Статья: Новые технические решения по снижению негативного воздействия лесопромышленных производств на лесную среду

По нашему мнению, неотъемлемой частью ресурсосберегающих лесозаготовок является конвергенция существующих методов обработки разных типов отходов. Одним из эффективных вариантов решения этой проблемы является применение метода компостирования древесных отходов лесозаготовок с внесением дефицитных добавок, компенсирующих недостаток азота. Известен способ переработки, при котором происходит биоконверсия древесных отходов при помощи микробных заквасок, включающих микроорганизмы-деструкторы [1], [4], [5], [43].

Одним из основополагающих ориентиров для формирования процесса компостирования является отношение С: N. Дефицит органики может быть компенсирован внесением удобрений, таких как суперфосфат, аммиачная селитра, фосфатная мука, хлористый калий [24]. С учётом того, что огромной проблемой в других областях производств, в особенности сельскохозяйственном, коммунальном, является утилизация органических отходов, в качестве источника азота могут выступать органические нечистоты, костная мука, навоз, жидкие коммунальные отходы, сырой активный ил, пищевые отходы, трава, сорняки, листья и прочие органические отходы.

Таблица 1. Перечень типичных отходов и мероприятия по обращению с ними

Table 1. List of typical waste and measures for their management

Значения С: Nдля ряда субстратов, таких как навоз и сточные воды и их осадки, ниже рекомендованных, из-за этого могут происходить существенные потери аммонийного азота в процессе компостирования. Поэтому такие субстраты перед переработкой нуждаются в перемешивании с субстратами, для которых характерно высокое значение С: N, например, с древесными отходами. Таким образом, древесные отходы - наиболее эффективный и доступный для Северо-Запада углеродный компонент компостируемой массы. Так, на очистных сооружениях Петрозаводского городского округа в качестве наполнителя используется древесная кора [17]. Древесная кора является наиболее невостребованным во вторичном использовании сырьём, что приводит к её стремительному накоплению в виде неиспользуемых навалов. Применение коры для компостирования определяется наличием лигнина, извести и других веществ. Лубяной и прикамбиальный слои богаты питательными веществами, благоприятно влияют на активное развитие жизнедеятельности микроорганизмов. В процессе компостирования происходит биоразложение органическихвеществ термофильными бактериями, в результате чего происходит изменение физикохимических показателей обрабатываемой смеси. Влажность просеянного компоста составляет 40-50%, он содержит соединения азота, фосфора и калия. Получаемый компост проверяется на соответствие требованиям санитарно-гигиенических показателей, в т. ч. по содержанию предельно допустимых концентраций солей тяжёлых металлов. Полученный почвогрунт полезен для внесения в почву в качестве удобрения, может быть использован при производстве питательных брикетов для посадки лесных сеянцев [43].

Оценка соотношения количества образующихся в Карелии отходов демонстрирует превалирование отходов лесозаготовки - 7% от общего весового количества отходов по сравнению с органическими отходами растениеводства, животноводства и охоты - 1% и осадков сточных вод - 1% (рисунок 2). Согласно отчётности Росприроднадзора по Республике Карелия (2ТП-Отход) за три года, 92% отходов составляет кора древесная, щепа - 4%, горбыль - 2%, остальные отходы - менее 1% (рисунок 3). В целом установлено (рисунок 4), что 32% древесных отходов лесных предприятий не используется. При эффективном межведомственном взаимодействии данные виды отходов могут быть переработаны в полезный продукт, при этом снизятся объёмы захораниваемых отходов на уровне региона. Комплексный подход при накоплении и обработке отходов в период лесозаготовки позволит снизить объёмы накапливаемых отходов, что приведёт к уменьшению нагрузки на окружающую среду, снижению затрат на вывоз отходов, экологические платежи и минимизации или исключению возможных экологических штрафов.

Рисунок 2. Соотношение количества образующихся отходов для комбинированного использования в лесопромышленном комплексе

Figure 2. The ratio of waste amount generated per year for combined use in the timber industry (developed by the author)

Рисунок 3. Распределение древесных отходов по фракциям

Figure 3. Annual distribution of wood waste by fractions (developed by the author)

Рисунок 4. Распределение образующихся отходов

Figure4. Annual distribution of generated waste by mass (developed by the author)

Таким образом, лесозаготовки представляют собой комплекс производственных процессов, на каждой стадии которых возникают угрозы негативного воздействия на окружающую среду. Предложенные новые технические решения позволят снизить нагрузку на окружающую середу, а именно: оптимизировать процессы обращения с отходами лесопиления и прочими сопутствующими отходами, образующимися в процессе лесозаготовок для снижения объёмов вывозимых и накапливаемых неучтённых отходов, получения почвогрунта для лесовосстановления с использованием метода компостирования; оборудовать дополнительно участки потенциального загрязнения нефтепродуктами, системами локальной очистки с использованием адаптированных загрузок из местного материала лесопиления, для получения экологических и экономических эффектов в лесозаготовительном производстве.

Изучение наиболее часто рассматриваемых негативных факторов воздействия на природную среду при проведении лесозаготовок выявило область новых, редко рассматриваемых, но не менее значимых аспектов, возникших в результате усовершенствования законодательства. Неполное использование древесных отходов приводит к образованию складов и свалок неиспользованных древесных отходов. В процессе лесозаготовок и в лесных посёлках образуются бытовые отходы, сопутствующие основному технологическому процессу, которые также накапливаются в виде свалок, выделяя токсичный фильтрат, газы, продукты распада отходов. Отсутствие контроля на лесных площадках приводит к авариям, утечкам нефтепродуктов при заправках и эксплуатации лесной техники, провоцируя многолетнее точечное воздействие на почву и воду в местах концентрации техники и складов ГСМ. Согласно природоохранному законодательству, лесопользователи несут ответственность за негативное воздействие на окружающую среду перед государством и должны устранять последствия своей деятельности или предотвращать потенциальные экологические риски. Многолетнее использование участка лесосеки приводит к интенсивной эксплуатации лесных дорог, способствуя загрязнению нефтепродуктами водоёмов, через водоохранные зоны которых они проходят. Соответствующие технологические регламенты по снижению выявленных негативных факторов воздействия на окружающую среду в процессе лесозаготовки не установлены. Предлагается использовать все образующиеся на лесозаготовительной площадке отходы для производства почвенного субстрата методом компостирования путём добавления в него органической составляющей, компенсирующей недостаток азота - органические отходы, осадки сточных вод, азотсодержащие отходы сельского хозяйства. В целом установлено, что 32% древесных отходов лесных предприятий не используется. При эффективном межведомственном взаимодействии такие виды отходов, как кора древесная, щепа, горбыль и др., могут быть переработаны в полезный продукт, снизив объёмы захораниваемых отходов на уровне региона. В местах утечек нефтепродуктов предлагается организовать сбор поверхностного стока, смывающего загрязнения с поверхности площадок, и его последующую очистку на локальных системах очистки, в которых в качестве очистного агента выступают комбинированные природные сорбционные материалы, сформированные из продуктов лесозаготовок. Выявлены особенности устройства систем очистки на лесных площадках и дорогах: условия заболоченных и водонасыщенных лесных территорий, наиболее типичных на Северо-Западе РФ, отсутствие электроснабжения, невозможность заглублять сооружения из-за небольшого перепада отметок между полотном дороги и прилегающей местностью или уровнем воды с учётом грунтового покрытия и выноса песка - необходимости установки пескоулавливающего устройства с запасом мощности, производительность сооружений подбирается по величине расходов сточных вод, рассчитанных на более короткие водосборные участки, обеспечивающие приём стоков с расходом 0,3-3,0 л/с.

Список литературы

1. Bialobrzewski I., Miks-KrajnikM., Dach J., Markowski M., Czekata W., Gtuchowska K. Model of the sewage sludge-straw composting process integrating different heat generation capacities of mesophilic and thermophilic microorganisms // Waste Manage. 2015. No 43. Р. 72-83.

2. Chaillan F., Chaineau C.H., Point V., Saliot A., Outdot J. Factors inhibiting bioremediation of soil contaminated with weathered oils and drill cuttings // Environmental Pollution. 2006. Vol. 144, no 1. P. 255-265.

3. Fan W., Yang Y.S., Du X.Q., Lu Y., Yang M.X. Finger-printing biodegradation of petroleum contamination in shallow groundwater and soil system using hydrobiogeochemical markers and modeling support // Water, Air & Soil Pollution. 2011. Vol. 220, no 1-4. P. 253-263.

4. Kulikowska D. Kinetics of organic matter removal and humification progress during sewage sludge composting // Waste Manage. 2016. No 49. Р. 196-203.

5. Xiu-lan Z., Bi-qiongL., Jiu-pai N.I., De-tiX. I.E. Effect of four crop straws on transformation of organic matter during sewage sludge composting // Integr. Agric. 2016. No 15. P. 232-240.

6. Watson J.S., Jones D.M., Swannell R P.J., Duin A.C.T., van. Formation of carboxylic acids during aerobic biodegradation of crude oil and evidence of microbial oxidation of hopanes // Organic Geochemistry. 2002. Vol. 33, no 10. P. 1153-1169.

7. Zhang H., Li C., Li G., Zang B., Yang Q. Effect of spent air reusing (SAR) on maturity and greenhouse gas emissions during municipal solid waste MSW composting with different pile height // Procedia Environ. Sci. 2012. No 16. P. 59-69.

8. Аюкаев Р.И., Графова Е.О. Инженерные решения экологической безопасности при реконструкции автодорог Северо-Запада в границах водоохранных зон // Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2010. №6 (111). С. 49-54.

9. Бертенев И.М., ДрапалюкМ. В. Снижение вредного воздействия лесных тракторов и лесосечных машин на почву и насаждения // Лесотехнический журнал. 2012. №1 (5). С 61-66.

10. Веницианов Е.В., Графова Е.О., Аюкаев Р.И., Чуднова Т.А. Многослойные сорбционные фильтры на защите водоохранных зон автотрасс от загрязнения // Вода: химия и экология. 2012. №12 (54). С. 32-41.

11. Винокуров К.И., Крестьянинова А.Ю. Локальные очистные сооружения поверхностного стока на автомобильных дорогах и мостовых переходах // Экология и строительство. 2019. №4. С. 42-52. DOI: 10.35688/2413-8452-2019-04-005.

12. Галактионов О.Н., ПискуновМ. А., Безлатный П.В. Оценка эффективности использования лесосечных отходов для строительства трелёвочных волоков // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2008. №185. С. 86-93.

13. Герасимов Ю.Ю., Катаров В.К. Лесные дороги. Йоэнсуу: Изд-во НИИ леса Финляндии, 2009. 70 с.

14. Герасимов Ю.Ю., Сюнёв В.С. Лесосечные машины для рубок ухода: Компьютерная система принятия решений. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 1998. 236 с.

15. Герасимов Ю.Ю., Сюнёв В.С. Экологическая оптимизация технологических процессов и машин для лесозаготовок. Йоэнсуу: Изд-во Университета Йоэнсуу, 1998. 178 с.

16. Герц Э.Ф. Оценка технологии лесопользования на лесосечных работах. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. лесотехнич. ун-та, 2003. 219 с.

17. Графова Е.О., Паршин Н.В. Исследование методов обработки осадков сточных вод Петрозаводских очистных сооружений // ResourcesandTechnology. 2019. Т. 16, №4. С. 94-118. DOI: 10.15393/j2.art.2019.5042.

18. Григорьева Л.Д., Акименко Н.Ю. Применение локальных очистных сооружений поверхностного стока различных компаний // Дальний Восток: проблемы развития архитектурно-строительного комплекса. 2019. Т. 1, №2. С. 306-309.

19. Дитрих В.И., Андрияс А.А., Пережилин А.И., Корпачев В.П. Оценка объёмов и возможные пути использования отходов лесозаготовок на примере Красноярского края // Хвойные бореальные зоны. Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М.Ф. Решетнева. 2010. Т. 27, №3-4. С. 346-351.

20. Другов Ю.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов: Практическое руководство. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007. 270 с. (Серия: Методы в химии).

21. Евстигнеев В.Д., Графова Е.О. Перспективы применения древесных отходов для обеспечения экологической безопасности лесозаготовительных предприятий // ResourcesandTechnology. 2016. Т. 13, №3. С. 63-70. DOI: 10.15393/j2.art.2016.3341.

22. Замотаев И.В., Иванов И.В., Михеев П.В., Белобров В.П. Оценка состояния почв и растительности в районах размещения свалок и полигонов твёрдых бытовых отходов (обзор) // Почвоведение. 2018. №7. С. 907-924. DOI: 10.1134/S0032180X18070109.

23. Катаров В.К. Обоснование применимости технологических процессов лесосечных работ по степени воздействия пути первичного транспорта леса: специальность 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства: Автореф. дис…. канд. техн. наук. Петрозаводск, 2009. 20 с.

24. Кислицына С.Н., Шитова И.Ю. Способы переработки отходов деревообрабатывающей промышленности: Учеб. пособие. Пенза: ПГУАС, 2016. 140 с.

25. Киреева Н.А., ГалимзяноваН. Ф. Влияние загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами на численность и видовой состав микромицетов // Почвоведение. М.: Наука, 1995. №2. 211 с.

26. Кольниченко Г.И., Тарлаков Я.В. Топливо из древесной биомассы в условиях распределённой энергетики // Новое в российской электроэнергетике. 2020. №7. С. 29-37.

27. Курьянов В.К., Скрыпников А.В., Рябова О.В. Воздействие дорожно-строительной отрасли на окружающую природную среду в Воронежской области // Лесное хозяйство малолесной зоны России в условиях переходного периода к рынку: Материалы региональной научно-практич. конф., Воронеж, 15 мая 2000 г. Воронеж, 2000. С. 86-89.

28. Лесной кодекс Российской Федерации (с изм. на 2 июля 2021 года, ред., действующая с 1 сентября 2021 года) 200-ФЗ / Государственная Дума Федерального Собрания Российской Федерации. М., 2006. 102 с.