень высокому результату» рекультивации нарушенных и загрязненных земель.

Итоговая интегральная оценка максимально объективно отражает качество проведенных восстановительных работ. Способ оценки основан на комплексном подходе и учитывает взаимосвязь множества индивидуальных показателей, характеризующих состояние контролируемого участка.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для мониторинга состояния нарушенных земель в районах освоения газовых месторождений Крайнего Севера. Для этого, после проведения рекультивации нарушенных земель, проводят комплексное исследование проб почвы рекультивированного и незагрязненного фонового участков. Далее в образцах определяют следующие химические показатели: кислотность и содержание химических веществ, а именно: нитратов, бенз(а)пирена, кобальта, свинца, цинка, меди, никеля, хрома трехвалентного, мышьяка, марганца, ванадия, фтора, кадмия, хлорида калия, сурьмы, ртути, фосфора, азота общего и нефтепродуктов. На основании полученных результатов рассчитывают суммарный показатель химического загрязнения почвы. Также определяют следующие геоботанические показатели: проективное покрытие растений, средняя высота растительных побегов, суммарная доля жизнеспособных растений из числа всех видов, суммарная биомасса растений, прирост растительной биомассы по сравнению с предыдущем годом, ежегодный прирост растительности в процентах от биомассы, процент полностью восстановленных земель от общей площади рекультивированного участка. Кроме того, проводят экологические исследования с определением следующих экологических показателей: глубина преобразования многолетнемерзлых пород (м), динамика деградации (преобразования) многолетнемерзлых пород (%/год), процент пораженности участков водно-эрозионными процессами (%), процент территории участка, подверженного подтоплению (%), процент пораженности участка термокарстовыми процессами (%), суммарный процент территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) (%), и общая динамика территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) (%/год). Биологические исследования проводят для определения первой группы биологических показателей, а именно: восстановление численности мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов, динамика восстановления численности мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов. Все группы показателей ранжируют по пятибалльной шкале и умножают полученные значения на весовые коэффициенты. Интегральную оценку восстановления рекультивированного участка рассчитывают путем сложения суммарных балльных оценок всех показателей. Изобретение обеспечивает повышение точности и достоверности способа контроля и оценки загрязнения почв после проведения рекультивации. 4 табл., 1 пр.

Способ контроля проведения рекультивации на участках нарушенных земель, в котором на рекультивированном участке и незагрязненном фоновом участке производят отбор проб почвы и проводят химический анализ отобранных проб с определением в них следующих химических показателей: кислотность, содержание химических веществ, а именно: нитратов, бенз(а)пирена, кобальта, свинца, цинка, меди, никеля, хрома трехвалентного, мышьяка, марганца, ванадия, фтора, кадмия, хлорида калия, сурьмы, ртути, фосфора, азота общего и нефтепродуктов и суммарный показатель химического загрязнения почвы, при этом химические показатели ранжируют по пятибалльной шкале, где 5 баллов - очень низкое значение показателя, ниже значения его предельно допустимой концентрации (ПДК), 4 балла - низкое значение показателя, превышает фоновое, но ниже ПДК, 3 балла - среднее значение показателя, равное ПДК, 2 балла - высокое значение показателя, которое превышает ПДК по общесанитарному и миграционному показателю, но ниже допустимого уровня по транслокационному показателю, а 1 балл - очень высокое значение показателя, превышающее ПДК по общесанитарному, миграционному и транслокационному показателям, далее производят определение суммарной оценки химических показателей С_х путем сложения баллов всех химических показателей между собой, причем при упомянутом сложении удваивают значение балла суммарного показателя химического загрязнения почвы, также на рекультивированном участке и незагрязненном фоновом участке проводят геоботанические исследования путем определения следующих геоботанических показателей: проективное покрытие растений, средняя высота растительных побегов, суммарная доля жизнеспособных растений из числа всех видов, суммарная биомасса растений, прирост растительной биомассы по сравнению с предыдущим годом, ежегодный прирост растительности в процентах от биомассы, процент полностью восстановленных земель от общей площади рекультивированного участка, при этом геоботанические показатели ранжируются по пятибалльной шкале, где 5 баллов - очень высокое значение показателя, соответствующее значению показателя на фоновом участке или выше его, 4 балла - высокое значение показателя, ниже, чем на фоновом участке, но биологическая продуктивность - в допустимых пределах, 3 балла - среднее значение показателя, при котором биологическая продуктивность больше естественной, биомасса начинает снижаться, 2 балла - низкое значение показателя, сохраняется естественный характер экосистемы, биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена, 1 балл - очень низкое значение показателя, при котором биомасса стремится к нулю, определяют с учетом упомянутых геоботанических показателей прогнозируемый период полного восстановления растительного покрова на рекультивируемом участке П_в (год), который определяется как отношение разности целевой биомассы на рекультивируемом участке А'_в (кг/га) и текущей биомассы на рекультивируемом участке А_в (кг/га) к периоду восстановления биомассы на рекультивируемом участке Р_в (кг/га×год) и ранжируется также по пятибалльной шкале, где 5 баллов - очень низкое значение, при восстановлении менее чем за 2 года, 4 балла - низкое значение, при восстановлении за 2-2,9 лет, 3 балла - среднее значение при восстановлении за 3- 3,9 лет, 2 балла - высокое значение, при восстановлении за 4-5,9 лет, а 1 балл - очень высокое значение, при восстановлении растительного покрова более чем за 6 лет, после чего рассчитывают суммарную балльную оценку состояния биомассы и биологической продуктивности экосистемы С_г путем сложения баллов всех геоботанических показателей между собой и с удвоенным баллом прогнозируемого периода полного восстановления растительного покрова на нарушенных и загрязненных землях, далее на рекультивированном участке и незагрязненном фоновом участке проводят экологические исследования с определением следующих экологических показателей: глубина преобразования многолетнемерзлых пород (м), динамика деградации (преобразования) многолетнемерзлых пород (%/год), процент пораженности участков водно-эрозионными процессами (%), процент территории участка, подверженного подтоплению (%), процент пораженности участка термокарстовыми процессами (%), суммарный процент территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) (%), и общая динамика территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) (%/год), экологические показатели ранжируют по пятибалльной шкале, в которой 5 баллов - очень низкое значение показателя, при котором процент территории, подверженной влиянию опасных природных процессов, стремится к нулю, 4 балла - низкое значение показателя, при котором практически отсутствуют опасные природные процессы на основной территории, 3 балла - среднее значение показателя, при котором наблюдается незначительная активность проявления опасных природных процессов на небольшой части территории, 2 балла - высокое значение показателя, при котором наблюдается повышенная активность проявления опасных природных процессов на значительной части территории, 1 балл - очень высокое значение показателя, при котором наблюдается высокая активность опасных природных процессов практически на всей территории, определяют коэффициент экологической устойчивости экосистемы как соотношение суммарной площади территории, не подверженной влиянию опасных природных процессов, к суммарной площади территории, подверженной влиянию опасных природных процессов воздействия, который ранжируется при значении менее 0,5 - 1 балл - очень низкий показатель, при значении 0,5-0,9 - 2 балла (низкий показатель), при значении 1-2,9 - 3 балла (средний показатель), при значении 3-4,9 - 4 балла (высокий показатель), при значении более 5 - 5 баллов (очень высокий показатель), после чего определяют суммарную балльную оценку экологического состояния участка рекультивации С_э путем сложения суммы баллов всех экологических показателей между собой с удвоенным баллом коэффициента экологической устойчивости экосистемы участка, также на рекультивированном участке и незагрязненном фоновом участке проводят биологические исследования с определением биологических показателей, при этом определяют первую группу биологических показателей: восстановление численности мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов, динамика восстановления численности мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов, которые ранжируются по пятибалльной шкале, где: 5 баллов - очень высокое значение показателя, соответствующее значению показателя на фоновом участке или выше его, 4 балла - высокое значение показателя, ниже, чем на фоновом участке, но биологическая продуктивность - в допустимых пределах, 3 балла - среднее значение показателя, при котором биологическая продуктивность больше естественной, биомасса начинает снижаться, 2 балла - низкое значение показателя, сохраняется естественный характер экосистемы, биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена, 1 балл - очень низкое значение показателя, при котором биомасса стремится к нулю, и вторую группу биологических показателей: прогнозируемый период полного восстановления численности мелких млекопитающих, прогнозируемый период полного восстановления численности почвенных микроорганизмов и прогнозируемый период полного восстановления биоценоза на рекультивируемом участке, которые ранжируются по такой же пятибалльной шкале, как и первая группа, но минимальный 1 балл присваивается очень высокому значению показателя, соответствующему значению показателя на фоновом участке или выше его, а максимальные 5 баллов - очень низкому значению показателя, при котором биомасса стремится к нулю, после чего рассчитывают суммарную балльную оценку экологического состояния участка рекультивации С_б путем сложения баллов всех биологических показателей между собой, причем при упомянутом сложении удваивают значение балла прогнозируемого периода полного восстановления биоценоза на рекультивируемом участке, далее определяют интегральную оценку восстановления рекультивированного участка С_и по формуле: , по значению С_и определяют состояние рекультивированного участка по отношению к фоновому участку, при этом если значение С_и <99, то констатируют очень низкий результат рекультивации, при значении С_и от 100 до 149 - низкий результат рекультивации, при значении С_и от 150 до 199 - средний результат рекультивации, при значении С_и от 200 до 249 - высокий результат рекультивации и при значении С_и > 250 - очень высокий результат рекультивации.