Меліоративна суміш для рекультивації нафтозабруднених земель. Агротехнічні методи

Коли завершується збирання «видимої» нафти, тоді заміряється залишкова концентрація нафти в ґрунті, яка залежить, зокрема, і від технологій, що застосовуються.

Після аварії влада часто ставить завдання повністю очистити територію від нафтового розливу. Але виявилося, щоб виконати такі жорсткі нормативи, довелося повністю знищити верхній шар не тільки на місці розливу. Вчені запропонували відмовитися від обов'язкової вимоги очистити ґрунт до такого ступеня, щоб на всій території розливу вміст нафти було не більше 1 г на 1 кг ґрунту, та підняти залишковий вміст нафти від 3 до 8 грамів – залежно від того, як використовується земля. У багатьох випадках навіть не варто намагатися відновити повністю вихідну екосистему. По-перше, тому, що це практично неможливо, по-друге, тому, що з певними концентраціями нафти природа справляється сама.

Доцільно прив'язати нормативи забрудненості до різних природних зон - тундри, тайги, широколистих лісів, лісостепів і таке інше. Різні за своєю будовою та біохімічним складом ґрунту теж поводяться по відношенню до забруднення по-різному. Найгірша справа з торфовищем, який практично відразу вбирає нафту і нафтопродукти, і їх практично неможливо витягти. Кілограм торфу може утримувати від 100 до 500 г нафтопродуктів. Піщані та глинисті ґрунти вбирають приблизно в 100 разів менше, і у разі розливу нафтова пляма майже повністю залишається на поверхні.

Завдання полягає в тому, щоб визначити, за якого рівня забрудненості не спостерігається пригнічення екосистеми, і вибрати варіант очищення ґрунтів до допустимого рівня без заподіяння великої шкоди навколишньому середовищу. Найбільш жорстким має бути підхід у тих випадках, коли продукти нафтового забруднення можуть потрапити у відкриті водоймища -річки, озера, море.

Під терміном «рекультивація нафтозабруднених земель» розуміється комплекс заходів, спрямований на ліквідацію розливу нафти як джерела вторинного забруднення природного середовища, нейтралізацію залишкової нафти у ґрунті до рівня фітотоксичності та відновлення родючості забруднених ґрунтів до прийнятної господарської значущості.

Але немає чітких нормативів, якою мірою треба очищати грунт від розливів нафти та нафтопродуктів. Сьогодні це завдання передано на регіональний рівень, оскільки нормативи забруднення залежать від великої кількості суто місцевих факторів. Ця робота дуже актуальна. Визначення допустимих параметрів нафтового забруднення, по-перше, дозволить знизити як прямі, так і побічні екологічні збитки, що виникають при проведенні робіт з рекультивації земель. По-друге, надасть можливість нафтовим компаніям виробити оптимальні корпоративні природоохоронні стратегії. І, нарешті, по-третє, дозволить державним контролюючим органам ефективніше впливати на порушників.

Для успішної боротьби з наслідками розливів потрібно достовірно знати ступінь їхнього впливу на природу, а це досі представляється навіть фахівцям дуже складним. У певних концентраціях нафта може і не завдавати шкоди ґрунту - іноді набагато більшої шкоди завдають дії людини з її очищення.

За радянських часів не існувало жодних нормативів, які б визначали, наскільки підприємства мали очищати ґрунт, який забруднювався у процесі виконання тих чи інших робіт. Теоретично вважалося, що ґрунт треба було очищати до вихідного природного стану. Розрахункові орієнтовно допустимі концентрації (ОДК) нафти у ґрунтах після проведення відновлювальних робіт наведено у таблиці 3.

Таблиця 3. Орієнтовно допустимі концентрації нафти у ґрунтах після проведення відновлювальних робіт

Біологічна рекультивація - етап рекультивації земель, що включає заходи щодо відновлення їх родючості, що здійснюється після технічної рекультивації. Прийнято розрізняти на біологічному етапі відновлення земель два напрями. Перше – це активізація розкладання нафти у ґрунті (відновлення ґрунту), друге – відновлення рослинного покриву. Вибір напряму залежить від вихідного стану ґрунту після технічної рекультивації.

Коли подальше проведення технічного прибирання вже не дає належного ефекту і може стати причиною знищення легкоуразливих ґрунтів, тоді активізація мікробіологічного розкладання нафти в ґрунті (біоремедіація) залишається єдиним можливим заходом для її доочищення. Під терміном біоремедіація прийнято розуміти застосування технологій та пристроїв, призначених для біологічного очищення ґрунтів та водойм, тобто. для видалення з ґрунту і води забруднювачів, що вже знаходилися в них.

До основних принципів технологій біоремедіації ґрунтів відносяться:

біостимуляція in siti, біостимуляція in vitro та біоаугментація.

Біостимуляція in siti (біостимуляція дома забруднення). Цей підхід заснований на стимуляції зростання природних мікроорганізмів, які природно містяться в забрудненому грунті і потенційно здатні утилізувати забруднювач, але не здатні робити це ефективно через відсутність повного набору харчових компонентів (недолік сполук азоту, фосфору, калію та ін.). У цьому випадку в ході лабораторних випробувань із використанням зразків забрудненого ґрунту встановлюють, які саме харчові добавкиі в яких кількостях слід внести у забруднений ґрунт, щоб стимулювати зростання мікроорганізмів, здатних утилізувати забруднювач.

Біостимуляція in vitro. Відмінність цього підходу від вищеописаного у цьому, що биостимуляция зразків природної мікрофлори забрудненого грунту чи води проводиться спочатку у лабораторних чи промислових умовах (у біореакторах чи ферментерах). При цьому в біореакторах забезпечується переважне та вибіркове зростання тих мікроорганізмів, які здатні найбільш ефективно утилізувати даний забруднювач.

Потім таким чином «стимульовану» (спеціально відселекціоновану, збагачену) мікрофлору вносять у забруднений ґрунт. При цьому одночасно зі "стимульованими" мікроорганізмами вносять і необхідні харчові добавки, що підвищують ефективність утилізації забруднювача. Іноді буває необхідно забезпечити примусову аерацію забрудненого ґрунту, щоб підвищити швидкість мікробного окиснення забруднювачів.

Біоаугментація (біополіпшення). В цьому випадку в забруднений ґрунт вносять відносно велику кількість спеціалізованих мікроорганізмів, які заздалегідь були виділені з різних забруднень та/або генетично модифіковані.

Основна мета агробіологічних методів – це активізація аборигенної мікрофлори шляхом зміни субстратних умов (посилення аерації ґрунту розпушуванням та внесенням органічних добрив, створення необхідного водного режиму ґрунтів меліоративними методами, покращення мінерального балансу додаванням у ґрунт мінеральних добрив).

Досить важливе місце в успішному вирішенні проблеми відновлення рослинного покриву на ділянках, що зазнали забруднення нафтою та нафтопродуктами, займає підбір видів багаторічних трав, здатних успішно розвиватися у жорстких рамках кліматичних умов та забруднюючих факторів. За сприятливих умов середовища (оптимальна температура, солоність, рН, достатній ступінь аерації, забезпеченість елементами мінерального харчування) вдало підібрана культура або суміш штамів здатні за короткий час практично повністю утилізувати десятки тонн нафтових вуглеводнів, трансформуючи їх в органічну речовину власної біомаси, вугілля нешкідливі для довкілля продукти.

ЗубайдуллінА.А.

Як відомо, більша частина наявних у Нижньовартівському районі нафтозабруднених земель припадає на сфагнові верхові болота з потужним шаром торф'яного покладу. І саме на цих землях застосування традиційних технологій рекультивації та звичайних технічних засобів, як показує сучасна практика, не тільки не приносить позитивних результатів, але в ряді випадків навіть сприяє уповільненню природних процесів самовідновлення, що почалися.

Насамперед, це зумовлено недооцінкою природних особливостей зазначених біотопів: їх високою обводненістю, слабонесучою здатністю поверхні і, головне, своєрідністю ґрунтово-рослинного комплексу, що створюють суттєві труднощі для застосування типових схем рекультивації нафтозабруднених земель.

Уточнимо, що під словом "рекультивація" тут мається на увазі весь комплекс робіт, що проводиться на порушеній території і включає: збирання та нейтралізацію нафтової органіки, відновлення родючості грунту та створення стабільного рослинного покриву. Наступною найбільш поширеною причиною негативних результатів при рекультивації всіх без винятку нафтозабруднених ділянок, включаючи і розташовані на верхових болотах, є ігнорування (незнання, меркантильних та інших міркувань) етапності дії природних механізмів розкладання нафти на земній поверхні. Для нашого регіону виділяють три основні етапи природного руйнування нафти на земній поверхні (рисунок 1):

І етап – триває в середньому 1,5 роки. Тут переважають фізико-хімічні процеси, що включають проникнення нафти вглиб ґрунту, випаровування легких фракцій, вимивання, окислення атмосферним киснем та фотохімічне розкладання нафтових вуглеводнів. Концентрація нафти у грунті цей період знижується на 40-50%.

II етап – триває 3-4 роки після закінчення першого. Тут розкладання нафти відбувається під впливом ґрунтових вуглеводневих мікроорганізмів, чисельність яких при цьому збільшується в 25 разів. Відбувається руйнація метано-нафтенових фракцій, що є найтоксичнішими компонентами нафти для рослин та ґрунтових тварин.

III етап – починається через 4,5-5 років після розливу нафти і триває до її повного руйнування. Етап характеризується мікробіологічним розкладанням решти менш токсичної частини вуглеводнів та смолисто-асфальтенових компонентів, які утворюють на забрудненій поверхні суцільні жорсткі скоринки – так звані кіри. Фактично, вже на початку етапу можливе відновлення деяких видів рослин, стійких до підвищеного вмісту нафти в грунті. Але їх появі перешкоджають кири, які не дозволяють повітрю проникати в коренеживаний шар торфу, викликаючи своєрідну задуху рослин та ґрунтових тварин. З хімічної точки зору, повністю процес природного руйнування нафти закінчується не менше ніж через 25 років, проте токсичні властивості нафти зникають вже через 10-12 років, продукти її розкладання частково включаються до ґрунтового гумусу, частково розчиняються і видаляються з ґрунтового профілю.

Власні дослідження, проведені у літній сезон 1996р. на території Ватинського родовища нафти (ВАТ "Славнефть-Мегіонефтегаз"), підтвердили наявність етапності природної деградації нафти та на забруднених ділянках верхових боліт. Спостереження проводилися на трьох однотипних ділянках, що становлять біоценоз грядово-мочажинного верхового болота, які в різний час були піддані нафтовому забрудненню: відносно новий розлив 1994р., давній - 1989р. та старий - 1985р. Терміни аварій були підібрані з урахуванням уже зазначених етапів фізико-хімічної та мікробіологічної деструкції нафтових вуглеводнів та пов'язаних із ними стадій самовідновлення порушених фітоценозів. Однак тривалість кожного з них, як показало польове обстеження, в умовах верхових торфовищ перевищує наведені (стосовно дренованих ділянок) в 1,5 - 2 рази, що обумовлено специфікою торф'яних болотних ґрунтів (низькі внутрішньоґрунтові температури, нестача кисню і мінеральних речовин).

Тільки з урахуванням всього вищепереліченого ми можемо правильно вибудувати хід рекультиваційного процесу, оптимально задіявши та використовуючи всі існуючі природні механізми самоочищення, та отримати значний еколого-економічний ефект, якщо цей термін доречний у цьому випадку. Цей ефект досягається за рахунок двох показників:

Істотного скорочення періоду очищення та відновлення порушених ділянок до вихідних станів;

Зниження загальних матеріальних витрат за рекультивацію.

Тепер безпосередньо про найбільш типові помилки, які допускаються при проведенні рекультиваційних робіт на нафтозабруднених ділянках боліт. Часто можна спостерігати, як при ліквідації свіжих розливів нафти в перші два роки застосовуються наступні заходи:

1) засипання забруднених ділянок піском та торфом,

2) переорювання або розпушування поверхні сільгоспрудами (борони, плуги тощо) та гусеницями всюдиходів,

3) внесення нафтоокисних мікроорганізмів.

На жаль, кожен із зазначених заходів є фактично марною тратою сил та засобів з екологічної точки зору. Понад те, найчастіше природі виявляється своєрідна " ведмежа послуга " , у результаті якої болотним екосистемам завдається набагато більших збитків, ніж від самого розливу нафти.

Так, виконання перших двох заходів призводить лише до тимчасового облагородження потворного пейзажу та досягнення прийнятних концентрацій нафти у "верхньому" (привізному або вивернутому нижчележачому) шарі грунтів відповідно до вимог природоохоронної інспекції. Насправді ж відбувається поховання та консервація нафти в нижчих обводнених шарах торфу, де спостерігаються низькі температури та нестача вільного кисню. Наприклад, при русі по нафтозабрудненій поверхні болота важких гусеничних болотоходів типу ГПЛ, "Витязь" та ін. сантиметровий шар торф'яного покладу. Все це виводить залишкову нафту на кілька років з-під дії природних фізико-хімічних механізмів розкладання (атмосферного кисню та сонячного світла), а відтак суттєво уповільнюється загальний перебіг відновлення стійкого ґрунтово-рослинного покриву. При цьому також повністю руйнується (засипається або здирається гусеницями) існуючий рослинний покрив, який міг би зберегтися на окремих підвищеннях і купині і бути джерелом розселення рослинності на забруднених землях у наступні роки.

Недоцільним на даному етапі є і застосування нафтоокисних мікроорганізмів (бакпрепаратів), оскільки більшість їх гине внаслідок гострої токсичності свіжорозлитої нафти. Крім цього, в процеси біорозкладання в першу чергу залучаються легші фракції нафти (своєрідні "вершки"), які і так би швидко зруйнувалися під впливом атмосферного кисню та сонячного світла.

Таким чином, прискорювати природні процесируйнування залишкової нафти і цим скорочувати час, необхідне відновлення вихідного рослинного покриву доцільно лише після півтора-двох років із аварії (на II і III етапах).

Однак це не означає, що свіжими розливами не слід займатися. Просто тут всі зусилля необхідно спрямувати на надійну локалізацію розливу нафти в межах мінімально можливої ​​площі та збирання максимально можливої ​​кількості нафти. Сучасні технічні засоби дозволяють збирати до 70%, а за сприятливих природних умов до 90% розлитої нафти.

На болотах локалізація розливів здійснюється, як правило, або створенням по периметру розливу потужного торф'яного обвалування (використовуються болотоходи типу "КАРТ"), або відриванням направляючих траншей і борозен до загальної приймальної ями, або встановленням мобільних бонових загороджень (останнє на жаль не практик. Збір нафти проводиться з використанням звичайної техніки, що відкачує, і спеціалізованих нафтозбірників. Ефективно на болотах та застосування для збирання нафти з міжкочкових поглиблень та інших важкодоступних місць вакуумних ранкових насосів, як вітчизняного, так і імпортного виробництва. Основною умовою має бути мінімальне переміщення техніки і людей по поверхні, що рекультивується, особливо, по ділянках живої рослинності, що збереглися.

Найбільш прийнятним методом для ретельного збирання залишкової нафти, за власним досвідом проведення таких робіт, є метод примусового відмивання ґрунтів та рослинного покриву від нафти водою. Це досягається або повним заводненням забрудненої ділянки на нетривалий період, або його періодичним дощуванням поливальними установками (мотопомпи, лісопожежні машини). Ефективність робіт з нафтовідмивання ділянки суттєво збільшує застосування дозволених поверхнево-активних речовин.

При невеликих обсягах розлитої нафти ефективним заходом є використання сорбентів, зокрема торф'яних матів (утримуюча здатність 1 м2 залежно від технології виготовлення становить від 10 до 40 кг нафти при 12-15-кратному використанні). Такі мати зручні для швидкого розгортання на свіжих розливах і, що найголовніше, зручні при подальшому їх зборі для утилізації, на відміну від розсипних видів сорбентів. До речі, є нескладні вітчизняні технології масового виробництва таких матів на місцях. Унікальні сорбційні властивості має і природний мінерал- вермікуліт, значні запаси якого є у нашому гірському Заураллі.

PAGE \* MERGEFORMAT 12

МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Кафедра кадастру нерухомості та геоде зії

ОПД.В.04 РЕКУЛЬТИВАЦІЯ ЗЕМЕЛЬ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичного заняття№ 4 на тему:

«Рекультивація земель, забруднених нафтою та нафтопродуктами»

Спеціальність 120301 Землевпорядкування

Уфа 2012

УДК 631.4

ББК 40.3

М 54

Розглянуто та обговорено на засіданні кафедри кадастру нерухомості та геодезії (протокол №від 2012 року)

Упорядник: доцент, к.с.-г.н. Мінніахметов І.С.

Рецензент: к.с.-г.н., доцент кафедри землеробства та ґрунтознавства

Гай син В.Ф.

Відповідальний випуск: зав. кафедрою кадастру нерухомості та геодезії, к.с.-г.н., доцент Ішбулатов М.Г.

м. Уфа, БДАУ, кафедра кадастру нерухомості та геодезії

РЕКУЛЬТИВАЦІЯ ЗЕМЕЛЬ, ЗАБРУДНЕНИХ НАФТОЮ ІНАФТОПРОДУКТАМИ

Мета заняття навчитися розробляти системи заходів щодо рекультиваціїземель, забруднених нафтою та нафтопродуктами.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

В умовах зрослого в XX столітті антропогенного навантаження на біосферу планети, ґрунт є елементом природної системи і перебуваючи в динамічній рівновазі з усіма іншими компонентами, піддається деградаційним процесам. Однією з найбільш типових проблем сучасності є забруднення нафтою та нафтопродуктами ґрунтового покриву територій внаслідок аварійних ситуацій при видобутку, транспортуванні та переробці нафти.

Нині окремі нафтовидобувні території за станом довкілля наближаються до районів екологічного лиха. Виникає загроза стійкій, а часто незворотній трансформації умов функціонування природних систем та змін якості життя на значних площах у різних природних зонах від Крайньої Півночі до півдня країни. Відбуваються глибокі зміни практично всіх компонентів навколишнього середовища: ґрунтів та структури ґрунтового покриву, ґрунтів та надр, поверхневих та підземних вод,біоти та повітря.

Нафтова промисловість з небезпеки на довкілля посідає третє місце серед 130 галузей сучасного виробництва (Панов та інших., 1986).

Оскільки на сучасному рівні розвитку нафтовидобувної та нафтопереробної промисловості неможливо виключити її вплив на навколишнє середовище, виникає необхідність рекультивації земель, забруднених нафтою, нафтопродуктами та високомініралізованими нафтопромисловими стічними водами (НСВ).

Забруднення грунту нафтою і НСВ відрізняється від багатьох інших антропогенних впливів тим, що воно дає не постійне, а, як правило, "залпове" навантаження на середовище, викликаючи швидку реакцію у відповідь. При оцінці наслідків такого забруднення не завжди можна сказати, чи економіка повернеться до стійкого стану або буде незворотно деградувати. У всіх заходах, пов'язаних із ліквідацією наслідків забруднення, з відновленням порушених земель, необхідно виходити з головного принципу: не завдати економіці великої шкоди, ніж той, який вже завдано під час забруднення.

Концепція відновлення економіки спирається цей принцип. Е e суть м аксимальна мобілізація внранкових ресурсів на відновлення своїх первісних функцій.

Нині рекультивація нафтозабруднених земель у Башкортостані проводиться, зазвичай, без достатнього наукового обгрунтування. Ліквідація наслідків розливів нафти проводиться часто таким способом, що відбувається незворотне знищення родючого шару ґрунту, наприклад, при спалюванні нафти, засипанні забруднених ділянок ґрунтом, вивезенні забрудненого ґрунту у відвали.

1 Методичні положення

1.1 Методи рекультивації

Методи рекультивації, що застосовуються у зарубіжній та вітчизняній практиці, можна умовно розділити на чотири групи: фізичні, фізико-хімічні, хімічні табіологічні.

До фізичних методів належать механічне зняття замазучених і бітумізірованних шарів ґрунту, що містять понад 5 % вуглецю нафтопродуктів (Якубов, 1989), збирання нафтопродуктів з поверхні за допомогою гідронасосу ( Hinchel та ін., 1988), змішування забруднених ґрунтів з чистим ґрунтом для зменшення вмісту нафти та нафтопродуктів (Абдуєв, Аскеров, 1979; Ахмедов та ін., 1988; Ісмаїлов, Піковський, 1988).

Поруч авторів пропонується інтенсивно аерувати нафтозабруднені грунти, використовуючи при цьому глибоке оранку, розпушування, дискування, боронування (Самосова та ін, 1979; Андерсон, Пропадаюча, 1979, Аскеров, 1982; Оборин та ін, 1988).

Balch Thomas (1993) пропонує інтенсивно збирати забруднений ґрунт у покриті купи висотою 4?5 м і шириною до 40 м, в основі яких розташовується мережа перфорованих труб для подачі гарячого повітря. В результаті дифундування нагріте повітря захоплює вуглеводні та леткі органічні сполуки.

Н asler Anders (1989) розглядає можливість застосування методів очищення шляхом нагрівання ґрунту до температури 700°З або за допомогою струменя води під високим тиском. Heimhard Hans - l ü rgen (1987) пропонує використовувати водно-повітряний струмінь високого тиску. Weston Roy F. (1998), Matig J., Т r ü benbach G. (1991), Joseph E. Musul (1993) використовують технологію нагрівання ґрунту, при цьому відбувається випаровування вологи та органічної речовини. Jorgenson Torre М., Krizan Larry W et . al . (1991) розробили поетапну технологію очищення нафтозабруднених земель на Алясці. Перед замерзанням ґрунту нафта видалялася механічно і за допомогою промивання, влітку наступного року ґрунт удобрили, аерували, створили певну вологість, що сприяло сприятливим умовам для розкладання нафти. Внаслідок цих заходів відбулося зниження вмісту вуглеводнів нафти на 94 % від початкового.

Фізико-хімічні методи передбачають застосування спеціально підібраних поверхнево-активних речовин (диспергаторів, дезмульгаторів тощо) допоміжних речовин, що впливають на зміну стану та колоїдно-дисперсної структури зважених частинок у нафтовій та водній фазах.

Для очищення великих територій, забруднених шкідливими техногенними сполуками, пропонується використовувати широко поширені природні сорбентиорганічного походження (торф, мох, чорнозем, вугілля), глини та глинисті матеріали з високою ємністю поглинання по відношенню до забруднювачів.

Hasler Anders (1989) пропонує випал забруднених грунтів з одночасним додаванням в них в'яжучих речовин, після термообробки конгломерат, що утворюється, використовується як будівельний матеріал, a Rez D. H . (1993) використовує для знешкодження рідких і твердих вуглеводнів портландцемент, причому вуглеводень ізолюється від зіткнення з навколишнім середовищем.

Punt та ін. (1991) пропонують екстракцію забруднюючих ґрунт нафтопродуктів перегнаною фракцією природного конденсату та гексану, а Bulman та ін. (1993) та Greiner D (1994) хімічне насичення грунту киснем для відновлення його біологічної активності. Hinchel R. E., Downey D. C . та ін (1998) показали можливість використання закачування води, збагаченої киснем або містить перекис водню.

Велика роль у прискоренні розкладання нафти та нафтопродуктів у ґрунті належить мінеральним та органічним добривам (Самосова та ін., 1979; Демиденко та ін., 1983; Абзалов та ін., 1988; Гайнутдінов та ін., 1988, Тишкина, 1).

Особливо важливе застосування азотних добрив, т.к. у ґрунті при нафтовому забрудненні вноситься велика кількість С, різко змінюючи співвідношення C : N . Для нормального розвитку мікроорганізмів потрібно на 1 частину азоту 10 частин вуглецю, в брудних до 400 420 ( Odu, 1978).

Біологічний метод є найбільш ефективним та екологічним методом рекультивації нефгезабруднених ґрунтів. Вони включають використання біопрепаратів і біостимуляторів для деградації нафти і нафтопродуктів.

У розкладанні нафти у ґрунті головне та вирішальне значення має функціональна активність комплексу ґрунтових мікроорганізмів, що забезпечують повну мінералізацію нафти та нафтопродуктів до вуглекислого газу та води. Основний внесок у цей процес роблять мікроорганізми, здатні використовувати вуглеводні як єдине джерело органічної речовини іенергії. Тип ґрунту, його мінеральний та органічний склад, вологість, аерованість, температура також впливають на швидкість деградації вуглеводнів нафти. На підставі здатності мікроорганізмів використовувати вуглеводні нафти та інших ксенобіотиків запропоновано метод біокорекції забруднень, який включає такі підходи:

1. активацію деградуючої здатності мікрофлори, що природно міститься в забрудненому ґрунті, шляхом внесення біогенних елементів, ком- метаболізованих субстратів, кисню, біостимуляція;
2. інтродукцію в забруднений ґрунт спеціалізованих мікроорганізмів, попередньо виділених з різних забруднених джерел або генетично модифікованих біодоповнення.

За допомогою біологічного методу, заснованого на застосуванні природних штамів мікроорганізмів, за 3 роки рекультивації можна повністю відновити родючість нафтозабруднених ґрунтів при рівні забруднення, що не перевищує 10?15% сирої нафти до маси ґрунту. У разі більш високих концентрацій забруднюючих речовин біовідновлення доцільно комбінувати з фізичними тафізико-хімічними методами очищення.

Видове розмаїття нафтоокисних бактерій велике. На основі штамів різних бактерій та їх асоціацій створені дуже ефективні біопрепарати Родотрин, Екойл, Путідойл і т.д.

Розглянуті нижче фізико-хімічний та хімічний методиє й певною мірою симулюючими. Біостимулюючими служать також різні харчові добавки та поверхнево-активні речовини (ПАР), відходи дріжджового виробництва, рибне борошно, молочна сироватка, відходи білково-вітамінного комбінату, активний мул, азот, фосфор та калій мінеральних добрив, традиційний гній і навіть, як показали дослідження Н.А. Кірєєвої, рідкі стоки тваринницьких комплексів та інші стічні води, що утилізуються на землеробських полях зрошення

Відома роль дощових хробаків у розкладанні нафти. Кібардіним та ін. (1989) показано, що дощові черв'яки заковтують нафту в грунті і роблять її доступною для мікроорганізмів.

Посів у нафтозабруднений ґрунт люцерни та інших бобових культур, трав з розгалуженою кореневою системою сприяють прискоренню розкладання вуглеводнів (Алієв та ін., 1977; Gudin, Syratt, 1975; Lee Eusiand , 1993). Позитивний вплив посівів сільськогосподарських рослин, і зокрема багаторічних трав, пояснюється тим, що своєю розвиненою кореневою системою вони сприяють поліпшенню газоповітряного режиму забрудненого ґрунту, збагачують ґрунт азотом та біологічними активними сполуками, що виділяються кореневою системою у ґрунт у процесі життєдіяльності рослин. Усе це стимулює зростання мікроорганізмів і прискорює розкладання нафти і нафтопродуктів. У зв'язку з цим не можна не враховувати також можливість самих рослин розкладати різні класи нафтових вуглеводнів (Угрехелідзе, 1976) або адсорбувати їх ( Cunningham Scott та ін, 1995).

1.2 Комплексна технологія рекультивації земель,

Забруднених нафтою

Технологія рекультивації земель, забруднених нафтою, залежить від багатьох факторів: концентрації нафти в ґрунті, типу нафти, наявності засобів рекультивації біопрепаратів, хімічних меліорантів, технічних засобів і т.д. На підставі досліджень та узагальнення досвіду з рекультивації земель, забруднених нафтою, Інститутом біології УНЦ РАН спільно з БашНІПІнефть розроблено керівний документ «Проведення рекультивації техногенно порушених земель при видобутку нафти», який схвалений відповідними державними органами та запропонований для використання підприємствам АНК земель, що забруднюються нафтою та нафтопродуктами. Отримано також патенти РФ на винахід «Спосіб очищення ґрунтів від нафтових забруднень».

Відповідно до запропонованої схеми (рисунку 1) основних заходів щодо рекультивації нафтозабруднених ґрунтів, спочатку проводиться меліоративне обстеження забрудненої території, уточнюються межі ареалу та всі ті фактори, на підставі яких вибираються способи рекультивації.

Малюнок 1 Схема основних заходів щодо рекультивації нафтозабруднених земель

Основними засобами рекультивації нафтозабруднених земель є застосування біологічних препаратів та активізація аборигенної ґрунтової мікрофлори на тлі різних агротехнічних та фітомеліо- ративних заходів, спрямованих на оптимізацію трофічних та фізико-хімічних умов для життєдіяльності мікроорганізмів, які споживають вуглеводні нафти.

Ефективне використання біопрепаратів можливе при концентрації нафтопродуктів у ґрунті не вище 10…15%. Тому на першому етапі рекультивації при вмісті нафти вище нафтоємності ґрунту виробляються механічний збір розлитої нафти разом із деякою частиною поверхневого шару ґрунту та транспортування їх у земляні (нафтошламові) комори. Після відокремлення нафти від ґрунту, використовуючи і ПАР, перш ніж приступити до біологічної рекультивації на полігоні, необхідно провести ряд агротехнічних заходів - інтенсивне розпушування, зволоження, внесення комплексних мінеральних та органічних добрив. Можна також залишити ґрунт на парування при періодичному розпушуванні та в подальшому проводити фітомеліорацію, використовуючи як сидерати переважно бобові культури. При вмісті нафти в забрудненому грунті в концентрації до 10...5% можна приступити відразу до агротехнічних впливів (розпушування, внесення добрив та біостимуляторів) з подальшим внесенням біопрепаратів. При вмісті нафти у ґрунті менше 5% можна приступити до фітомеліорації одразу або через етап парування.

Рекультивація вважається завершеною при зниженні вмісту нафти у ґрунті до 0,1%, формуванні травостою з проективним покриттям не менше 80%. При забрудненні ґрунтів сирою нафтою, у складі якої міститься значна кількість НСВ, до схеми рекультивації включаються хімічні меліоранти. На початковому етапі проводиться, якщо це можливо, відмивання ґрунту від солей, потім гіпсування, далі виконуються передбачені у системі заходів агротехнічні та біологічні способи рекультивації.

2 порядок виконання завдання

2.1 Основні заходи щодо рекультивації

нафтозабруднених ґрунтів

Перший етап ¦ агрогеохімічний.

На цьому етапі відбувається процес вивітрювання, випаровування та часткового руйнування легких фракцій, фотоокислення, часткове відновлення мікробіологічних співтовариств та ґрунтових тварин. Частина компонентів перетворюється на твердий продукт, що покращує водно-повітряний режим.

1. Збирання нафти з поверхні (бульдозери, екскаватори), відкачування насосами.
   1. Транспортування та складування в нафтошламні комори для подальшої переробки.

3. Підготовка ділянки шляхом часткового або суцільного планування (при необхідності) ґрунт очищається від сміття, відходів ліквідації аварії та залишається на самоочищення та природну трансформацію нафти на 1,0…1,5 роки.

1. Під час першого етапу за відсутності небезпеки ерозії необхідно проводити розпушування ґрунту (переорювання на глибину 10?20 см) 2?3 рази після настання фізичної стиглості ґрунту навесні.
   1. У зимовий період необхідно снігозатримання, а навесні регулювання сніготанення.
      1. Внесення комплексних мінеральних добрив(N, Р, К), щонайменше 90 кг чинного на 1 га.
      2. На цьому етапі при забрудненні ґрунту менше 10% (вагові) використовуються біопрепарати, у тому числі біостимулятори та біодобавки. При слабкому забрудненні ґрунтів внесення біопрепаратів економічно недоцільне. Слід обмежитися агротехнічними методами та біостимуляцією.
      3. На агротехнічному етапі проводиться контроль за можливим забрудненням ґрунтових вод нафтою.
      4. Після закінчення 1 етапу проводиться аналіз вмісту залишкової нафти у грунті. Визначається рівень природного заростання.

Другий етап біологічний.

1. 1-я стадія біологічного етапу - пробний посів трав. Мета цього заходу – оцінити залишкову фітотоксичність ґрунтів, інтенсифікувати процеси біодеградації нафти, уточнити терміни переходу до заключного етапу.
   1. Перед пробним посівом грунт переорюють (розпушують, дискують). Сіють переважно бобові культури (горох, люцерна, буркун таін).
      1. 2-я стадія біологічної рекультивації - посів багаторічних трав проводиться через 1-3 роки після забруднення. Цей етап починається, якщо пробний посів дав сходи не менш як на 75% площі.
         1. Перед посівом багаторічних трав проводиться розпушування ґрунтів, внесення органічних добрив та біостимуляторів. Мінеральні добрива краще вносити у вигляді підживлення 2-3 рази.
         2. Рекомендовані трави для лісостепової зони - вівсяниця лугова, тимофіївка лугова, конюшина червона, багаття безосте, їжака збірна, люцерна синьогібридна. Для стінної зони житняк гребнистий, люцерна жовтогібридна, буркун жовтий, волосня, регнерія волокниста.
         3. Багаторічні трави вирощуються щонайменше 2-х років. Зелену масу не рекомендується використовувати в кормових цілях, краще заорювати в ґрунт як сидерати.
         4. Рекультивація вважається завершеною, якщо зростання трав та формування травостою проходить нормально з агрономічної точки зору та заростає понад 80 % площі. Зміст нафтопродукту має перевищувати 0,1%.

3 завдання на самОсобливу роботу

Розробити систему заходів щодо рекультивації забруднених земель, з урахуванням рівня забруднення нафтою (див. таблицю 1).

Таблиця 1 Класифікація ґрунтів за ступенем забруднення нафтою

* санітарний норматив ≤0,1%

Технологічна карта складається відповідно до таблиці 2:

Таблиця 2 Технологічна карта

Висновки:

Форма контролю. Розроблена технологічна карта з рекультивації забруднених нафтою земель із висновками надаються викладачеві та оцінюються із співбесідою.

4 Запитання для самоконтролю знань

1 Які методи використовують при рекультивації земель, забруднених нафтою та нафтопродуктами?

2 Назвіть основні біопрепарати, які застосовуються при рекультивації земель, забруднених нафтою та нафтопродуктами?

3 Основні заходи щодо рекультивації земель, забруднених нафтою та нафтопродуктами?

4 Охарактеризуйте сучасні методи очищення земель від нафтопродуктів.

5 Який із методів є найефективнішим при рекультивації земель, забруднених нафтою та нафтопродуктами?

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

1 Габбасова, І.М. Деградація та рекультивація ґрунтів Баш кортостану [Текст]/І.М. Габбасова. Уфа, Гілем, 2004. 284 с.

2 Голованов, А. І. Рекультивація порушених земель [Текст]: навч. посібник / А. І. Голованов, Ф. М. Зімін, В. І. Сметанін; за ред. А. І. Голованова. М.: Колос, 2009. 325 с.

3 Основи природооблаштування [Текст]: навчальний посібник/О.І. Голпро ванів [та ін]. М.: Колос, 2001. 263 с.

4 Ґрунти Башкортостану [Текст]. Т.2. Уфа: Гілем, 1997. 328 с.

5. Садовнікова, Л. К. Екологія та охорона навколишнього середовища при хіміче ском забрудненні [Текст]: навч. посібник / Л. К. Садовнікова, Д. С. Орлов, І. Н. Лозановська. 3-е вид., пе рераб. М.: Вищ. шк., 2006. 334 с.

6 Система ведення агропромислового виробництва в Республіці Баш кортостан [Текст]. Уфа, Гілем, 1997. 612 с.

7 Сметанін, В.І. Рекультивація та облаштування нару шенных земель [Текст]: навчальний посібник / В.І. Сметанін. М.: Колос, 2000. 96 с.

Нафтові забруднення ґрунту та води, які останнім часом зустрічаються все частіше, завдають великої шкоди навколишньому середовищу. Однією з найважливіших природоохоронних заходів, вкладених у відновлення родючості нафтозабруднених земель, є рекультивація. Застосування сорбційно-біологічних технологій на основі сфагнуму останніми роками дає чудові результати.

Причини нафтозабруднень

Розлив нафти може статися як при її видобуванні, транспортуванні та зберіганні, так і при переробці та застосуванні у технологічних процесах. Крім цього, причинами нафтозабруднення найчастіше стає фізичне зношування обладнання або його механічне пошкодження. Лідируючі позиції за кількістю аварійних розливів нафти та нафтопродуктів займають магістральні та внутрішньопромислові продуктопроводи. Переважна більшість НП тут пов'язана з корозією обладнання та неякісними будівельно-монтажними роботами, лише незначна частина — із заводським браком та помилками експлуатації.

Природоохоронне законодавство РФ наказує локалізувати та ліквідувати розлив нафти та нафтопродуктів у найкоротші терміни та довести до допустимого рівня залишковий вміст вуглеводнів у навколишньому середовищі. Повинні бути проведені роботи з рекультивації земель, які повністю або частково втратили продуктивність внаслідок розливу нафти. Рекультивовані землі та прилеглі до них території та водні резервуари після завершення всього комплексу робіт повинні бути оптимально організованим та екологічно збалансованим стійким ландшафтом. Згідно з постановою Уряду РФ «Про невідкладні заходи щодо попередження та ліквідації аварійних розливів нафти та нафтопродуктів» на кожному підприємстві має бути розроблений план щодо попередження та ліквідації аварійних розливів нафти та нафтопродуктів (ПЛАРН). Однак на практиці більшість підприємств не тільки не розробили ПЛАРН, але й не мають технічних засобів і матеріалів для усунення аварійного розливу нафти та нафтопродуктів.

Методи локалізації та ліквідації аварійних розливів нафти

Механічні методи локалізації та ліквідації аварійних розливів нафти дозволяють збирати з поверхні ґрунту та води за допомогою спеціалізованих механізмів та пристроїв основну масу розлитих вуглеводнів. При цьому велика частина вуглеводнів вбирається в ґрунт, і зібрати їх механічними методами неможливо. З розвитком науки і техніки нарівні з механічними методами ліквідації розливу нафтопродуктів почали застосовувати фізико-хімічні та біологічні методи. Фізико-хімічні методи усунення нафтозабруднень засновані на застосуванні сорбційних матеріалів, які мають здатність поглинати нафту. Ці матеріали можна розділити на адсорбенти та абсорбенти залежно від механізму поглинання нафти. У свою чергу кожен з цих матеріалів відрізняється своїм походженням, дисперсністю, нафтоємністю, плавучістю, вологоємністю та іншими показниками.

Сьогодні застосовуються неорганічні та органічні сорбенти, що мають як природне, так і синтетичне походження. Багато сорбентів універсальні, оскільки здатні поглинати досить великий спектр нафтопродуктів. Останнім часом при виборі засобів для ліквідації аварійних розливів та їх наслідків все більша перевага надається сорбентам, здатним не лише добре поглинати нафту та нафтопродукти, а й розкладати їх на прості та безпечні речовини – вуглекислий газ та воду. У цьому випадку процес біорозкладу нафтопродуктів досягається природним шляхомз допомогою мікроорганізмів. Щоб прискорити біорозкладання нафтопродуктів, нарівні з сорбентами можуть застосовуватись біопрепарати, до складу яких входять колонії різних мікроорганізмів-біодеструкторів нафтопродуктів.

Мал. 1. Динаміка зниження вмісту вуглеводнів у нафтозабрудненому ґрунті по відношенню до вихідного вмісту через 2 тижні

Рекультивація ґрунту та водойм за допомогою біорозкладних сорбентів

Розлив нафтопродуктів здатний знищити флору і фауну, викликати мутацію мікроорганізмів, що живуть у ґрунті та у воді. Відновлення рослинності на нафтозабруднених ґрунтах сповільнюється або не є можливим зовсім.

Рекультивація нафтозабруднених земель - це першочергове завдання при ліквідації наслідків розливу нафти та нафтопродуктів. Проведення рекультиваційних робіт потребує 95,9% загальної кількості нафтозабруднених земель. Щорічно площі порушених земель, які потребують рекультивації, збільшуються на 10 тис. га на рік.
Варто згадати недавній приклад: 25 квітня 2012 р. через незаконне врізання в трубопровід, що належить комбінату Росрезерву «Прибайкалля», до Ангари потрапило понад 300 т нафтопродуктів. На даний момент витік усунений, проте концентрація забруднень, як повідомляє Росприроднагляд, перевищує норму в 20-120 разів - залежно від віддаленості від джерела забруднення.

Хороші показники рекультивації нафтозабруднених площ досягаються завдяки використанню абсорбенту на основі модифікованого сфагнового мохового торфу. Суть модифікації полягає в тому, що при високотемпературній обробці торф змінює свої властивості з гідрофільного на гідрофобне та олеофільне. Гумінова складова працює як каталізатор активності аборигенного біоценозу, значно підвищуючи цю активність та прискорюючи його взаємодію з вуглеводнями. Після біологічного розпаду вуглеводню торф'яна капсула переходить у гідрофільний стан і починає вбирати воду, як у звичайних природних умовах, стаючи корисним компонентомяк ґрунту, так і води.

З метою підтвердження ефективності застосування водної поверхні абсорбенту на основі модифікованого сфагнового мохового торфу проводилися випробування на базі однієї з еколого-аналітичних лабораторій. У ході цих випробувань було визначено основні показники цього абсорбенту: насипна щільність, нафтоємність, плавучість; перевірено сорбуючу здатність абсорбенту нафти на водній поверхні. Крім того, було визначено оцінку ступеня очищення водної поверхні від нафти абсорбентом. Вимірювання на основі флуориметричного методу показали, що середнє залишкове вміст розчиненої нафти у воді після застосування сорбенту для збору розлитої нафти, отримане з трьох вимірювань, становить 0,086 мг/л (0,094; 0,073; 0,091). Це повністю відповідає ГДК у воді об'єктів господарсько-питного та культурно-побутового водокористування: граничний вміст нафти 0,3 мг/л, багатосірчистої нафти – 0,1*.

Спеціалістами кафедри промислової екології РГУ нафти та газу ім. І. М. Губкіна під керівництвом зав. кафедрою професора С. В. Мещерякова було детально вивчено вплив торф'яного абсорбенту на очищення ґрунту від нафтового забруднення. Експеримент, що проводився в лабораторії кафедри протягом семи місяців, показав, що застосування абсорбенту на базі модифікованого сфагнового мохового торфу при рекультивації ґрунтів, забруднених нафтою, призводить до значного зниження вмісту в ґрунті вуглеводнів, зменшення показників токсичності до фонових значень пригнічення росту рослин. Це означає, що застосування абсорбенту з урахуванням модифікованого сфагнового мохового торфу за короткий час нормалізує екологічну ситуацію дома ліквідації розливу нафти.

Через два тижні після початку експерименту у двох зразках із застосуванням сорбенту в пропорції нафта/абсорбент 1:1 та 4:1 із внесенням комплексного гранульованого добрива вміст вуглеводнів знизився на 73% та 67% відповідно, а через 6 місяців – на 94,3% та 94% відповідно (рис. 1). В інших зразках за аналогічний двотижневий період цей показник становив 15-47%, причому подальше зниження кількості вуглеводнів у зразках без абсорбенту загальмувалося. Згідно з нормами ХМАО, зразки із застосуванням сорбенту в пропорції з нафтою 1:1 і 1:4 дозволяють прийняти землі з такими показниками до обороту. Для оцінки рекультивації землі з біологічної точкизору було проведено низку додаткових досліджень щодо впливу сорбенту на основі модифікованого сфагнового мохового торфу на процес рекультивації земель.

Мал. 2. Вплив абсорбенту на тлі нафтового забруднення на токсичність ґрунтів у динаміці (тест-об'єкт – інфузорії Paramecium Caudatum)

*1. Постанова Уряду РФ № 613 від 21.08.00 р. «Про невідкладні заходи щодо запобігання та ліквідації аварійних розливів нафти та нафтопродуктів» (в ред. від 15.04.02 р. за № 240).
2. Наказ МПР № 144 від 2003 р. «Про вдосконалення роботи у сфері боротьби з нафторозливами».
3. Звіт за результатами дослідження кафедрою промислової екології ФХТЕ РГУ нафти та газу ім. І. М. Губкіна «Вивчення впливу торф'яного абсорбенту на очищення ґрунту від нафтового забруднення».- М., 2008 р.
4. ДН 2.1.5.1315-03 «Про ГДК хімічних речовин у воді водних об'єктів господарсько-питного та культурно-побутового водокористування» від 04.03.98 р. (із змінами від 15.06.03 р.).

Дослідження токсичності ґрунту

на ранніх термінахпроведення експерименту токсичність ґрунтів досягала високого рівня. Через 3 місяці у всіх зразках, де було застосовано модифікований сфагновий моховий сорбент, рівень токсичності наблизився до нульових показників (рис. 2).

Активність мікробіоценозу ґрунтів

Пригнічення мікробіоценозу ґрунту спостерігалося протягом усього експерименту у всіх зразках. Винятком є ​​зразок де доза абсорбенту максимальна (пропорція з нафтою 1:1). Зразки, в яких пропорційне співвідношення нафти та абсорбенту становило 4:1, 2:1 та 4:1 із застосуванням добрива, можна розглядати як благополучні на завершальному етапі експерименту, де пригнічення трохи перевищує допустиме значення 30% (рис. 3).

Мал. 3. Вплив абсорбенту на фоні нафтового забруднення на активність мікробіоценозу ґрунтів у динаміці

Фітоценотичні показники

Вивчення фітоценотичних показників злакових рослин виявило токсичність ґрунту всіх експериментальних зразків. Менш виражена токсичність ґрунту у зразках із застосуванням абсорбенту. У всіх рослин, що брали участь в експерименті (пшениця, овес, редиска та трава для укосів), різко виражено пригнічення кореневої системи через токсичність ґрунту. Найбільш чутливим до нафтового забруднення виявилося насіння пшениці. Надземна частина рослин також пригнічена. У міру збільшення кількості абсорбенту у забрудненій землі (пропорційне співвідношення з нафтою 2:1 та 1:1) пригнічення дещо знижувалося. Найкращі показники (рис. 4) за результатами комплексних дослідженьбули відзначені у двох зразків: перший – з помірною дозою абсорбенту на базі модифікованого сфагнового мохового торфу (співвідношення з нафтою 4:1) на фоні добрива; другий - з максимальною дозоюцього ж абсорбенту (пропорція з нафтою 1:1). В результаті проведених біологічних досліджень виявлено, що, незважаючи на зниження рівня вуглеводнів у нафтозабрудненому ґрунті без застосування абсорбенту, повноцінна життєдіяльність рослин не забезпечується.

Мал. 4. Фітоценотичні показники трави для укосів (тривалість вирощування – 30 діб)

З метою визначення ефективності рекультивації земель за допомогою абсорбенту проводилися дослідження на можливість біорозкладу нафтових забруднень та бурового шламу. Результати показали, що кількість нафтопродуктів у дослідних зразках знизилася на 78%. Надалі рівень нафтопродуктів у дослідних зразках продовжував знижуватись і через 100 днів наблизився до гранично допустимих концентрацій (див. таблицю).

Табл. 1. Оцінка показників вмісту бурових відходів до та після застосування абсорбенту

* ОДКнп (окремо допустима концентрація нафтопродуктів в окремо взятому суб'єкт Федерації) = 1000 мг/кг.

Високі показники очищення нафтозабруднених земель і водойм за допомогою сорбенту на основі модифікованого сфагнового мохового торфу стали підставою для введення його в стандартну процедуру рекультивації ґрунтів та водойм від нафти/нафтопродуктів та бурових шламів поряд з найбільшими підприємствами. Прикладом може бути застосування абсорбенту на нафтозабруднених землях одного з підприємств у ХМАО (див. фото). Перед застосуванням абсорбенту вміст нафтопродукту у ґрунтоґрунті становив 28%. Через 45 днів після внесення сорбенту вміст нафтопродукту зменшився на 20% і склав 5,8%, що менше ГДК для ХМАО (6%).

Рекультивацію земель можна вважати завершеною після створення густого та стійкого травостою, при цьому концентрація залишкових нафтопродуктів зі значеннями коефіцієнта окислення нафти більше 90% не повинна перевищувати в середньому за ділянкою 8,0% в органогенних та 1,5% у мінеральних та змішаних ґрунтах.

Розгляд всього експерименту в динаміці розвитку дозволяє зробити висновок про те, що рекультивація грунтів, забруднених нафтою, відбувається швидше та ефективніше із застосуванням біорозкладних сорбентів. Крім того, біорозкладаючі сорбенти позитивно впливають на розвиток рослин на нафтозабруднених землях. Особливо добре зарекомендував себе сорбент на основі модифікованого сфагнового мохового торфу.

Сорбент допомагає нормалізувати екологічну ситуацію дома аварійного розливу нафти, причому як у грунті, і воді. Його достатньо розсипати на місці розливу нафтопродуктів та залишити на деякий час. Він прискорює процеси рекультивації нафтозабруднених земель і водойм, очищення ґрунту від бурових відходів, його застосування виправдане не лише з економічної, а й з екологічної точок зору, що підтверджено експериментами.

В.І.Вавер Міжрайонний комітет охорони природи та природних ресурсів, м. Нижньовартовськ

Причини та наслідки нафтових розливів

Протягом трьох останніх десятиліть у Нижньовартівському районі було видобуто 2,5 мільярда тонн нафти.

Відповідно до прийнятого у шістдесятих роках підходу до розробки нафтових родовищ Західного Сибіру, Що передбачало їх освоєння, переважно, вахтовим методом та інтенсивну розробку, облаштування родовищ нафти проводилося з мінімальними витратами, у розрахунку на нетривалу експлуатацію. При цьому на екологічну безпеку об'єктів, що будуються, ніхто і не розраховував, а спроби проектувальників і керівників нафтогазовидобувних управлінь підвищити технологічну надійність трубопроводів за рахунок їх подорожчання припинялися експертизою Міннафтопрому.

Перші пориви внутрішньопромислових нафтопроводів, що супроводжувалися розливами значних обсягів нафти, не змусили на себе чекати, а внаслідок прискореного зростання обводненості нафти, через 5-6 років експлуатації почалися масові пориви труб нафтозбірних мереж.

Частина нафти, розлитої у доступних місцях, відкачувалася, розливи нафти у безпосередній близькості від промислових об'єктів просто засипалися піском. Більшість розливів залишалася покинутою чи випалювалася. І кожен випадок випалювання розлитої нафти супроводжувався викидом в атмосферу значної кількості сажі, що містить канцерогенні речовини типу 2,4-бенз(а)пірена. Легкі фракції нафти, зокрема канцерогенні ароматичні вуглеводні, випаровуючись влітку з поверхні розливів, інтенсивно забруднюють атмосферне повітря. Викиди сажі при випалюванні нафти і вуглеводні, що випаровуються з розливів, забруднюють повітря не тільки на території родовищ нафти, але й роблять істотний внесок у забруднення повітря. населених пунктів.

Залишкова нафта, залишаючись на місці розливу, постійно просочується у ґрунтові води та створює загрозу забруднення нафтопродуктами підземних водоносних горизонтів, що є джерелом водопостачання населених пунктів Нижньовартовського району. На території Самотлорського родовища вже відзначено ознаки нафтового забруднення водоносних горизонтів. Поступово мігруючи, нафтове забруднення поширюється на територіях, що іноді значно перевищують площу первинного забруднення.

Значна частина розлитої нафти з повеневими та зливовими водами скочується у водотоки, забруднюючи воду нафтопродуктами. За даними Нижньовартівської спецінспекції державного екологічного контролю, вміст нафтопродуктів у водах річок Об і Вах в 1996 р. коливалася від 1,7 до 2,3 ГДК. Потрапивши у водойми нафта, втрачаючи легкі фракції внаслідок вивітрювання, надходить на дно, де в умовах дефіциту кисню залишається на тривалий час, піддаючись надзвичайно повільному біорозкладу. Таким чином, затонула і похована в насипах ґрунту нафта стає постійним джерелом забруднення ґрунтових вод та поверхневих водойм.

Загальна токсичність нафти, зазвичай, невисока. У той же час, окремі компоненти нафти та продуктів її біорозкладу, переважно, поліароматичні та поліциклічні сполуки, відрізняються мутагенністю, канцерогенними властивостями та тератогенністю. А наслідки їхнього впливу на живі організми, в тому числі і на людину, можуть виявлятися через багато років і в наступних поколіннях. Прояви цього впливу дуже різноманітні і можуть виражатися зниження імунітету, розвитку алергій і ракових пухлин, підвищенні частоти появи вроджених каліцтв тощо. Найбільшу небезпеку у своїй складають генетичні порушення.

Зелені рослини, гриби та мікроорганізми, що розвиваються в ґрунтах і донних відкладах водойм, що містять навіть сліди нафти, накопичують і концентрують у своїх тканинах важкі метали, радіонукліди, канцерогенні речовини та генетичні отрути і передають їх по харчовому ланцюгу вищим організмам з відповідними наслідками.

Таким чином, нафтове забруднення природного середовища надовго створює загрозу здоров'ю населення регіону. І не випадково у мешканців Нижньовартівська, за даними державної системи «Середовище-здоров'я», зафіксовано перевищення середньоросійських показників захворюваності злоякісними новоутвореннямиу 2-3 рази. Загалом стан здоров'я населення м. Нижньовартовська оцінюється як критичний.

Масштаби лиха

З початку 90-х років почалися масові роботи з ліквідації нафтового забруднення земель. Втім, приріст площ залитих нафтою земель через аварійність труб перевищував і перевищує площі хоча б частково рекультивованих земель. На початок 1997 р. накопичений фонд забруднених нафтою земель, за явно заниженими даними звітності нафтовидобувних підприємств, становив 2314 га.

Сьогодні розливи нафти на території нафтових родовищ Західного Сибіру набули характеру лиха. З 20,2 тис. км внутрішньопромислових трубопроводів, побудованих у Нижньовартівському районі, 3,4 тис. км (16,6%) практично повністю зношені та вимагають негайної заміни. Через відсутність у підприємств коштів на реконструкцію трубопроводів фонд зношених труб збільшується, що неминуче призводить до зростання кількості аварій і, відповідно, до щорічного приросту площ залитих нафтою земель.

За даними звітності нафтовидобувних підприємств, лише у 1996 р. на території Нижньовартовського району зареєстровано 1543 аварії на внутрішньопромислових трубопроводах, внаслідок яких було розлито 424,3 тонни нафти та 607,0 тонни сильно мінералізованих пластових вод. При цьому було забруднено нафтою 42,43 га земель.

За мінімальними експертними оцінками, лише за аварії 1996 р. біля району площі земель, забруднених нафтою, мають становити щонайменше 300 га, а обсяг розлитої на рельєф нафти - 30 тис. т, з якої технічно могло бути зібрано трохи більше 18-25 тис. т. За відомостями лісгоспів, у результаті лише двох аварій 1996 р. було забруднено нафтою та високомінералізованою пластовою водою 6,2 га лісів.

У умовах ліквідація наслідків численних аварій, рекультивація великого накопиченого і постійно утворюється фонду забруднених нафтою земель стає першочерговим завданням.

Цілі та реальні можливості рекультивації

У звичайній практиці під рекультивацією мають на увазі відновлення первісної родючості раніше порушених земель. Це кінцева мета будь-яких рекультиваційних робіт.

Рекультивація земель, забруднених нафтою та важкими нафтопродуктами, передбачає зниження їх вмісту у ґрунті та воді до біологічно безпечних концентрацій. Однак, величина цих концентрацій дотепер не встановлена ​​через складний і непостійний хімічний склад нафти і навряд чи буде встановлена ​​однозначно. Нафти різних родовищ і навіть різних пластів одного родовища значно різняться за хімічним складом. А оскільки основну небезпеку становлять канцерогенні та мутагенні речовини, що містяться в нафті в непостійних і дуже малих концентраціях, що практично не впливають на продуктивність перших поколінь зелених рослин, за якою і зазвичай оцінюється родючість земель, завдання встановлення біологічно безпечного рівня нафтового забруднення вкрай утруднюється.

Зростання та розмноження багатьох видів зелених рослин можливі при вмісті нафти у ґрунті до кількох відсотків (залежно від типу ґрунтів). А для деяких нафтостійких рослин, наприклад, рогозу широколистого, нафта є стимулятором росту, що можна спостерігати на деяких старих розливах нафти. Але накопичення в рослинах мутагенів та канцерогенів робить ці рослини небезпечними для вищих форм життя.

Тому стає очевидним, що зростання зелених рослин не може служити справжнім критерієм реабілітації забруднених нафтою земель і свідчить лише про зниження концентрації нафти в грунті нижче меж фітотоксичності, різних для різних видіврослин та типів ґрунтів.

У разі нафтового забруднення земель ми повинні чітко розуміти, що швидке досягнення справжньої мети рекультивації - забезпечення біологічної безпеки забруднених земель і біомаси, що розвивається на них, - у прийнятні для виробничників терміни можливе тільки при повному вилученні забрудненого ґрунту з місця розливу і заміні його чистим плодом.

У реальних виробничих умовах фактичною метою проведення рекультиваційних робіт є лише зниження вмісту в ґрунті нафти та нафтопродуктів до умовної межі, при якому можливий розвиток, зростання та розмноження зелених рослин, та досягнення близького до первісного загальнопроектного покриття рослинами «рекультивованої» землі (див. табл. ).

Досягнення цієї мети цілком реальне за 1-5 років. Насправді це лише початковий етап рекультивації, при якому можливе подальше самоочищення ґрунту до біологічно безпечного рівня за участю зелених рослин та ґрунтової мікрофлори. І на це знадобляться вже не роки, а десятиліття.

Саме тому, навіть після відновлення родючості земель, що рекультивуються, вони не повинні використовуватися для вирощування харчових і кормових рослин. На цих землях не можна косити сіно та випасати худобу, не можна збирати гриби та ягоди. Не слід ловити рибу в забруднених нафтою водоймах. Єдиним критерієм для зняття цих обмежень можуть бути результати спеціальних фізико-хімічних та токсикологічних досліджень ґрунту, що ростуть на ній рослин та мешканців рекультивованих нафтозабруднених водойм.

На жаль, практично всі чинні нормативні документи, що регламентують рекультиваційні роботи та приймання рекультивованих земель, не враховують небезпеку накопичення в ґрунті та біомасі, що відтворюється в ній, токсичних продуктів окислення та біорозкладання розлитої нафти. Відповідно до сучасної практики рекультиваційних робіт, ґрунти та відходи буріння із вмістом нафтопродуктів, наведеним у таблиці, вважаються достатньо безпечними. І хоча вимоги найбільш жорсткого з нормативних документів передбачають заборону використання рекультивованих після нафтового забруднення земель для збирання ягід, грибів, сінокошіння, вирощування продуктів харчування та кормів для тварин до зниження концентрації небезпечних речовин нижче рівня ГДК, на практиці це положення ніким і ніколи не реалізується. .

Як рекультивують землі, забруднені нафтою

Підготовчі роботи. На перших етапах ліквідації розливу нафти основним завданням є локалізація забрудненої ділянки для запобігання розповсюдженню нафтової плями та збирання максимально можливої ​​кількості розлитої нафти. Ці роботи мають виконуватися негайно після аварії. І чим ретельніше вони виконані, тим сприятливіший прогноз результатів рекультивації.

Оскільки основна кількість розливів нафти та нафтопродуктів, допущених у світовій практиці, відбувалася при аваріях нафтоналивних суден, найповніше відпрацьовано методи локалізації та збирання розлитої нафти на водних поверхнях.

Для локалізації нафтових плям на водній поверхні застосовують різні типи бонових загороджень, що випускаються багатьма зарубіжними фірмами. На жаль, перелік бонових загороджень, що випускаються в Росії, обмежений резинотканевими загородженнями «Уж», що швидко встановлюються, і загородженнями типу «Анаконда». Деякі малі підприємства виготовляють найпростіші, але надійні бонові загородження серії «БН» та ін. При встановленні бонових загороджень слід негайно організувати відкачування нафти, що накопичується перед загородженням, не допускаючи її накопичення в значній кількості.

Оскільки відкачування розлитої нафти найлегше здійснити з поверхні води, на суходолах у межах локалізованих ділянок земель влаштовують дренажні (нафтозбірні) канави, спрямовані до природних або спеціально відкритих поглиблень (ловчих ям), що частково заповнюється водою. У цих поглибленнях встановлюють пристрої для відкачування нафти, що збирається в них.

Для підвищення повноти очищення землі, після відкачування основного об'єму розлитої нафти доцільно використовувати прийом відмивання ґрунту від залишкової нафти струменями води, зганяючи розлиту нафту в дренажну канаву або у зниження рельєфу. Ефективність відмивання істотно підвищується при додаванні у воду поверхнево-активних речовин (ПАР), що розкладаються ґрунтовою мікрофлорою, в концентраціях 0,02-0,5%. Особливо корисне використання прийому відмивання із застосуванням ПАР для очищення від нафти трави або чагарників.

Для збору нафти з поверхні води у водоймах, пониженнях рельєфу, у ловчих ямах, використовуються плаваючі нафтозабірні пристрої, що відсмоктують - скімери, барабанні та дискові нафтозбірники, що випускаються серійно, переважно зарубіжними фірмами. Для збирання нафти з поверхні води перспективне застосування динамічних нафтозбирачів-накопичувачів серії «НД», які працюють в автоматичному режимі та забезпечують відсутність проскоку нафти під боновими загородженнями. В даний час ці нафтозбирачі виготовляються в поодиноких примірниках ТОВ «ТТЦ «Сибірнафта» (м. Нижньовартовськ).

Поруч вітчизняних та зарубіжних підприємств розроблені та пропонуються споживачам поглинаючі мати для збору нафти з поверхні води та ґрунтів. Кращі зразки таких матів можуть вбирати до 40 кг нафти на 1 м2 і після віджиму з них зібраної нафти можуть бути повторно використані 12-15 разів. Їх раціонально використовуватиме збирання невеликих плям розлитої нафти й у «чистової збирання» нафти після відкачування основного її кількості іншими методами. При цьому досягається максимально можлива повнота збирання нафти. У Росії такі мати з поглинаючою здатністю до 15 кг нафти на 1 кг мату (при щільності близько 1 кг/м 2 ) пропонуються підприємством «Екосервіс» (м. Томськ) та «Ечтех» (м. Томськ).

Деякі фірми пропонують порошкоподібні та гранульовані сорбенти різних типів, що вбирають розлиту нафту. Але поки не створені і не випускаються в промисловому масштабі механічні пристрої для збирання та утилізації нафтонасичених сорбентів, та їхнє масове застосування на великих розливах, характерних для промислів Західного Сибіру, ​​малоперспективне.

Рекультиваційні роботи. Після збору розлитої нафти частина її залишається сорбованою на ґрунті та залишках рослинності. Вона частково вивітрюється, а при більш тривалих термінах – частково або повністю бітумінізується, покриваючи ґрунт щільною кіркою. Нафта, розлита на поверхні водойм, через рік виявляється на дні водоймища внаслідок сорбції на твердих частинках, а також через збільшення густини.

Першим етапом рекультивації нафтозабруднених земель є очищення ґрунтів та ґрунтів від нафти та нафтопродуктів.

Достатньо докладний опис рекомендованих методів та прийомів очищення та утилізації нафтовмісних ґрунтів та відходів наведено у звіті робочої групиміжнародної асоціації нафтових компаній та підприємств нафтової промисловості «Е&Р Forum». Для ліквідації нафтового забруднення земель рекомендується повне видалення забрудненого ґрунту з подальшим його очищенням. Для очищення рекомендовано екстракцію нафти рідкої С2 або органічні розчинники, а за наявності сприятливих умов - біохімічне розкладання вуглеводнів нафти ґрунтовою мікрофлорою. Як біохімічних способів очищення зібраного з розливів грунту пропонується пристрій зрошення полів, компостування або легко розкидання на грунті нафтовмісних відходів з подальшим їх самоочищенням.

Найпростіший із перерахованих методів полягає у розкиданні забруднених відходів по ґрунту тонким шаром з наступними періодичними переорюваннями для перемішування та аерації. Розкладання вуглеводнів відбувається під впливом природної ґрунтової мікрофлори. Для інтенсифікації розкладання та запобігання вилуговування та міграції забруднень, у перемішаний з відходами грунт можуть додаватися вода та допоміжні речовини - добрива, сорбенти тощо. На одній ділянці розкидання здійснюється один раз, щоб уникнути накопичення в ґрунті органічних речовин і важких металів. Цей метод рекомендується видалення відпрацьованих бурових розчинів з малим вмістом вуглеводнів і солей.

Пристрій полів зрошення відрізняється від попереднього методу тільки тим, що на тому самому ділянці розкидання з наступними переорюваннями проводиться багаторазово. У посушливий час виробляється полив.

Ділянки для розкидання та влаштування полів зрошення вибираються таким чином, щоб унеможливити поширення забруднення за межі відведеної для цієї мети ділянки.

Компостування нафтовмісних відходів може застосовуватися при відносно високих концентраціях вуглеводнів та інших біорозкладних речовин. Відходи, що підлягають знищенню, для збільшення пористості перемішують з наповнювачем - деревною тріскою, соломою і т.п., - після чого їх перемішують з грунтом, що містить мікроорганізми. До суміші можуть бути додані сільськогосподарські відходи для підвищення водоутримуючої здатності, а також мінеральні добрива та мікроелементи. Суміш укладають на лотки або піддони з сітчастим дном або в купи висотою до 1 м, періодично перемішують і зволожують. При використанні цього методу вміст вуглеводнів у компості може бути знижено з 10% до відсотка за 4-8 тижнів.

Для попереднього очищення від нафти великих кількостей зібраного ґрунту та нафтошламів широко використовуються різного роду відцентрові апарати, що дозволяють виділити з ґрунту та шламів товарну нафту та досягти залишкового вмісту нафти в ґрунтах не більше 8%.

На жаль, при масштабах розливів нафти, допущених у Західному Сибіру, ​​ці методи здебільшого практично непридатні через високу вартість робіт чи застосовні у дуже обмежених обсягах. Тим не менш, подібні методи можуть виявитися корисними при ліквідації шламових комор, забруднених нафтою, та невеликих ділянок з високою інтенсивністю забруднення.

Мікробіологічне очищення земель. При значних площах забруднення земель і водойм найбільш прийнятним методом очищення земель і вод є повсюдно застосовується у світовій та вітчизняній практиці метод, що використовує мікробіологічне розкладання нафти на місці розливу з подальшим самозаростанням очищених земель або висівом багаторічних трав.

Цей метод досить простий у реалізації і полягає у проведенні на забруднених землях низки агротехнічних заходів, спрямованих на активізацію ґрунтових нафтоокислюючих мікроорганізмів, що володіють здатністю використовувати як єдине джерело живлення вуглеводні нафти, зрештою, окислюючи їх до 2 і води. Первинне окиснення нафти до органічних кислот, спиртів, кетонів і альдегідів забезпечується саме вуглеводні-докислюючими мікроорганізмами, досить повно описаними в огляді. На наступних етапах руйнування продуктів первинного окислення нафти в процес залучаються й інші фізіологічні групи ґрунтових мікроорганізмів, найпростіші та водорості, які зазвичай мешкають у ґрунті та водоймах. Враховуючи складний склад нафт і неоднакову здатність різних груп вуглеводневих мікроорганізмів до засвоєння різних компонентів нафти, необхідно забезпечити вплив на нафту можливо більш складного співтовариства мікроорганізмів.

На щастя, у складі мікробних угруповань, що склалися в ґрунтах, і поверхневих водах на територіях родовищ нафти, присутні всі необхідні мікроорганізми. Особливо активні ці спільноти на ділянках, що постійно, але не рясно забруднюються нафтопродуктами, і на старих, але не особливо масованих розливах нафти. На Самотлорському родовищі ми обстежили понад 20 ділянок, забруднених нафтою. На всіх ділянках було виявлено дуже активні багатовидові спільноти нафтоокисних мікроорганізмів.

Виняток можуть становити тільки ділянки, що ніколи раніше не піддавалися забрудненню нафтою та нафтопродуктами. Але і в цих випадках у пробах ґрунту та води виявлялися до 103 кл/г вуглеводнів бактерій. Щоправда, їх видовий склад не відрізнявся різноманітністю і був представлений, переважно, представниками роду Pseudomonas. Відповідно, їхня активність виявилася порівняно невисокою. Однак, і в цьому випадку під час створення сприятливих умов з часом розвиваються дуже активні мікробіоценози. Таким чином, у переважній більшості випадків, характерних для західносибірських родовищ нафти, необхідні для швидкого руйнування розлитої нафти мікроорганізми вже містяться у ґрунті та водоймах. Їх чисельність, можливо, і невисока, але в результаті проведених рекультиваційних заходів - внесення добрив тощо. - протягом кількох діб вона зростає від одиничних клітин у грамі ґрунту або води до величин близько 1012-1015 кл/г. І лише в окремих випадках, в умовах короткого сибірського літа для прискорення процесу очищення ґрунту від нафти виправдано внесення на ділянки бактерійних препаратів, що рекультивуються, на основі культур високоактивних штамів вуглеводневокисляючих мікроорганізмів, що випускаються рядом підприємств.

З вітчизняних широку популярність набули препарати «Путидойл» на основі виділених із забруднених нафтою грунтів Самотлорського родовища бактерій Pseudomonas putida, «Деворойл» на основі дріжджів Candida, «Біоприн», а також препарати групи «Біодеструктор»: S-1213 та «Валентіс» на основі Acinetobacter valentis, рекомендовані для очищення ґрунту та води від нафти, парафінів C 8 -C 40 , дизельного палива, рафінатів, масел, ароматичних вуглеводнів (фенол, бензол, толуол), котельного палива. В останні роки асортимент мікробіологічних препаратів, дозволених до застосування Держсанепіднаглядом та пропонованих до продажу, збільшується.

Дуже перспективним напрямом є розробка мікробних препаратів вуглеводневих мікроорганізмів, іммобілізованих на твердих субстратах, здатних сорбувати нафту.

За необхідності швидкої ліквідації забруднення нафтою обмежених ділянок земель доцільно застосування ферментних препаратів, що не містять живих клітин, але зберегли неушкоджені фрагменти ферментних систем вуглеводнів мікроорганізмів, що швидко руйнують вуглеводні нафти. Як правило, ці препарати містять численні добавки - вітаміни, мікроелементи і т.д., що стимулюють прискорений розвиток ґрунтової мікрофлори, що руйнує продукти первинного окиснення нафтопродуктів ферментними добавками. Як приклади таких препаратів може бути названий пропонований НВФ «МІТЕК» (м.Уфа) вітчизняний препарат «Белвітаміл» на основі активного мулу біохімічного виробництва, що містить ферментні системи дріжджів Candida, вітаміни та мікроелементи, необхідні для прискорення розвитку аборигенної мікрофлори. Розроблено, але поки що не знайшли широкого застосування вітчизняні препарати, що містять ферментні системи вуглеводневих бактерій, іммобілізовані на поверхні твердого сорбенту. На жаль, ці препарати дуже дорогі.

У будь-якому випадку, при використанні аборигенних мікробних співтовариств або при внесенні мікробних препаратів, необхідно створити в середовищі, що очищається, оптимальні умови для розвитку та активної життєдіяльності вуглеводневокислюючої мікрофлори:

• надходження кисню до зони життєдіяльності мікроорганізмів;
• наявність в середовищі, що легко засвоюється водорозчинних мінеральних речовин, в першу чергу, - калію, азоту і фосфору;
• підтримання кислотності та вологості середовища, що очищається в межах, що забезпечують життєдіяльність мікроорганізмів і достатню активність ферментних систем.

На забезпечення цих умов повинні бути спрямовані основні зусилля при проведенні рекультиваційних робіт. І, як правило, для цього достатньо проведення звичайних для сільськогосподарської практики, агрохімічних та агротехнічних заходів.

При виборі конкретних форм мінеральних добрив слід враховувати, що мікроорганізми, що містяться в препаратах серії «Біодеструктор», при внесенні нітратного азоту різко знижують вуглеводнево-окислювальну активність. Враховуючи, що мікроорганізми пологів Acinetobacter і Rhodococcus широко представлені в природних мікробних спільнотах і відіграють значну роль у процесах очищення грунтів від нафтопродуктів у природних умовах, до застосування нітратних форм азотних добрив слід підходити з обережністю. Перевагу доцільно віддавати безнітратним формам мінеральних добрив.

Реальні дозування добрив (у перерахунку на К, Р і N), рекомендовані нами для внесення на ділянки, що рекультивуються, при їх первинній обробці, становлять: азоту від 14 до 35 кг/га, калію від 11 до 27 кг/га і фосфору від 5 до 12 кг/га на кожні 5 см глибини переорювання ґрунту. При внесенні добрив у залиті водою поглиблення, комори та забруднені нафтою озерця, на кожні 1000 м 3 води доцільно внесення не менше 28 кг азоту, 22 кг калію та 10 кг фосфору. Ці дозування забезпечують концентрації К, N і Р у ґрунтовому розчині в 5 разів нижче застосовуваних при складанні мінеральних поживних середовищ для виділення та накопичення вуглеводнів бактерій (УОБ) . Але, враховуючи, що високі темпи розвитку УОБ забезпечуються і при десятиразовому розведенні поживних середовищ, застосування таких дозувань цілком виправдане. Як показує наша практика, найкращі результати досягаються при внесенні розрахункової кількості мінеральних добрив дробовими дозами, у 2 – 3 прийоми з інтервалами 3 – 7 діб. При першому внесенні доза добрив має становити 10-20% від розрахункової кількості. Цим досягається м'яка адаптація аборигенної ґрунтової мікрофлори до підвищення вмісту в середовищі засвоюваних мінеральних речовин.

Значення рН ґрунтів і води, оптимальні для розвитку вуглеводневих мікроорганізмів, лежать в межах 6,5-7,5 . У реальних умовах нафтоокисні мікроорганізми добре розвиваються і зберігають достатню активність при зниженні значень рН середовища до 5,0. Деякі види нафтоокисних мікроорганізмів (наприклад, дріжджі) стійкі до зниження рН до 3,5 і нижче. Але швидкість і повнота використання мікрофлорою вуглеводнів нафти у своїй різко знижуються.

При мікробіологічному окисленні нафти за умов дефіциту кисню відбувається накопичення органічних кислот, що супроводжується зниженням рН.

Необхідний попередній контроль кислотності ґрунтів та вод на кожній ділянці, що підлягає рекультивації. При рН ґрунтової води або ґрунту нижче 5,0 - 5,5 рекомендується вносити розкислювачі - вапнякове або доломітове борошно, або крейда. Норми внесення розкислювачів приймають відповідно до звичайної агротехнічної практики. Передозування карбонатних матеріалів не призводить до небажаним наслідкам. А надлишковий, на момент внесення, розкисник витрачається в міру розпаду нафти та утворення карбонових кислот, запобігаючи подальшому закиснення ґрунту. Кальційні солі карбонових кислот, що утворюються при цьому, засвоюються ґрунтовими мікроорганізмами легше, ніж вільні кислоти. Слід враховувати і те, що при поверхневому забрудненні нафтою перезволожених ґрунтів цеоліт, доломітове та вапнякове борошно добре сорбують розлиту нафту і одночасно грають роль колекторів, на поверхні яких мікроорганізми розвиваються інтенсивніше.

Цілком необхідною умовою для забезпечення процесу мікробіологічного очищення ґрунтів і води від нафти та нафтопродуктів є аерація зон активної діяльності мікроорганізмів будь-яким доступним способом.

У природних умовах зона, в якій протікають процеси прискореної біодеградації нафти, обмежується поверхневим шаром ґрунту, доступним для проникнення кисню та поверхневих аерованих вод. Наявність суцільних шарів нафти на поверхні ґрунту та води сильно обмежує зону аерації і тим сильніше, чим більша товщина шару, в'язкість та ступінь вивітреності нафти, розлитої на поверхні забрудненої ділянки. У разі наявності на поверхні суцільних шарів або кірки нафти завтовшки більше 2-3 мм вона з більш-менш помітною швидкістю руйнується лише в поверхневому шарі і лише за його періодичного зволоження атмосферними опадами. Саме тому попередній збір нафти з поверхні розливу може стати вирішальним фактором, що визначає ефективність комплексу рекультиваційних робіт. А у разі проникнення розлитої нафти в товщу ґрунту слід вживати додаткових заходів для забезпечення аерування всієї його товщі.

Найбільш поширеним способом аерації забрудненого нафтою ґрунту є його розпушування фрезеруванням або переорювання на всю глибину проникнення нафти. При цьому досягається ефект зниження концентрації нафти в грунті за рахунок змішування нафтозабрудненого грунту з незабрудненим або менш забрудненим з шарів, що його нижчележать.

При поверхневому забрудненні нафтою перезволожених ґрунтів або водної поверхні боліт, мочажин, маленьких болотних озер і т.п., для прискорення руйнування нафти може бути використаний прийом зрошення поверхні ділянки, що рекультивується, аерованою водою. У цьому випадку, на периферії ділянки в напрямку природного стоку вибирають поглиблення в грунті або екскаватором виривають невеликий котлован, глибиною 1,5-2 м, що затоплюється ґрунтовою водою. При необхідності влаштовують неглибокі колекторні канавки (борозни), що забезпечують стік води та нафти з поверхні ділянки у цю виїмку. На ділянці встановлюють форсуночні або струменеві розбризкувачі води, що застосовуються для поливання паркових газонів. Розбризкувачі розташовують таким чином, щоб вся територія ділянки, що рекультивується, зрошувалася водою, і з'єднують їх системою гнучких шлангів з маслостійкого матеріалу з водяним насосом, що відбирає воду з виїмки. Влаштована таким чином система забезпечує безперервне або періодичне зрошення усієї поверхні ділянки аерованою водою, що значно прискорює мікробіологічне окиснення нафти. Мінеральні добрива в цьому випадку можна не розподіляти по всій ділянці, а внести до цього поглиблення, що значно спрощує роботу та забезпечує рівномірний розподіл добрив.

Щільний шар вивітрюваної нафти можна зруйнувати напередодні проведення рекультиваційних робіт траками гусениць болотоходів або (після промерзання ґрунту) гусеницями важкого трактора. На невеликих ділянках скоринки нафти можна зруйнувати вручну, з використанням мотоблоків або ручного інвентарю – грабель, мотик тощо.

На невеликих замкнутих водоймах, покритих шаром нафти, аерація води може бути забезпечена установкою у водоймі плаваючих аераторів типу АП-24, що випускаються фірмою «Нові технології» (м.Нижньовартівськ), що є невеликими за габаритами турбінні мішалки з електроприводом, змонтовані на поплавок що забезпечують захоплення атмосферного повітря та інтенсивне його диспергування у воді водойми.

У випадках виявлення нафти в донних відкладах, крім примусової аерації води, рекомендується періодично розпушувати донні відкладення у водоймі шляхом багаторазового протягування дном водойми за допомогою канатів звичайних зубчастих борін.

Фіторекул'тивація. Після зниження вмісту нафтопродуктів у ґрунті на ділянках, що рекультивуються, до значень, що забезпечують можливість росту та розмноження найбільш нафтостійких зелених рослин, приступають до фіторекультивації забруднених земель.

У природних умовах, після попереднього збору розлитої нафти за низького ступеня залишкового забруднення ґрунтів, мимовільне заселення піонерних видів рослин, найбільш стійких до нафтового забруднення, починається вже до закінчення першого року рекультивації, навіть без попереднього розпушування ґрунтів. За середнього ступеня забруднення заростання ділянки травами відбувається зазвичай протягом 3-7 років. А весь процес самоочищення ґрунту з відновленням природних рослинних угруповань триває протягом 80-100 років.

Для прискорення процесу розвитку травостою та, відповідно, здачі рекультивованої ділянки замовнику, вдаються до посіву трав. На сильно забруднених ділянках, з повністю загиблою на початок рекультиваційних робіт рослинністю, посів трав на 3 - 5 років скорочує терміни заселення ділянок зеленими рослинами.

Зрозуміло, видовий склад травосумішей сильно відрізнятиметься від видового складу рослинності на сусідніх ділянках. Але надалі в міру самоочищення ґрунту, травосуміш буде заміщатись спільнотою рослин, характерних для даного ландшафту. Однак, цей процес тривалий і не завжди можливий, оскільки зміни структури та складу ґрунту, що відбуваються при рекультивації сильно забруднених ґрунтів, можуть мати незворотний характер.

Для фіторекультивації нафтозабруднених земель використовують найбільш доступне насіння однорічних і багаторічних трав, переважно злаків, що володіють розвиненою кореневою системою та підвищеною стійкістю до нафтового забруднення ґрунту. При цьому слід віддати перевагу насіння трав, характерних для місцевих болотних і лісоболотних екосистем і добре адаптованих до місцевих ґрунтово-кліматичних умов. Вибір насіння конкретних рослин залежить від особливостей ландшафту земель, що рекультивуються. Зазвичай використовуються суміші насіння, що містять щонайменше 3 видів трав. На суходольних ділянках до складу насіннєвої суміші обов'язково включається конюшина повзуча, а на обводнених болотах - рогоз широколистий. Насіння цих трав (крім рогозу і вейника Лангсдорфа) виробляються поруч насінницьких господарств. Заготівлю насіння рогозу доведеться вести самостійно. Щоправда, в умовах лісоболотних комплексів Західного Сибіру це не є проблемою.

Слід зазначити, що нерідкі випадки, коли навіть після максимально повної ліквідації нафтового забруднення, відновлення трав'яного покриву на ділянці неможливе через засолення земель пластової, що розливається разом з нафтою, високомінералізованою водою (зазвичай хлоридно-натрієвого типу із загальною мінералізацією 13 - 25 г . При вмісті у ґрунті хлоридів більше 0,2% спостерігається виражене пригнічення зростання більшості трав. При 0,3-0,35% загальнопроектне покриття травостоєм знижується в 1,5-2 рази. При підвищенні вмісту хлоридів у ґрунтовому розчині до 1% і більше розвиток більшості видів трав неможливий. У таких випадках ділянка повинна бути меліорована і багаторазово промита проточною водою до зниження концентрації солей у ґрунті. Приклад технології розсолу таких земель наведено в . Виконання спеціальних заходів щодо меліорації та розсолу земель необхідно виконувати лише після усунення нафтового забруднення ділянки.

Після посіву на ділянці повинні проводитися тривалі спостереження за зростанням трав. Після досягнення стійкого (протягом року) нормативного загальнопроектного покриття ділянки, його рекультивація вважається завершеною, а ділянка може бути представлена ​​до здачі. Подальше самоочищення ґрунту на ділянці відбуватиметься мимоволі протягом багатьох років. При цьому рекультивована ділянка повинна бути позначена вішками та аншлагами, що забороняють збирання ягід, грибів, сінокосіння, вирощування продуктів харчування та корму для тварин. Зняття цих обмежень можливе лише після проведення спеціальних досліджень, що підтверджують екологічну безпеку ґрунтів та рослинності на ділянці, що є досягненням кінцевої мети рекультивації забруднених нафтою земель.

Висновок

Останнім часом біля родовищ нафти розгортаються великомасштабні роботи з ліквідації нафтових розливів і рекультивації забруднених нафтою земель. Лише у Нижньовартівському районі у 1995 р. було рекультивовано 251,2 га, а у 1996 р. – З66 га забруднених земель. Проте темпи і якість рекультивації явно недостатні.

Як показали обстеження рекультивованих земель у Нафтеюганському та Нижньовартівському районах, проведені на замовлення Нижньовартівського міжрайонного та Ханти-Мансійського окружного комітетів з охорони навколишнього середовища фахівцями Тюменської лісової дослідної станції, якість рекультивації земель незадовільна.

Основною причиною становища є низька технологічна дисципліна та численні помилки, а також навмисні спрощення технології рекультиваційних робіт.

Найбільш грубою та небезпечною помилкою, що допускається під час рекультивації земель, є засипка розлитої нафти привізним ґрунтом - піском або торфом. При цьому розлита нафта виводиться з процесу мікробіологічного окислення, а «рекультивована» таким чином ділянка на багато десятиліть стає джерелом постійного забруднення ґрунтових та підземних вод.

Другою за значимістю серйозною помилкою є застосування бактеріальних препаратів без агротехнічного обробітку землі. Розпорошені по поверхні забруднених ділянок препарати вуглеводневих бактерій з мінеральними добривами при відносно слабкому поверхневому забрудненні дійсно очищають від нафти поверхню ґрунтів та сприяють самозаростанню травами оброблених ділянок. Однак нафта, що проникла вглиб ґрунту, залишається нерозкладеною. І при явному косметичному ефекті в перші місяці після «рекультивації», через 1-2 роки, внаслідок гідрофобізації родючого шару ґрунту нафтою, що мігрує до поверхні, рослина, що спочатку розвинулася, повністю або частково гине. А ділянка фактично залишається нерекультивованою, незважаючи на понесені витрати. Такі методи рекультивації Нижньовартівським комітетом з охорони навколишнього середовища заборонені.

Найбільш поширеною помилкою, що знайшла відображення у практиці рекультивації нафтозабруднених земель, є переконання, що одного разу внесені, навіть великі дози мінеральних добрив забезпечують високу активність нафтоокислювальної мікрофлори протягом усього періоду рекультиваційних робіт.

Істотною помилкою є і оцінка ефективності рекультиваційних робіт з інтенсивності зростання на них трав протягом першого року, оскільки залишення значних кількостей нафти в підповерхневих шарах ґрунту на глибинах 15-50 см, неминуче призведуть до загибелі рослинності (крім рогозу та деяких інших трав) через 1-2 роки. А забруднення компонентами нафти ґрунтових та підземних вод продовжуватиметься. Таким чином, жодна з цілей рекультиваційних робіт не буде досягнута за явного зовнішнього благополуччя на момент завершення робіт.

Насамкінець слід зазначити, що назріла необхідність створення на території Нижньовартівського району експериментального полігону для апробації запропонованих до впровадження техніки та технології рекультиваційних робіт. Тільки апробовані технології можуть бути рекомендовані для широкомасштабних робіт із рекультивації земель на родовищах нафти.

Реалізація цієї ідеї дозволить значно покращити стан справ із рекультивацією нафтозабруднених земель у специфічних кліматогеографічних та ландшафтних умовах родовищ нафти Західного Сибіру.

Література

1. Стан довкілля та природних ресурсів у Нижньовартівському районі // Щорічник 1996 р. / За ред. В.І.Вавера. Нижньовартовськ, 1997. Вип. 1.
2. Сучасний стан території у зоні діяльності ВО «Нижньовартовськнафтогаз»: Звіт про роботу/Л.В.Михайлова та ін. Тюмень, 1993.
3. В.І.Вавер. Про проблеми оцінки збитків навколишньому середовищу при аваріях нафтопромислових трубопроводів // Матеріали окружної наради