Restaurering av utvunna områden
Denna artikel ger en översikt över restaureringen av gruvade områden.
Förstöring av ekosystem genom gruvdrift för kol, stenbrytning för mineraler och andra processer för att möta industrins krav är en oundviklig del av civilisationen. I hela världen är gruvsektorn avgörande för utvecklingen och det ekonomiska välståndet. I Indien är gruvdrift en viktig ekonomisk verksamhet och landet producerar 84 mineraler bestående av 4 bränsle, 11 metalliska, 49 icke-metalliska industriella och 20 mindre mineraler.
Mer än 80 procent av mineralproduktionen görs med öppen gjutningsmetod som slutar med produktion av stora mängder överbelastning. Gruvhyrorna står vid 10 000 spridning över 21 stater och cirka 13 000 mineralfyndigheter som upptar cirka 1 miljon hektar eller 0, 25 procent av den totala landmassan. Mineralproduktionen uppgår sammanlagt till cirka 10 miljarder dollar. Gruvdrift i olika delar av landet hotar cirka 90 djurliv och nationalparker med unik biologisk mångfald och vilda djur.
Generering av mittavfall hotar den ekonomiska, ekologiska och sociala hållbarheten. Detta avfall är en av de synliga följderna av imperilerade samspel mellan natur och samhälle. Det ökande mänskliga behovet och girigheten för dessa olika resurser accelererar nedbrytningen av naturliga livsmiljöer, eftersom de flesta gruvområdena ligger på marken som tidigare var upptagen av skogar.
Konsekvensen är att nedbrytningen av naturområden leder till en acceleration av erosionen av biologisk mångfald och skapandet av flera andra problem som försörjnings osäkerhet och globala klimatförändringar. Mest gruvbeteende har varit okunnigt utan miljöskydd. En stor del av marken förlorar produktiviteten.
I minskade områden ersattes ekosystemen av oönskade avfallsmaterial i form av dumpningar, dammdammar och askdammar. Mineralutvinningsprocessen förändrar drastiskt den fysiska och biologiska naturen hos gruvade områden. Av de olika gruvsmetoderna används vanligtvis gruvbrytning för att återvinna kolreserver och denna metod förstör vegetation, orsakar omfattande markskador och förstörelse och förändrar mikrobiella samhällen.
I denna process förstörs ursprunglig vegetation, jorden går förlorad eller begravd av avfall; jordförpackning och förändringar i textur förekommer; och förlust av markstruktur och nedsatt vatteninfiltrering sker också. Andra miljöpåverkan inkluderar vatten- och luftföroreningar, buller och markvibration problem.
På övergivna gruvdriftsområden hindras växtligheten av fysiska faktorer som hög temperatur, låg tillgänglighet av markfuktighet, osäker struktur och instabila sluttningar på grund av kuperad terräng och komprimering. I torra och halvtörda områden begränsar begränsat regnfall under växtsäsongen och höga ytemperaturer ofta växtföretag och tillväxt. En sparsam vegetationstillväxt på övergiven gruvjord bidrar till låg organisk substans, låga nivåer av organiska näringsämnen och höga halter av metaller.
Malda jordar skapar ett annat stort problem med syrabildning. Under bandgruv oxiderar överbelastningsmaterial som består av järndisulfid (FeS 2, pyrit) mineraler vid exponering för luft och fukt och producerar sura och lösliga salter.
Järndisulfid är en kemiskt reducerad substans; vid exponering för syre och vatten resulterar i oxidationen av FeS 2 till H 2 SO 4 genom en komplex serie kemiska reaktioner:
1. Fe ++ → Fe +++ + elektron
2. 2S 2- + 3O2 + 2H20 -> 2 (SO4 2- + 16-elektroner + 4H +
3. Summa: FeS2 + 3O2 + 2H20 → 2H2SO4 + Fe +++
Det bildade oxiderade järnet (Fe 2+ ) reagerar därefter med vatten för bildning av järnhydroxid och mer syra enligt nedan:
4. Fe +++ + 3H20 → Fe (OH) 3 + 3H +
Avlopp från gruvsområden där pyrit har exponerats innehåller gulbrun eller rödbrun fällning som är känd som "gul pojke" och den bildar sig på streambeds. Detta är Fe (OH) 2 bildat i ekvation (4) och motsvarar rost eller oxiderat järn. Ferrishydroxid reagerar också med svavelsyra för att bilda ferrishydroxisulfatkomplex enligt nedan; skillnaden i färg och sammansättning av utfällningar beror på miljöförhållanden. Fe (OH) 2 + kan också vara närvarande i sur lösning.
5. Fe (OH) 3 + 2H + + S02- Fe (OH) (S04) + 2H20
Fuktpenetration kan ske på alla nivåer i den porösa stapeln och fuktretentionen. Fuktinnehållet beror på sammansättningen av stapel, såsom lera, kol, pyrit och sandstenhalt. Syre tränger vanligtvis inte in i stapeldjupet utöver ca 8-12 tum (20-30 cm) och är begränsad av en zon definierad som syrgasbarriär som härrör från komprimering av fina sediment.
Det är benägenheten att skräphällar producerar svavelsyra via oxidationen av järnpyrit eller andra svavelhaltiga mineraler (ekvation 3) som är den primära grunden för vår biologiska oro med bandgruvning. Svavelsyran läcker ut eller spolas ut ur stapeln med en hastighet som bestäms av lokalt nederbörd och grundvattenflöde.
Hastigheten och mängden syraproduktion i högen bestäms av många faktorer såsom mängden pyrit, partikelstorlek av pyrit, närvaro av mikroorganismer som oxiderar pyriten, djupet av syrepenetration, höftens fuktinnehåll och temperaturintervallet för högen och andra faktorer som inte förstod ännu idag.
Mängden och typen av pyrit som är närvarande och surheten hos de olika potentiella buffringssystemen bestämmer det slutliga pH-värdet hos syrmynten. Pyritoxidation och hydrolys ger upphov till stora mängder H + joner och den senare genom sönderdelning och utbytesreaktion med andra jordmineraler ger hög koncentration av Al, Mn, Fe, Zn och Cu . Giftiga koncentrationer av dessa metaller uppstår när pH är lågt.
Mikroorganismer har en framträdande roll vid produktion av syra. Dugan (1975) rapporterade att deras medverkan sker på fyra olika sätt:
1. Ökad produktion av syra via den metaboliska aktiviteten hos de acidofila Thiobacillus-bakterierna.
2. Inhiberande inflytande av svavelsyra på de organismer som normalt finns närvarande i mottagande strömmar.
3. Tillväxt av syratoleranta mikrober som kommer att bidra till återvinning av syraförorenade strömmar.
4. Sulfatreducerande bakteriers förmåga att omvandla sulfat (t.ex. H2SO4) tillbaka till sulfid som kan utfällas som järnsulfid (FeS).
Acidofila bakterier i Thiobacillus-Ferrobacillus-gruppen (Thiobacillus-tiotiooxidaner och Thiobacillus Ferrooxidaner) är involverade i oxidation av pyritmaterial och följaktligen i syraproduktion i kolmynt. Dessa bakterier kan enkelt isoleras från syra-minedräneringsvatten.
De härleder sin energi från oxidationen av reducerat järn (Fe 2+ ) och svavelföreningar som finns i järnpyrit och härleder sitt cellulära kol från koldioxid. De växer optimalt i pH- intervallet 2, 8 till 3, 5. Underhåll av en tillräcklig tillförsel av Fe 2+ som en energikälla i avsaknad av höga koncentrationer av organiskt material kräver ett miljö-pH mindre än 4, 0 på grund av den snabba auto-oxidationen av Fe 2+ i frånvaro av O 2 över pH 4, 0.
Järnpyrit oxiderar kemiskt även i frånvaro av bakterier och producerar slutligen H2SO4. Men bakterierna katalyserar reaktionen och ökar oxidationshastigheten upp till 1 miljon gånger den kemiska hastigheten. Järnoxiderande bakterier är mer aktiva än de svaveloxiderande bakterierna med avseende på graden av pyritoxidation.
Under sura förhållanden under pH 4, 0 är graden av pyritoxidation med järn-jon betydligt större än graden av järn jonoxidation i frånvaro av bakterier. Bakterierna måste katalysera oxidationen av järn till järnjon för att tillföra Fe + 3 för att oxidera pyriten.
Den bakteriekatalyserade reaktionen reglerar graden av pyritoxidation under sura betingelser, vilket tyder på att bakterierna är väsentliga för upprätthållandet av järnhalten i järnhalten i lösning för att kemiskt oxidera pyrit. Mekanismen för svaveloxidation med T. tiooxidaner är annorlunda genom att svavel är väsentligen olöslig och kräver direkt kontakt av bakterie till substrat.
Med dessa miljöproblem skapar oanvända länder olika problem som erosion och utlakning av avfallshanteringsmaterial och utbyggnad av nedbrytning av området på grund av spridning av avfallsmaterial.
Övergivna gruvor urladdar en stor mängd syra per dag; Syraproduktionen varierar i olika regioner på grund av olika faktorer. Syra i strömmarna är mycket frätande för broar, dammar och andra konstruktioner samt för rörmokare. Vattnets toxicitet och hårdhet begränsar dess användning för bevattnings- och boskapsvattenändamål såväl som för rekreationsändamål. Vatten förorenat av avloppsavloppet minskar allvarligt praktiskt taget alla fördelaktiga vattenanvändningar vid enorm ekonomisk förlust.
Gruvavloppet har skadliga influenser på fisk, djur och växter i mottagande vatten. Rapporter visar att det medför en markant minskning av mikrofloran av icke-syrliga strömmar och också skadlig för de flesta aeroba och anaerobe heterotrofa bakterier som är inhemska icke-syra strömmar. Problemet med sur minedränering hålls och förstärks av fortsatt ökning av kolbrytningsverksamheten i olika delar av världen.
Allt detta föreslår nödvändigheten av att restaurera den nedbrytna minskade miljön. Ett globalt positionssystem (GPS) i fältet är användbart för att kartlägga omfattningen av utvalda områden som kräver återvinning. Dessa kartläggda gruvade områden kan sedan överlappa en topografisk karta eller ett luftfoto för att ge en karta över de drabbade områdena och den resulterande informationen kan användas för att återställa minskade områden framgångsrikt.
Syraproduktion i kolgruvor kan förebyggas om bakteriella aktiviteter hämmas. Ursprungliga undersökningar indikerar att anjoniska ytaktiva ämnen, alkylbensensulfonat och natriumlaurylsulfat är aktiva inhibitorer av den acidofila bakterien T.-ferrooxidaner. Organiska syror med låg molekylvikt hämmar järn- och svaveloxidation och tillväxt av T.-ferrooxidaner.
De acidofila bakterierna T.-ferrooxidaner och T.-tiooxidaner producerar också organiska syror. Olika typer av avloppsslam innehåller höga procentandelar av flyktiga fasta substanser som har ett signifikant innehåll av organiska syror. Tillsättning av slam för att skämma bort banker skulle vara en strategi att hämma tillväxten av järnoxiderande bakterier och samtidigt lägga till humant innehåll i bytet.
Markförstörningar på grund av gruvdrift och de därmed sammanhängande miljöeffekterna har utlöst ett antal rehabiliteringsprogram i syfte att återställa naturliga ekosystem. Restaurering av gruvområden är förbättring av substratets fysikaliska och kemiska egenskaper och säkerställande av återkomsten av vegetationskåpan. Det handlar också om att identifiera specifika problem som hindrar ekosystemets ombyggnad och intervention för att hjälpa till med återhämtningen av vegetationens täckning genom att utforma eller efterlikna naturliga processer.
Gruvrehabilitering är en viktig process för den ekologiska återhämtningen av det gruvade området. Det syftar till att minimera och mildra miljöpåverkan av modern gruvdrift. Med andra ord är målet att accelerera naturliga successionsprocesser för att öka biologisk produktivitet, minska graden av jorderosion, öka jordfruktbarheten och biotisk kontroll över biogeokemiska flöden inom de återhämtande ekosystemen.
Det vanligaste svaret på markförstöring är övergivande eller beroende av naturlig succession för att återställa förlorad jordfruktbarhet, artrikedom och biomassa produktivitet. Processen med naturlig följd vid stripmynning är långsam på grund av avlägsnande av jordjord som resulterar i eliminering av jordfrösbank och rotlager och på grund av störningar i markprofilen.
Denna naturliga succession tar lång tid och ombyggnad av avancerade samhällen kan ta ett årtusende eller mer. Vid öppen gräsbrytning med rörelse av betydande bergvolymer innebär restaurering återfyllning av gruvbeten och rehabilitering med växande växter, planering och täckning av avfallshantering med jordjord och plantering av vegetation för att konsolidera materialet och därefter montering av fäktning för att förhindra att boskap försvårar dem av vegetation.
Om malmen innehåller sulfider ska den täckas med ett lager av lera för att förhindra tillgång till regn och syre från luften, annars oxiderar sulfiderna för att producera svavelsyra. Vid underjordiska gruvor är rehabilitering inte ett stort problem eller kostnad. Därför tillämpas denna metod för att mina malmens högre kvalitet och det ger lägre volymer av avfallstråg och avverkning. I vissa situationer återfylls stoppar med betonguppslamning med avfall, så att minimalt avfall lämnas vid ytan.
På mina platser är processen för invandring av taxa genom olika naturliga successioner på naturliga och konstgjorda substrat en viktig aspekt. Den väsentliga punkten här är om lämpliga arter når platserna. Konstgjord avslöjning bidrar till att underlätta den långsamma naturliga rehabiliteringsprocessen. Konstgjord utsäde av gräs och benplanta är en vanlig metod som används för att stabilisera okonsoliderade minutgångar och för att uppmuntra naturlig invasion av träd och buskeplanter.
Som en följd av detta förbättras platsens fertilitet och fukthållande kapacitet. Tillväxten av vegetation på de övergivna gruvplatserna är en indikation på att regenerering av dessa platser för produktiv användning har börjat och det förbättrar gradvis områdets estetik.
Överbelastning är det geologiska materialet ovanför kolsömmar och under de utvecklade markhorisonterna. I kolgruvor består till exempel överbelastning vanligtvis av sandsten, kalksten, lera och / eller skiffer som kan innehålla andra sedimentära avlagringar, såsom pyretiska mineraler. Pyritiska mineraler och skiffer finns ofta i intim kontakt med kolet eller smittat mellan sömmar av kol.
Flera typer av pyretiska mineraler finns i naturen, men järnpyrit (FeS 2 ) som kallas "idiotens guld" är det som oftast uppstår i samband med kol. Begravda frön och rhizomer är vanligtvis frånvarande i överbelastning, vilket tyder på att jordens översta jord är fröreservoaret och, om den hanteras korrekt, kan användas med framgång för att återvinna urbana områden med naturlig vegetation.
De flesta av jordens fröreserver förekommer i ytan 5 till 10 cm; Detta bör avlägsnas noggrant för utbyte på toppen av överbelastat material. Men insamling, lagring och användning av denna jordjord för restaurering av gruvområden är begränsade i många delar av världen. Följaktligen har de senaste strategierna för återvinning fokuserat på att skapa mark som kommer att stödja kortfristig etablering av inhemska växtarter och kommer att upprätthålla långsiktig successionsutveckling.
Under hela gruvverksamheten krävs skydd mot intilliggande vegetation för användning som frökälla i närheten. Katalysera naturlig regenerering av inhemska skogsarter med ursprung från kvarvarande skogar och antika träd i närheten i kombination med direkt sådd är en användbar metod för att öka chanserna för återställningsframgång.
Resterande vegetation i området som stöder en mängd olika fauna hjälper till i fröspridning, i angränsande områden. En kombination av regnskörd, markförändringar och växtförmedlingsmetoder som använder olika livsformer, träd, buskar och gräs är den mest lämpliga strategin för restaurationssucces. Tillsats av organiskt avfall ökar kvävedödligheten på en ytkolmåtervinningsplats som i slutändan stimulerar mikrobiell aktivitet och förbättrar de återanvända jordens kemiska och fysikaliska egenskaper.
Silt av de traditionella regnvattenskörningssystemen som dammar och tankar är den mest effektiva inhemska jordändringspraxis i ett land som Indien. Pond silt fungerar som en rik mineral källa och som en frö bank för en mängd gräs, örter, buskar och träd.
Direkt sådd av inhemska arter är den mest användbara och kostnadseffektiva restaureringsmetoden. Urval av fröblandning för direkt sådd bör innefatta utsäde av ramartyper över taxa, örter, buskar och träd, tidiga och sena successiva arter samt en utvald få nyckelstenarter, baserade på fysiska och kemiska egenskaper hos minskyddet samt ekologiska, ekonomiska och sociala kriterier för att påskynda restaureringen av ett funktionellt ekosystem.
Denna direkta sådd är ganska fördelaktig, eftersom det är relativt enkelt att behålla arterna bland än i en plantage, producerar ekologiskt sund vegetation och bidrar till att förbättra biologisk mångfald.
Plantagerelaterade aktiviteter har funnits framträdande vid rehabilitering av gruvade platser. Före plantagen bör vissa steg följas för inrättandet av plantagearter. Stegen innefattar stabilisering av markytan med konturer, skräpdammar, mulch, etc .; mekanisk störning av marken för att minska dess komprimering; förbättring av jordens makroporositet genom att inkorporera ved och skiffer; reducera mark toxicitet när det gäller pH, metaller och salter genom lämpliga ändringar och urval av resistenta plantagearter.
Plantage är den äldsta tekniken för restaurering av mark som skadas av mänsklig aktivitet och spelar en viktig roll för att återställa produktivitet, ekosystemstabilitet och biologisk mångfald till försämrade områden och ha en katalytisk effekt på inbyggd skogsutveckling på försämrade platser i förhållande till oförplantade platser. De katalytiska effekterna av plantagen beror på förändringar i underjordiska mikroklimatiska förhållanden, såsom jordfuktighet och minskad temperatur, ökad vegetationskonstruktionsförmåga och utveckling av kull- och humuslagren.
En plantagebalk kan förändra underjordisk mikroklimat och markens fysiska och kemiska miljö för att underlätta rekrytering, överlevnad och tillväxt av inhemska skogslag. Därför fungerar plantagen som "fosterekosystem" som påskyndar utvecklingen av genetisk och biokemisk mångfald på försämrade platser.
Den viktiga rollen plantationsspel skyddar markytan från erosion, vilket möjliggör ackumulering av fina partiklar och reversering av nedbrytningsprocessen genom att stabilisera marken genom utveckling av omfattande rotsystem. Efter etablering ökar de organiska materialet i jorden, sänker markdensitet och moderat mark pH och tar ut mineral näringsämnen på ytan och ackumulerar dem i tillgänglig form.
Växterna ackumulerar dessa näringsämnen och deponerar dem på jordytan i organiskt material, från vilka näringsämnen är mycket lättare tillgängliga genom mikrobiell nedbrytning. Lantbruksplantager fixar och ackumulerar kväve snabbt i tillräckliga kvantiteter för att ge ett kvävekapital som är mer än tillräckligt för att ekosystemet ska fungera normalt.
Upprättande av önskvärda trädslag som kan upprätthålla platserna kommer att sakta eller förbjuda invasion av mindre önskvärda weedda arter, ge ekonomisk avkastning på lång sikt, hjälp med att utveckla vilda livsmiljöer och främja hydrologisk balans i vattendomen.
Inrättandet av permanent täckning av vegetation innebär växande växter och föra dem till ett självständigt växande samhälle på obestämd tid. Urvalet av växtarter med hänsyn till anpassningsförmågan att växa, sprida och reproducera under svåra förhållanden. Vissa trädslag i ett produktivt system bidrar till bättre markstruktur och ökar tillgängligheten i jordens näringsämnen.
Olika växtarter har olika förmågor för att stabilisera marken, öka organets organiska mark och tillgängliga jordnäringsämnen och underlätta under utveckling. Vidare visar de också variationer i mottaglighet för skadedjur och sjukdomar, mönster av ovanjordisk och röt biomassa ackumulering, utnyttjande av näringsämnen och fördelning, effektivitet näringsämnen, näringsreversion, kullproduktion och dess sönderdelningshastighet och förekomsten av sekundära föreningar som påverkar aktiviteter av sönderdelande organismer.
Växtarter som växer snabbare representerar lägre successionsstadium och är kända för att etablera sig och växa bättre på försämrade platser som bättre kandidater för rehabilitering på gruvplatser. Medan man väljer arter av dessa skäl, bör tillgången på frö och plantor beaktas. Lokala användningsområden för arten och de ekonomiska aspekterna bör beaktas.
Grässkydd har betraktats som en sjukskötselskörd i stabiliserande jordar under restaureringsprocessen av många forskare. I allmänhet visar gräs negativa och positiva effekter på restaurering av gruvmarker. Den negativa effekten är att de konkurrerar med woody regenerering. De positiva effekterna är många.
Gräset, särskilt C 4, visar överlägsen tolerans mot torka, låga jordnäringsämnen och andra klimatpåverkan. Deras fibrösa rötter långsammare erosion och deras sod-formande tendenser producerar så småningom ett lager av organisk jord. De stabiliserar marken, bevarar markfuktigheten och tävlar väl med weedy arter. Detta första grässkydd kommer att bana väg för utvecklingen av olika självbärande växtsamhällen.
Trädformer är potentiella kandidater för att förbättra marken genom ett flertal processer som underhåll eller ökning av organiska organiska ämnen, biologisk kvävefixering, upptag av näringsämnen under räckvidden av röda gräsväxter, öka vatteninfiltrering och lagring, minska förlust av näringsämnen genom erosion och utlakning, förbättrar markens fysikaliska egenskaper, minskar markens surhet och förbättrar markens biologiska aktivitet.
Träd skapar självbärande jordar, men deras inverkan på jordens fruktbarhet beror på deras näringscykelegenskaper som kemi och sönderdelning. Användning av exotiska växtarter vid rehabilitering behöver noggrant övervägas eftersom de tros påverka platsförhållandena negativt, fly i orörda livsmiljöer och förskjuta inhemska arter.
Kandidatexotiska växtarter kräver särskild screening för att bedöma deras potential att bli problematiska ogräs i förhållande till lokala och regionala floristiska. Förslag bör ges till inhemska arter först eftersom de passar bra in i ett fullt fungerande ekosystem och visar klimatförändringar.
En önskad växtart för att plantera på mina byråer bör ha förmåga att växa på fattiga och torra markar, utveckla vegetationskyddet på kort tid och snabbt ackumulera biomassa, binda jord för att arrestera markerosion och kontrollera näringsämnesförlust och förbättra markens organiska materiens status och markmikrobiell biomassa. Med alla dessa måste det bidra till att öka tillgången på växt tillgängliga näringsämnen för att påskynda processen för rehabilitering.
Några inhemska trädarter som är lämpliga för införlivande i restaureringsprocessen av mina länder är Ficus religiosa, F. benghalensis, Bombax ceiba, Prosopis cineraria, Acacia arter, Cassia arter, Pithecellobium dulce, Delonix regia, Peltophorum pterocarpum, Tamarindus indica, Leucaena leucocephala, Prosopis arter, Pongamia pinnata, Pithecellobium dulce, Simaruba glauca, Azadirachta indica, Gmelina arborea, Xeromphis spinosa, Bambusa arundinacea, Eucalyptus grandis, E. camaldulensis och E. tereticornis. Fruktdrivande djur och fåglar föredrar att äta fikon även när annan mat är riklig eftersom fikon har höga kalciumnivåer och fåglar och andra djur behöver det.
Pandey föreslog en helhetsstrategi för restaurering av minskämmar.
Strategin omfattar:
1. Politiska åtgärder och incitamentsmekanismer för att lagra bördig jordjordskikt för användning vid restaurering efter gruvdrift,
2. Skydd mot intilliggande nöjesfält, återstående vegetation och gamla träd,
3. Att locka utspridda dispersioner,
4. Skörd av regnvatten,
5. Assisterad jordrening genom tillsättning av dammsäng och sediment samt regnmaskar,
6. Stöd till tillgänglig kvarhållande grundstam, om sådan finns
7. Direkt sådd,
8. Vegetativskärning och plantager.
Utformning och restaurering av gruv- och restaureringspolitik bör ta hänsyn till incitamentens roll att hämta och lagra ytjord innan gruvverksamheten påbörjas. Marknadsmekanismer som att återvinna hela kostnaden i samband med förebyggande vegetation och markavlägsnande, skydd mot intilliggande vegetation och träd som frökälla, restaurering av överbelastning efter gruvor, behandling till närliggande jordbruksmarker och strömmar som påverkas av gruvdrift och kostnader för Förebyggande åtgärder för minskade inducerande grundvattenförorening är viktiga åtgärder för att ge mina ägare ett starkt incitament för att minimera miljöskador.
