Реабилитация импактных регионов

Болезнь есть целебное средство самой природы с целью устранить расстройство в организме; следовательно, лекарство приходит лишь на помощь целительной силе природы.

Артур Шопенгауэр

В конце IX в. пришло осознание того, что химическое загрязнение выступает важнейшим фактором дестабилизации природной среды. В последние десятилетия во многих экономически развитых странах происходит снижение атмосферных выбросов промышленных предприятий в результате улучшения технологий, снижения объемов производства или его переноса на другие территории. Только в Европе эмиссия оксидов серы, например, сократилась более чем на 70% по сравнению с 1990 г. После запрета этилированного бензина снизилось поступление в окружающую среду свинца (Реакция лесных экосистем…, 2016). В связи с этим становится актуальной проблема восстановления нарушенных земель.

Опыт искусственного снижения фитотоксичности почв

Сегодня накоплен достаточный опыт искусственного снижения фитотоксичности почв. Упомянем лишь некоторые.

• 1. Известкование (химическая мелиорация почв). Применение этого метода для нейтральных почв неэффективно. Возможно успешное применение лишь для кислых почв. Эффективность известкования зависит от количества извести и способов ее внесения. В результате известкования изменяется состав поглощенных катионов в твердой фазе. Кроме того, обогащение почв кальцием способствует коагуляции почвенных коллоидов. Образуемая биомасса активно фиксирует металлы (биологическое поглощение), улучшая структуру почв. Отметим, что известкование не универсальный метод, так как ряд элементов в этих условиях может увеличивать свою токсичность (никель, хром, молибден).
• 2. Обогащение почв органическим веществом. Традиционный метод повышения продуктивности почв ведет к образованию гуминовых и фульвокислот, активно связывающих металлы. Органическое вещество — активный сорбент, повышающий буферность почв.
• 3. Химическое соосаждение. Образование в почвах трудно растворимых соединений. Например, обогащение почвы соединениями ортофосфорной кислоты увеличивает содержание фосфора, что ведет к образованию нерастворимых соединений металлов. Можно использовать также молибденовую и хромовую кислоты, связывающие свинец, угольную кислоту при дезактивации загрязнений свинцом, кадмием, ртутью.
• 4. Использование антагонизма ионов металлов. Речь идет о способности конкурировать с ионами металлов за участки поглощения их корнями растений (Ca-Sr; Cd-Zn; K-Cs; Se-Hg).

Однако во всех случаях проблема снижения токсичности почв не решается в полной мере, поскольку количество металлов в почвах не уменьшается, а только переходит в иную связанную форму. Кроме того, применяемые меры по восстановлению антропогенно-деградированных территорий в силу их малой масштабности и дороговизны не в состоянии кардинально решить проблему сохранения природной среды. В связи с этим особенно важно изучение процессов естественного восстановления природных экосистем на фоне все еще продолжающегося, пусть и в меньших объемах химического их загрязнения. Ведь от знания этих закономерностей и скоростей восстановительной динамики зависит выбор оптимальной стратегии природопользования и характер рекультивационных мероприятий (Калабин и др., 2011; Многолетняя динамика…, 2014; Реакция лесных экосистем…, 2016; Черненькова и др., 2013).

Сегодня не существует единого мнения о скорости и интенсивности процессов подобной естественной реабилитации. Одни авторы считают, что вслед за снижением техногенных выбросов произойдет быстрое восстановление исходного состояния экосистем (Черненькова и др., 2013). Другие предполагают, что потребуется значительное время, даже после прекращения выбросов (Зверев, 2009; Лянгузова и др., 2012). Сложность трактовки наблюдаемых изменений связана с необходимостью однозначного определения их причин. Обусловлены ли они снижением объем выбросов либо действием иных факторов, в том числе антропогенных, прямо не связанных с токсичностью среды?

Е. Л. Воробейчик и соавторы (Многолетняя динамика…, 2014) показали, что, несмотря на почти полное прекращение атмосферных выбросов, лесная растительность в зоне влияния атмосферных выбросов медеплавильного комбината остается в крайне угнетенном состоянии (г. Ревда, Свердловская область). Продолжается гибель древостоя, полностью отсутствуют восстановительные процессы в травянокустарничковом ярусе. Авторы предполагают, что стабильность угнетенного состояния природных экосистем, скорее всего, определяется не только крайне медленным очищением почвы от тяжелых металлов, но и наличием мощного слоя подстилки, а также подавленным состоянием процессов деструкции и последующей минерализации растительных остатков.

На рис. 10.1 (данные тех же авторов) приведена динамика видового состава растительности на различном расстоянии от источника выбросов.

Рис. 10.1. Динамика видового богатства (общее количество видов) на различных участках градиента загрязнения (по: Многолетняя динамика…, 2014):

1 — 1989 г.; 2 — 1999 г.; 3 — 2007 г.; 4 — 2013 г.

Предполагается, что даже после полного прекращения выбросов для естественного восстановления видового разнообразия и состава сообществ могут потребоваться сотни лет. С практической точки зрения это означает, что переход экосистем в импактное состояние в рассматриваемом масштабе времени можно считать необратимым, а полная реабилитация импактных территорий невозможна без значительных рекультивационных мероприятий.