«методы биоинженерной геоэкологии при проведении экологической реабилитации природных объектов» - Статья

В настоящее время уровень влияние человека на экосферу таков, что выбросы продуктов жизнедеятельности в окружающую природную среду превышают ее самоочищающую способность. Поэтому возникает задача искусственного воспроизводства природных ресурсов и природных ландшафтов (задача экологической реабилитации) и необходимость в более активном внедрении природовосстановительных мероприятий с использованием многочисленных инженерно-технических средств и возникающих в последнее время биоинженерных технологий. В данной работе, речь пойдет о прикладной науке «инженерная геоэкология» и производной дисциплине «биоинженерная геоэкология», методы и средства которой помогают решать проблему реабилитации и восстановления природных комплексов. Мы знаем что геоэкология имеет дело с относительно тонкой поверхностной оболочкой Земли, где взаимодействуют такие геосферы, как литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера, называемые экосферой, - и социосфера [1].

В результате деятельности человека за всю историю его существования (особенно в последние десятилетия) на Земле сформировались такие системы, в которых определяющую роль играют не только естественные, но и техногенные процессы - это так называемые природ-но-техногенные системы (ПТС). Это могут быть как материалы, так и производственные объекты и даже территории, занятые производственным циклом. Именно в этом блоке сложных геоэкологических взаимодействий «экосфера-социосфера» происходят нежелательные сбои важных для человека природных процессов:

- нарушение механизмов естественной самоочистки природных и природно-техногенных систем от загрязнения,

- деградация биологических систем как основного источника возобновимых ресурсов, резервуара биологического разнообразия, механизма поддержания качества воды и воздуха .Таким образом, в рамках «биоинженерной геоэкологии» формируется класс дружественных природе биоинженерных технологий, способных обеспечить экологическую реабилитацию природных комплексов и тем самым обеспечить комфортное проживание людей.

Основные цели и задачи биоинженерной геоэкологии можно сформулировать следующим образом:

- разработка природоохранных биоинженерных методов и технологий, основанных на использовании защитных процессов самоочищения, происходящих в природе;

- восстановление и поддержание устойчивости природных экосистем и природно-техногенных систем посредством запуска механизма самоочищения природных объектов.

Основные цели и задачи биоинженерной геоэкологии можно сформулировать следующим образом:

- разработка природоохранных биоинженерных методов и технологий, основанных на использовании защитных процессов самоочищения, происходящих в природе;

- восстановление и поддержание устойчивости природных экосистем и природно-техногенных систем посредством запуска механизма самоочищения природных объектов, в т.ч.:

■ формирование механизма поддержания качества воды,

■ биоинженерная очистка сточных вод,

■ биоинженерное восстановление плодородия почвы,

■ биологическая рекультивация нарушенных ландшафтов,

■ очистка воздуха с использованием зелёных насаждений,

■ утилизация промышленных и бытовых отходов.

Методы и технические решения биоинженерной геоэкологии направлены на стимулирование процессов саморегуляции экосистем, что предполагает поддержку и мобилизацию собственных реабилитационных ресурсов экосистем: поглощающих и обменных механизмов водных систем, биоценозов почв и растительных сообществ, поглощающих механизмов подземных фильтрующих сред. Отсюда вытекают основные научно-прикладные задачи раздела «биоинженерная геоэкология»:

- комплексное изучение закономерностей процессов и механизмов самоочищения и восстановления природных экосистем;

- разработка рекомендаций по экологической реабилитации природных объектов и ПТС;

- внедрение методов и способов биоинженерной геоэкологии при реабилитации природных объектов.В настоящее время биоинженерные технологии начинают занимать важное место в процессах восстановления окружающей природной среды. Комплекс биоинженерных технологий обсуждается в работах [2-5]. Конечно, восстановление природного объекта с помощью биоинженерных мероприятий или переработка промышленных и бытовых отходов - процесс более длительный, чем применяемые в настоящее время инженерные технологии (химические способы очистки, различного рода промышленное оборудование и пр.), но они гораздо экономичнее, сокращают образование вторичных отходов (даже более того - позволяют успешно использовать вторичные отходы в виде биогаза или биотоплива). И самое главное - эти технологии являются наиболее экологически чистым способом реабилитации окружающей природной среды. Использование биоинженерных технологий при очистке поверхностного стока. В виде примера использования биоинженерных технологий рассматривается очистка поверхностного стока на искусственных гидроботанических площадках (ГБП) с помощью гидробионтов, формирующих гидроэкосистему такой площадки. В природной окружающей среде, не подверженной антропогенной нагрузке, любая экосистема настроена на самоочищение, т.е. сама справляется с переработкой лишней органики. К комплексу процессов самоочищения относят физические, физико-химические, химические и биотические процессы. Основная технология очистки загрязненных стоков с использованием биоплато и гидроботанических площадок заключается в создании и культивировании гидробиоси-стемы, предназначенной для биологического очищения стоков от нефтепродуктов, соединений тяжелых металлов и органики. Процессы очищения загрязнений с помощью гидробиосистемы заключаются в том, что в искусственных водно-болотных системах происходит поглощение органического вещества открытым сообществом водных микроорганизмов, живущих в пленке обрастания (перифитоне), закрепляющейся на растениях-макрофитах, и деструкция загрязнений микроорганизмами в корнях растений.В отличие от многих сооружений аналогичного типа [6] настоящий биоинженерный комплекс разработан специально для холодного климата.