Dünya'yı Yeniden Tehdit Etmek: Strip Mine Restorasyonu için Biyomühendislik
Strip madencilik, kömür, mineraller ve yakın çevre yataklarından gelen diğer değerli kaynaklar, sık sık derin bir şekilde değiştirilen bir manzaranın arkasında bırakıyor. Süreç şeritleri, üst kat, alt ve aşırı bir ekosistem oluşturmak için çalışıyor, büyük bir çukurlar, dik çürük ve dik çürük olmayan yüzeyler, yaşam için kötü muameleye karşı baskı altındayken, toprak ve tohumlamanın azalması için yasal bir zorunluluktur.
Bu zorluklara cevap olarak, daha sofistike ve ekolojik bir yaklaşım, sadece zemini örtmeye yönelik bir teknik sunuyordu, ancak toprağın yeniden inşa edilmesi, hidrolojinin ve yeniden inşa edilmesi için biyolojinin ilkelerini birleştirir. Bu makale, biyomühendislik ve ekolojik fonksiyon potansiyelini araştırmak için, biyomühendislik arazileri incelemek, tekniklerini, avantajlarını, zorlukları ve gelecekteki yörüngesini incelemek için tasarlanmıştır.
Problemin Ölçeği: Strip Madencilik ve Arazi Degradasyon
Fiziksel ve Kimyasal Alternatif
Biyomühendisliğin neden gerekli olduğunu anlamak için ilk adım, rahatsızlıkların aşırı doğasını takdir etmektir. Strip madencilik tüm toprak profilini ortadan kaldırır.En üst kat, organik maddenin çoğunluğunu içeren, mikro yaşam ve tohum bankaları genellikle daha az verimli altlar ile gömülü veya karışıktır.
Kimyasal olarak, maruz kalan kaya (overburden) önemli sorunlara kaynak olabilir.Spit (iron sulfide) kayadaki toksik bir substrat hava ve suya maruz kalır, sulfurik asit, asit maden suyu olarak bilinen bir süreçtir.Bu asit genellikle fakirdir, çinko, fosfor ve manganz gibi metaller, 2 veya 3 standart tarım arazisi ile toksik bir protein yaratır.
Sözleşmeli Reclamation Sınırları
Geleneksel relamation, genellikle düzenleyici minimum standartlar tarafından yönlendirilir, bu yaklaşımın kısa vadede erozyonu kontrol edebilir, sık sık sık yeşil ama ekolojik olarak tıkanmış bir kapsam oluştururlar.Bu tür bir erlikler, özellikle de uzun süreli bir erkan veya perennials gibi büyüyen çimler oluştururlar.Bu yaklaşım, yerel ağaçlarda erozyonu ve karidesi kontrol edebilir, diğer bir yerde kalıcı bir şekilde engelleyiciler sağlarlar.
Biyomühendislik Prensipleri: Bir Sistem Yaklaşımı
Biyomühendislik, genellikle toprak biyomühendisliği veya ecoteknik mühendisliği olarak adlandırılır, araziyi iyileştirmeye odaklanmayı sağlar. Bu, canlı bitkileri ve diğer biyolojik malzemeleri birincil yapısal ve fonksiyonel bileşenler olarak kullanan bir sistem temelli bir yaklaşımdır.
- [FONT:0) Başarıyla Çalışmak:[Dönem:[Dönem: 1) Son bir devletten ziyade, biyoering teknikleri doğal ekolojik başarıların başlaması için tasarlanmıştır. Öncü türler (örneğin, azot-ekleme bacaklarını, hızlı büyüyen çimleri) zemini stabilize etmek ve koşulları artırmak için kullanılır, daha sonra da gereksiz türler (örneğin, yerli ağaçlar ve karbaplar).
- [FONT:0) Soil Biyolojisi: [DÜDÜT:1] Sağlıklı toprak canlı bir ekosistemdir. Toprak mikrobiyal toplulukların yeniden kurulmasına öncelik verir -bakteri, mantarlar, protozoa ve nematodlar - bu, organik madde için önemlidir ve istikrarlı toprak agresyonu oluşturur.
- [FONT:0] Yerli Türler:[Döneticiler yerel iklime, zararlılara ve toprak koşullarına adapte edilirler. Yerel yaşamları destekleyen kendi kendini korumak için en iyi temel sağlarlar.
- [FONT:0]Hydrological Restorasyon:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)) Etkili biyomühendislik, sitenin su dengesine hitap eder. Bu, domuzlar, teraslar veya filtrasyon basinleri yakalamayı, erozyonu azaltmak ve ⁇ şarjını teşvik etmek için içerebilir.
- [FONT:0) Biyoloji aracılığıyla uygulanabilirliğin incelenmesi: Bitki kökleri doğal bir takviye sistemi olarak kullanılır. Çimlerin fibrous kökleri, ağaçların ve karbaların daha derin kısımları ve yığınlarını demiryollarını engeller ve yığınlarını arttırırken, kütle hareketini önler.
Stripmined Land için Core Biomühendising Techniques for Stripmined Land
Belirli bir teknik yelpazesi genellikle kombinasyon halinde, yeniden bir striptiz mayın sitesini yeniden talep eden eşsiz zorluklarına hitap edebilir.
Biostructural Erosion Control
Bitkiler kurulmadan önce, yüzey rüzgar ve sudan erozyonu önlemek için stabil olmalıdır. Biostructural teknikler bina bileşenleri olarak canlı bitki malzemeleri kullanır.
Canlı Sing
Bu, yurtsever şubeleri (genellikle 1-3 inç uzunluğunda ve 18-36 inç uzunluğunda) hızlı kökler, köpekliler veya pamuklular gibi yerli türleri kontrol etmek için etkilidir. Bu tehlikeler zemine (kesinlikle yamaçlarda veya akış bankalarında) yönlendirilir ve toprağı stabilize eden bir canlı soba yaratır.
Fırça Katmanları ve Fascines
Fırça tabakaları, canlı şubelerin ve toprakların alternatif katmanlarından oluşur, sığ siperler bir eğime bağlanırlar.Köpler yukarıda toprak katmanına kökler, bir yaşam, takviyeli tezgah yaratırlar. Fascines birlikte uzun, silindirik paketler bağlanır, bir eğim boyunca sığ siperler halinde yapılır.
Canlı Cribwalls
Daha kararsız yamaçlar için, canlı beş duvarlar kullanılabilir. Bunlar hem acil hem de uzun vadeli yapısal destek sağlayan bir duvardır.
Soil Remediation and improvement
Düşman mayın şımartımı genellikle başarılı bir revejetasyon için bir ön koşuldur. Biyomühendislik bu kimyasal ve fiziksel sorunlara biyolojik çözümler sunar.
Organik Değişiklikler
Organik maddeyi akrep etmek kritiktir. Boşaltma, yaşlı adamure, biosolids ve ahşap cips, tazelenen besinlerin yavaş sürüm kaynağı sağlar, kumy şımarıklık kapasitesinin iyileştirilmesi ve kompakt kesimlerdeki aerasyon artışı.Daha önemlisi, toprak mikrobiyal topluluğu için bir gıda kaynağı sağlarlar, ayrıştırma ve besleyici bisiklet işlemleri açılabilir.
Mikrobiyo Inoculation
Bu teknik doğrudan topraklara faydalı mikroorganizmalar getiriyor. Anahtar oyuncular şunları içerir:
- [FONT:0]Mycorrhizal Fungi:[Dönetici: 1) Bu mantarlar bitki kökleri ile simbiyotik ilişkiler oluşturur, su ve besinlere erişebilecek bir hipniğe sahip bir ağ genişletilebilir (özellikle fosfor) değişimleri ve büyümeleri, değişimleri ve özellikle de kök bölgenin çok ötesindedir.
- [FONT:0)Nitrogen-Fixing Bakteri:[DÜT 1:0) GenusurFLT:2)Rhizobium[DÜT:3) neredeyse tüm lezyonların kökleri üzerinde (örneğin, pever, lupine, locust ağaçlar) ve bir Atmosferi bitkiye dönüştürerek bir form verir.
- [Üye Olmayanlar: 1) Özgür Tahtli - Sağlam Bakteriler: [Dönerge:2)Azotobacter[[Döntme:3) ve [[Dönetici:)Clostridium[Döneticileri bağımsız olarak tamir edilebilir ve bağımsız olarak bitki köklerine uygulanabilir.
Asit Mine
Şiddetli AMD ile siteler için, biyomühendislik asitli şımarıklığa ve sulara bağlı olarak, metalik maddeye ait olan bakterilere ek olarak, (ve) ek olarak, su ve sulara zarar veren bakterilere (örneğin, su) ek olarak, su ve sulara zarar veren bakterilere (örneğin, su veya sulara) zarar veren bakterilere (örneğin, su ve sulara) bir alt kat daha temiz sular verir.
Yenidenleme ve Ekolojik Başarı
Bitkilendirme, biyomühendisliğin en görünür yönüdür. Hedef sadece bir monokültürü tohumlamak değil, farklı, başarısal bir bitki topluluğu kurmaktır.
Hemşire Ekserler
Hızlı büyüyen, sert türler ilk önce hızlı kapak sağlamak, toprağı stabilize etmek ve daha yavaş büyüyen türler için uygun bir mikroklimate oluşturmak için eklenmiştir. Yıllık ryegras veya oats, büyük mavilertem ve Hintgras gibi hemşire bitkileri olarak hareket edebilir.
Doğrudan Tohumlama vs. Konteynerized Stock
Doğrudan tohumlama, çimlerle ve forbs ile büyük alanları kapsayacak şekilde maliyetlidir. Ancak ağaçlar ve karbalar için, doğrudan tohumlama, sert maden sitelerinde düşük bir başarı oranına sahiptir. Konteynerli stoklar (kesinlikle yetiştirilen) ve climax (örneğin, gelişmiş bir kök sistemi vardır ve daha iyi kuru koşullara ve rekabete dayanabilir.
Yapısal Çeşitlilik Oluşturmak
Sağlıklı bir ekosistem dikey yapıya sahiptir. Biyomühendislik yaklaşımı kasıtlı olarak açık çimland yamaları ile heterojen bir manzara yaratır ve ağaçlar için yoğun karrub kalınır ve ağaçlar kümeslenir ve bu, çeşitli bitki örtüsü ile elde edilir, "kahkahramanlar" yaratır ve ormanlık bitki örtüsü gibi özellikleri içerir.
Biomühendislik Yaklaşımının Tanible Faydaları
Biyomühendisliğin geleneksel yeniden tanımlanması üzerindeki avantajları, erozyon kontrolünin acil hedefinin ötesine kadar uzanır.
Uzun süreli öz-Sufficiency ve Azaltılmış Bakım
Konvansiyonel yenidenleme genellikle sürekli giriş gerektirir: ormanlık istilayı önlemek için her birkaç yıl boyunca, yıllık fertilizasyon yerel çim örtüsü korumak için ve erozyonun nerede meydana geldiği konusunda tekrarlanır. İyi tasarlanmış bir biyomühendislik projesi, uzun vadeli bir finansal yük oluşturmaz. Çeşitli bitki topluluğu organik madde inşa eder.
Gelişen Biodiversity ve Yaban Hayatı Habitat
Biyomühendislik projeleri doğal ekosistemleri taklit etmek için tasarlanmıştır. Ağaçların bir mozaiklerini üniformalı çim monokültüründen daha geniş bir tür yelpazesini destekleyen bir habitat sunar. Yerliler, filler ve kalınlıklar, balık ve amfibi için evler sunar.
Geliştirilmiş Su Kalitesi ve Hidrolojik Fonksiyonlar
Toprak stabilize etmek ve infiltrasyonunu teşvik etmek, biyomühendislik, ağaçlar ve karrubların derin kök sistemleri, yağmur suyunun yüzeye kadar tedavi edilmesine izin vermek, ağır metallerin ve asitlerin yüklenmesine izin vermek.Bu şarjlar yerel ⁇ aquifers ve flaşın şiddetini azaltır. Ayrıca AMD-affected alanlarda, kompresler ve diğer biyolojik tedaviler pasif olarak suları tedavi edebilir.
Artan Karbon Sequestrasyon
Maden şımarıkları genellikle organik karbonlardan yoksundur. Güçlü bir bitki topluluğu kurarak ve toprak organik madde inşa ederek, bu siteleri karbon kaynaklarından karbon lavabolara dönüştürmeyi biyomühendislik yapar. Yukarıdaki biyokütleler, ağaçların ve karrubların önemli miktarda karbon depoları depolar, ancak uzun vadeli bir depolama on yıllar boyunca inşa edilen organik maddededir.
Ekonomik ve Sosyal Co-Benefits
Bir maden sitesi verimli bir ekosisteme geri dönmek önemli sosyal faydalara sahip olabilir. Reclaimed land, kamu parkları, yürüyüş pistleri, vahşi yaşam alanları ve sürdürülebilir ormancılık için yaşam kalitesini artırır. Bu, yerel topluluklar için yaşam kalitesini artırır ve turizm veya timber satışlarından gelir üretebilir. Biyomühendislik projeleri de ağır makine operasyonlarından daha fazla iş yoğun olma eğilimindedir, bitki örtüsü ve bakımda yerel yeşil işler yaratmakta fayda sağlar.
Başarı Hikayeleri
Dünya çapında birkaç proje, biyomühendislik sitelerini şerit üzerinde pratik başarı gösteriyor.
Powell Nehri Projesi, Virginia, ABD
Appalachian kömür sahalarında bu uzun vadeli araştırma ve gösteri projesi, 1980'lerden beri çeşitli yerli ağaçlar için kanıtlanmış bir zemin olmuştur. Araştırmacılar, sert bir restorasyonu kullanarak, en yüksek havali kayalık yaklaşımını azaltmak için, 6-12 inç havali kayalık projesini uygulamak için göstermiştir (örneğin, kum taşı + kompost) ve otlak olmayan arazilerin çeşitli karışımını ortaya koyarlar, orman restorasyonunu ve çimleri kullanarak, orman restorasyonunu artırabilirler.
Lusatia Ligni Madenleri, Almanya
Doğu Almanya'nın Lusatia bölgesinde, büyük açık-pitli madenler asitli şımarıkların ve geniş pitlerin manzarasının arkasında kaldı. Teknolojinin Lusatia bölgesinde, dördüşütme (D) ve özel olarak mymühendislik mantarları tanıtarak, birkaç yıl boyunca toprağa erişmelerine izin verenler, otları dikerek daha sert bitkileri örtmeye ve hafife alan otları ve yüksek miktardaki yüksek miktardaki konsantrasyonları ortaya koydular.
Meydanlara geri dönmek
Onun sözüne rağmen, biyomühendislik bir panacea değildir. Dikkatli planlama ve uzman bilgi gerektiren önemli zorluklar sunar.
Site Heterogeneity and Assessment
İki maden sitesi de aynı değildir. Kaey, asit-genekon şımartılmış bir sürü taşla birlikte güneye doğru bir şekilde asılı olan bir teknik, pH, ağır metaller, doku ve besin seviyeleri için yapılan toprak testi ile tamamen başarısız olabilir.
Tür Seçimi ve Provenance
Doğru yerli türlerin seçilmesi kritik, ancak herhangi bir yerli bitki seçmek yeterli değildir. Yerli olarak özel tohum veya stok konularındaki genetik kanıtlanır. Bitkiler, bölgenin belirli iklim ve toprak koşullarını satın alan yerel halkla birlikte tohumlamaktan kaynaklanabilir.
Zaman Ufuk ve Uncertainty
Biyomühendislik uzun vadeli bir stratejidir.Bir ağaç temelli bir sistem tam kanopyasyon elde etmek ve kendi kendini korumak için çalışmaya başlayabilir. Bu sefer bir projeyle sık sık sık sık sık sık sık, iki veya üç yıl içinde belirli bir tevazif kapak talep edebilir. Ayrıca, ekolojik sistemler doğal olarak öngörülemez. Bir kuraklık, bir zararlı salgın veya bir vazifin gelişi, bir proje, uyarlanabilir yönetim ve kontamine edici bir planlama gerektirir.
Invasive Türler Basınç
Maden siteleri, restorasyonun ekolojik değerini yükseltmek için oldukça savunmasızdır, agresif otlar, düğümler veya sonbahar zeytinyağı gibi. Bu tür, tamamen “doğal biyo” bir yaklaşımla çatışmayı başarabilir.
Future: Innovation and Integration
Biyomühendislik alanı hızla gelişmektedir, yeni araştırmalar tarafından yönlendirilir ve etkili restorasyon çözümleri için acil ihtiyaç vardır.
Gelişmiş Mikrobiyoloji Teknolojileri
Mikrobiyotoksitlerin kullanımı basit tek-strain uygulamaları ötesinde hareket ediyor. Araştırmacılar karmaşık, çok-speciess belirli bir toprak şartlarına uygun olan bakteriler ve mantarlar. Bu "sental mikrobiyal tamir toplulukları" aynı anda birden fazla işlevi yerine getiriyor: azot, bu kadar sforus, sforus, bitki büyümesi.
Drone Technology ve Precision Restoration
Unmanned hava araçları (drones) yüksek çözünürlükteki siteleri haritalamak için kullanılıyor, fakir toprak, ağır metal noktaları ve erozyon alanları. Ayrıca tohum dökmek veya yerlerin erişmek için zor olan yerlerdeki hisse senetleri için de kullanılabilir.Bu teknoloji biyomühendislik tedavilerinin daha hedefli ve verimli bir uygulama sağlar.
Genetik ve Epigenetik Yaklaşımlar
Tartışmalı olsa da, gelişmiş genetikleri kullanarak, bitkileri kirleten veya bozulan topraklara dönüştürmek için büyüyen bir araştırma var. Bu, geleneksel anlamda genetik modifikasyon anlamına gelmez. Doğal olarak ağır veya düşük pH'ya olan bir tür içinde genetik olarak meydana gelen genetik varyantları taklit etmek ve tanıtmak. Bu, özellikle de bir maden yatağının sert koşulları için optimize edilmiş bir formdur.
Geometrik Ekonomi Prensipleri ile Bütünleşme
Örneğin, su arıtma tesislerinden (biyosolid) atıklar organik madde ve besinlerde zengindir ve yüksek kaliteli bir arazi değişikliği ile hizmet edebilir. Paper değirmeni çamuru inşaattan gelen bir enerji kaynağı sağlayabilir.
İzleme ve Adaptif Yönetim
Son olarak, biyomühendisliğin geleceği daha akıllı izlemede yatıyor. Sadece sayma bitkilerinden ziyade, bilim adamları şimdi, toprak sensörleri ve mikrobiyal DNA analizi, restore edilen ekosistemin sağlığını ve işlevlerini takip etmek için analiz ediyorlar. Bu veriler, yöneticilere sorunları erken tespit edip ayarlamaları sağlar. Örneğin, bir sensör ağı pH'nın düştüğünü tespit ederse, yöneticiler hedefli bir lime veya problemin yaygınlaşmasına yardımcı olabilir.
Sonuç: Korkunç bir manzara için bir yaşam çözümü
Bu toprakların yeniden inşası, biyolojik olarak zemine sahip olan ve sonunda geçmişin geleneksel, mühendislik destekli yaklaşımlarından daha ileri sürülen bir şekilde yazılmamıştır.Bu toprakların geri alınması son derece önemlidir, ancak bu, ekoloji, toprak bilimi ve mühendisliği hakkında derin bir bilgi gerektirir.
Biyomühendisliğin prensiplerini kucaklayarak – doğayla çalışmak, toprak yaşamı inşa etmek ve biyoçeşitliliği teşvik etmek – bu bozulan siteleri gelişmeye, dayanıklı ekosistemlere dönüştürebiliriz. Potansiyel gerçek ve şeytanlar tarafından kullanılabilir. Bir zamanlar sadece bir monokültürü destekleyen bir şerit, on yıllardır sadece iyi bir çevre değil; kuşlarla birlikte yeniden inşa edilmiş bir ıslak orman filtrelemesi veya daha fazla toprak tasarrufu sağlayan bir gezegene sahip bir gelecek.