§ 2. Борьба с загрязнением почв нефтепродуктами
Серьезной экологической проблемой России в целом и ее городов в частности является загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами; она особенно остра в таких нефтедобывающих районах, как Западная Сибирь, Среднее и Нижнее Поволжье и др.
Аварийные разливы нефтепродуктов, как правило, происходят при нарушениях технологических режимов на этапах хранения, транспортировки, эксплуатации топлива и правил обращения с нефтепродуктами, при физическом износе оборудования, стихийных бедствиях и прочих.
МЧС России в зависимости от объема и площади разлива нефти и нефтепродуктов на местности, во внутренних пресноводных водоемах выделяет чрезвычайные ситуации (ЧС) следующих категорий (Военная экология, 2005 г.): локального значения — разлив от нижнего уровня разлива нефти и нефтепродуктов (определяются специально уполномоченным федеральным органом исполнительной власти в области охраны окружающей среды) до 100 т нефти и нефтепродуктов на территории объекта; муниципального значения — разлив от 100 до 500 т нефти и нефтепродуктов в пределах административной границы муниципального образования (города) либо разлив до 100 т нефти и нефтепродуктов, выходящий за пределы территории объекта; территориального значения — разлив от 500 до 1000 т нефти и нефтепродуктов в пределах административной границы субъекта Российской Федерации либо разлив от 100 до 500 т нефти и нефтепродуктов, выходящий за пределы границы муниципального образования; регионального значения — разлив от 1000 до 5000 т нефти и нефтепродуктов либо разлив от 500 до 1000 т нефти и нефтепродуктов, выходящий за пределы административной границы субъекта РФ; федерального значения — разлив свыше 5000 т нефти и нефтепродуктов либо разлив нефти и нефтепродуктов вне зависимости от объема, выходящий за пределы государственной границы Российской Федерации, а также разлив нефти и нефтепродуктов, поступающий с территорий сопредельных государств (трансграничного значения).
Вполне естественно, что в первую очередь после аварийного разлива нефтепродукта следует ограничить его распространение по поверхности земли, чтобы не допустить попадания в водоемы, а также испарения нефтепродукта, следствием которого может стать его воспламенение; фильтрации нефтепродукта в более глубокие почвенные и грунтовые слои земли; растекания нефтепродукта в направлении наиболее удобного для этого ландшафта.
Механические методы (обваловка загрязненного участка, об- несение его какими-либо заграждающими средствами, например, бревнами, хворостом, трубами и т. п.) способствуют ограничению растекания нефтепродуктов в направлении пониженных участков ландшафта, препятствуя тем самым увеличению площади загрязнения.
Использование физико-химических методов позволяет: 1) экранировать поверхность испарения разлитого нефтепродукта, что предотвращает его испарение и загорание; 2) превратить разлитый нефтепродукт в гелеобразное или твердое состояние, исключающее его текучесть; 3) обрабатывать почву с целью защиты от нефтепродукта. Для указанных целей разработаны рецептуры гелеобразных пен на основе поливинилового спирта с добавками хлорида железа и ускорителя гелеобразования — оксида цинка ZnO. Широко применяются отечественные пенообразователи «Форэтол» и «Универсальный», а также фторсодержащие пенообразователи типа «Легкая вода» (США). Они эффективно препятствуют испарению разлитого нефтепродукта.
Загущение нефтепродукта может быть достигнуто путем применения связывающих материалов, как правило, сорбентов. Разработан состав, который позволяет отвердить разлитые нефтепродукты. В нем содержится 50 % и более активированного угля,
10 % оксида магния или органофильной глины, 50 % гидрофобного полимера с молекулярной массой 5000-30 000 (например, полиакриловой кислоты), 10 % оксида алюминия или кремния,
5 % силиката магния.
Сбор разлившегося на почве нефтепродукта осуществляются механическими и физико-химическими методами.
Механические методы предусматривают использование специального оборудования для сбора нефтепродукта с почвы в исходном ^жидком) состоянии. Это, например, отечественные установки вакуумного типа, работающие по принципу пылесоса.
В частности, вакуумные установки «ВАУ-1» и «ВАУ-2» имеют производительность 2 и 4 м3 соответственно.
Наиболее распространенным (из-за доступности) среди физико-химических методов является сорбционный, предусматривающий использование сорбирующих материалов — опилок, торфа, песка и др. Нефтепродукт при этом собирается в связанном сорбентом виде. Указанные сорбенты эффективны при относительно небольших разливах нефти и нефтепродуктов. При значительных аварийных разливах используют обычную землеройную технику, с помощью которой создают нефте-почвенную смесь; ее в дальнейшем перевозят автотранспортом на полигоны временного хранения.
Методы снижения остаточной концентрации нефтепродукта в почве до экологически приемлемого (в частности, исключающего его попадание в грунтовые воды) уровня подразделяют на физико-химические и биологические.
К физико-химическим методам относятся термический, хи-
мический, экстракционный методы, а также дренирование почвы.
Термические методы основаны на сжигании загрязненной почвы, либо предварительно удаленной с места разлива нефтепродукта, либо на месте. Одной из применяемых схем является сжигание почвы во вращающейся печи с камерой дожигания, системой утилизации тепла и многоступенчатой очисткой топочных газов. Средне загрязненная почва сжигается при температуре 700-800 °С, а сильно загрязненная — в печи «кипящего» слоя, работающей на углеводородном топливе, при 900 °С. Такие установки успешно применяют в странах Западной Европы. В Голландии используют установку, включающую вращающуюся печь, а в Канаде очищают загрязненный гравий путем обжига его в печи с «кипящим» слоем материала. Это позволяет полностью удалить нефтепродукт с гравия при экологически приемлемом химическом составе отходящих газов.
Метод сжигания обеспечивает высокую интенсивность процесса, эффективное выгорание нефтепродуктов при любых уровнях загрязнения ими почвы. В то же время следует отметить и серьезные его недостатки: 1) метод требует развертывания специального оборудования, больших энергозатрат; 2) большие капитальные затраты на строительство печи и многоступенчатой системы очистки топочных газов, так как сжигание сопровождается интенсивным образованием микрочастиц; 3) большое количество захораниваемых шламов, связанных с необратимостью изменений почвы при сжигании; 4) значительно увеличиваются сроки естественного восстановления почвы; 5) происходит образование канцерогенных веществ при высокотемпературных процессах.
Химический метод основан на превращении токсичных углеводородов нефтепродуктов в относительно нетоксичные соединения либо на отверждении токсичных веществ в виде твердого вещества или геля. В России, например, разработан препарат «Эконафт», который включает в свой состав негашеную известь СаО, способную при гашении увеличивать удельную поверхность в 15-30 раз. Образуется вяжущая масса, активно поглощающая углеводороды нефти. В результате образуется сухое, стойкое при хранении порошкообразное вещество. В США применяют пероксид водорода Н202 для обработки загрязненных нефтепродуктами почв, грунтов и гравия.
Экстракционный метод, обладающий высокой эффективностью, основан на извлечении нефтяных углеводородов из почвы с помощью специально подобранных избирательных экстрагентов (растворителей). В качестве экстрагентов применяются легкие фракции нефтепродуктов, горячая вода, перегретый водяной пар, моющие средства и т. д. Основными этапами экстракционного метода являются: 1) гомогенизация и измельчение загрязненной почвы; 2) смешивание почвы с экстрагентом при определенных условиях; 3) сушка суспензии, выводимой из экстракционной системы. Процессы осуществляются на специальных установках (очистных комплексах), собранных, как правило, по модульному принципу.
Дренирование почвы заключается в ее промывке на месте с помощью дренажных систем; по сути это разновидность экстракционного метода. Дренаж используют и в борьбе с подтоплением отдельных зданий и даже городов.
Относительно широко распространены в природе микроорганизмы, способные разлагать углеводородные соединения нефти с получением экологически нейтральных веществ: С02, Н20, и др. Это свойство указанных микроорганизмов и положено в основу биологических методов борьбы с нефтяным загрязнением почв.
Имеется два направления в решении указанной проблемы: 1) повышение активности естественной микрофлоры почв путем создания для аборигенных микроорганизмов оптимальных условий жизнедеятельности; 2) интродукция (внедрение) в загрязненную почву специально подобранных активных разрушителей нефтепродуктов, так называемых деструкторов.
Первое направление реализуется следующими агротехническими приемами: распашкой загрязненных территорий, чем создаются оптимальный газовоздушный и тепловой режим в почве, увеличение численности микроорганизмов-деструкторов и их активности, повышение энергии биохимических процессов; аэробной биокоррекцией загрязненных почв, что достигается нагнетанием кислорода на требуемую глубину (в этом случае можно отказаться от распашки); обеспечением загрязненных почв биогенными элементами — азотом, фосфором, калием. Установлено, что особенно увеличивается скорость биохимического окисления углеводородов нефти при внесении нитратов и фосфатов; повышением температуры загрязненной почвы до 20—40 °С, при этих условиях резко ускоряется разложение нефтепродуктов. Поэтому рекомендуется покрывать загрязненный участок темной полиэтиленовой пленкой; поддержанием почвы во влажном состоянии, что усиливает активность микроорганизмов-деструкторов; поддержанием оптимальной (близкой к нейтральной) кислотности почвенного раствора. Поэтому для создания оптимального pH кислые почвы известкуют мелом СаС03, а щелочные — обрабатывают слабыми растворами серной кислоты (0,5-1,0 %) или гипсом CaS04-2H20.
Высокоэффективным приемом обезвреживания почв от нефтепродуктов является посев в нефтезагрязненную почву определенных растений, например люцерны и других трав. Своей развитой корневой системой они способствуют улучшению газовоздушного режима почвы, обогащают ее азотом и биологически активными соединениями. Этот метод разложения вредных веществ в почве называется фитодетоксикацией.
В настоящее время в экономически развитых странах, где проблема нефтезагрязнений стоит остро, большое внимание уделяется интродукции как наиболее эффективному методу в сочетании с относительно невысокой стоимостью и экономичностью.
За последние годы ученым удалось создать фонд экологически полезных микроорганизмов, предназначенных для производства биопрепаратов с последующим их использованием в целях очистки почв от нефтезагрязнений. Все это’позволило организовать целую отрасль экологической биотехнологии, основанной на выделении и селекции высокоактивных нефтеокисляющих микроорганизмов, изучении их свойств, разработке технологий производства и последующем применении биопрепаратов для борьбы с нефтяным загрязнением почв, водоемов, грунтов и т. д. Более того, отобраны и скомбинированы в биопрепараты наиболее активные штаммы микроорганизмов — «специалисты» в области деструкции нефти, мазута, дизельного топлива.
В результате выполненных обширных исследований в России разработано большое число препаратов — биодеструкторов нефтепродуктов (Военная экология, 2005 г.): «Бациспецин», «Дево- ройл», «Экойл», «Путидойл», «Нафтокс», «Центрин» и др.
Специалистами шведского агентства оборонных исследований найден способ интенсификации естественных процессов биологической деструкции нефтяных загрязнений путем внесения в почву конского навоза с небольшим количеством сахарного песка. В США разработан стимулятор деятельности местного биоценоза (биопрепарат «UNI-REM»), который облегчает доступность углеводородных молекул нефти для большого числа природных микроорганизмов и расширяет тем самым номенклатуру деструкторов этого загрязнения.
При очистке почвы от нефтепродуктов биопрепараты применяют в комплексе с вышеуказанными агротехническими мероприятиями, облегчающими условия «работы» микроорганизмов.
В последнее время используют такой прием, как привлечение земляных червей, ускоряющих процесс восстановления почвенного плодородия. С этой целью используют «компостные дрожжи» — настои различных трав: валерианы, ромашки, крапивы, одуванчика.
Источник
Новое в блогах
Приложения пользователя
Есть различные способы борьбы с нефтяным загрязнением воды и почвы.
Механические (сбор нефти с поверхности, сбор загрязнённой почвы, воды и пр.) — необходимы, сами по себе безвредны, но трудоёмки и полного очищения не обеспечивают.
Сжигание – продукты горения опасны (содержат диоксины и пр.)
Химические (активно применяемы сейчас ВР, вылившей в океан огромное количество растворителя). Сам растворитель очень ядовит и растворённая нефть никуда током не девается, её труднее собирать. К тому же он хорошо растворяется в воде и хорошо испаряется (и потом выпадает с осадками), так что область поражения им может оказаться на порядки больше, чем самой нефтью (что, судя по всему, и происходит в сейчас в США).
Биологические. Есть микроорганизмы — деструкторы нефти (собственно, они её и разлагают в природе, но очень медленно).
Например, во время экспедиции по изучению Байкала — самого глубокого пресноводного озера планеты, глубина которого свыше 1,6 тысячи метров — этим летом «Миры» обнаружили на дне озера три места, откуда выходит нефть (около 4 тонн). Эта нефть поглощается микроорганизмами, живущими на Байкале, поэтому она не распространяется по озеру и локализуется. Там были взяты пробы для проведения исследования и возможного практического использования.
Такие микроорганизмы можно использовать для борьбы с разливами нефти — при внесении активных нефтеокисляющих микроорганизмов в загрязненную воду или почву они способны разлагать нефть прямо в месте разлива. Такие работы ведутся давно, выпускаются соответствующие биопрепараты.
Наиболее эффективные из препаратов – генетически модифицированные организмы (ГМП). А их, как известно, в мире боятся (хотя их вред, в отличие от вреда самой нефти и растворителей, никто не доказал).
Вопрос: Какие методы кажутся Вам допустимыми? Как бороться с загрязнением воды и почвы нефтью?
Всего голосов: 9
Старый Соболь # написал комментарий 5 августа 2010, 20:36 Уже лет 20 используются методы борьбы с нефте-загрязнением путём адсорбции на разных материалах с развитой поверхностью. В быту наиболее знаком публике силикагель, его как поглотитель влаги, кладут во всякие изделия, типа мебели, электроники и пр. Есть сейчас вещества намного более эффективно поглощающие нефть и прочую полярную органику, не только цеолиты, к коим силикагель относится, но и распушёный графит, аэрогель и ещё есть, но там я только слыхал. Вот по-моему, это и есть самый экологически чистый способ сбора нефти. Собрал — возогнал — и опять используй.
Видел я кинушку, кою показывала одна японская фирма, производящая такой адсорбент.
Пляж. Ослепительно белый песок. Выходит мужик с ведром, в котором чё-то чёрное, типа нефти. Ну, то есть, японцы говорят что это нефть и есть. Выливает это дело на песок. Возникает эдакая клякса. В центр её втыкают стеклянную трубу, наполненную распушённым графитом. Дальше съёмка идёт через каждые 15 минут. Видно как клякса съёживается и потом вовсе исчезает. А вещество в трубе меняет цвет. В конце всё тот же мужик торжетсвуя извлекает трубу — под ней белый песок. Весь процесс занял около суток.
Старый Соболь # ответил на комментарий Елена Попова 5 августа 2010, 23:47 Я прикидываю — вроде и на воде можно. Типа или циклона или просто цепочки поплавков, наполненных адсорбентом. Дорого? Возможно. Но тут вообще трудно правильный подсчёт сделать. Вон ВР — расщеплятелями (детергентами) нефть обрабатывает. Да, нефть смоется, расщепится. И чё? продукты распада-то чё, много лучше? Ну, на поверхности не плавают, ну птичек-рыбок не пачкают. Зато вся эта живность их ест. Не в чистом виде, а заодно с водорослями и всякой мелкой живностью. И в таком виде эти же продукты распада нефти и попадут в человечий организм. А чё будет с того никто ещё не знает — не пробовали. И как тут правильно подсчитать цену?
А япошки, кстати, хвастаются, что у себя в акватории портовой именно адсорбентами нефть собирают. И ничё, не дорого им.
Елена Попова # ответила на комментарий Старый Соболь 6 августа 2010, 01:28 Пишут, что детергент сам по себе очень ядовитый. И продукты распада тоже, конечно. Но в результате видимые мастшатбы меньше — меньше нефти всплывает на поврхность, а что там внутри — не видно
Кстати, микробов тоже можно цеплять на пористые носители.
Цену сорбента и прочих средств рассчитать можно, а вот цену ущерба — невозможно. Во сколько оценить погибшего кита?
Старый Соболь # ответил на комментарий Елена Попова 6 августа 2010, 07:10 Я с нефте-микробами не связывался, имел дело с силикатными бактериями. Правда косвенно, не биолог я. Там, как я понял, проблема в том, что у всякого микроба есть врагим. Ежли микробы развиваются, то и враги не дремлют. И если речь вести об открытых системах, то враги в них точно найдутся. И тогда встаёт вопрос: кто раньше? Или микробы полезные успеют свою работу выполнить или враги успеют их раньше слопать. Но фокус тут ещё и в том, что если одним и тем же объектом тут пользоваться, типа, скажем, носителя с закреплёнными на его поверхности микробами, то и враги будут накапливаться и скорость их развития будет от раза к разу возрастать. И тогда остаётся только суровая дезинфекция и новый посев. Что тоже не сахар. В смысле цены.
И ещё. А на что расщепляют нефть эти нефте-бактерии? Оно само-то не токсично? В смысле для нашего брата, не для микробов.
Старый Соболь # ответил на комментарий Елена Попова 6 августа 2010, 12:44 Елена, а вы биолог? Я-то физик, спец по интеркалатам — дальним родственникам этих адсорбентов. Поэтому моё мнение — это мнение дилетанта, но, полагаю, что на дне Байкала ситуация далека от стерильной чистой линии. Полагаю, там ситуация ближе к активному илу или компостной куче, когда у полезных микробов полным-полно врагов, но у них есть свои враги а у тех свои и т.д. И вся эта компания приходит в некое равновесие. Но на Байкале такое равновесие устанавливалось геологические времена. А сколь понадобится времени чтоб его установить искусственно?
Насчёт белков. Не понял. Если будет получаться белок — тут же найдутся на него любители, разве не так? И во что-то там такое его превратят. А, кстати, чё такое ЕМНИС?
А вообще-то интересно всё это. Мы тут тоже связались с бактериями, которые разрушают пироксены с выщелачиванием редкозёмов. Ну, то есть, биологи всё это проделывают, разводят там, сеют-селекционируют, а я анализы им делаю всякие. Работает, однако.
Елена Попова # ответила на комментарий Старый Соболь 6 августа 2010, 14:03 Я по образованию механик-теоретик (мех-мат), сейчас занимаюсь социологией. Но много лет помогала маме, переводила с англ. — сначала по самой биотехнологии (она работала как раз по нефти), потом по истории биотехнологии. Втянулась, мы даже вместе монографию в «Науке» издали. Методы эти уже 10 лет назад, когда я ещё читала научную литературу, уже были далеко не в стадии лабораторного эксперимента, они применяются (не знаю, насколько широко).
Но этот процесс — медленный, а ВР и Обаме нужны были быстрые заметные результаты (пусть и мнимые — уменьшение пятна ценой отравления всего вокруг — а по Гольфстриму это «вокруг» доходит до Мурманска). К тому же химии (даже самой ядовитой) народ почему то боится меньше, чем микробов. А теперь в этой отраве микробы, наверное, жить не смогут 🙁
В случае, если условия весьма специфичны равновесие достигается не за счёт врагов, а за счёт постоянной скорости поступления источников питания, таких примеров много. В ьиоценозах бывает не только вражда, но и симбиотические отношения.
ЕМНИС — «если мне не изменяет мой склероз» )
Старый Соболь # ответил на комментарий Елена Попова 6 августа 2010, 22:10 Поётся на мотив Л.Бетховена.
И мой всегда
И мой везде
И мой склероз со мною.
Но всё ж таки, а разве присутствие метаболитов не приводит к остановке развития микробной популяции?
Елена Попова # ответила на комментарий Старый Соболь 6 августа 2010, 22:49 в океане? как вы правильно заметили, система — открытая.
Да и вообще ЕМНИС это не обязательно, это один из возможных механизмов регуляции. Но искать учебник микробиологии для проверки своих воспоминаний не буду.
Источник