Как происходит рекультивация земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами?
Наибольший вред экологии наносит загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами.
Попавшая в почву нефть спускается во внутренние её слои под действием гравитации, а также расползается вширь под влиянием капиллярных и поверхностных сил.
Скорость такого распространения зависит от свойств нефтепродукта, состава грунта и соотношений в нем воды, воздуха и нефти. Главным при этом является тип нефтепродукта, его количество и характер нефтяного загрязнения. Чем меньше доля нефтепродукта, тем сложнее ему мигрировать в грунте.
В ходе описанных выше естественных процессов нефтенасыщенность грунта (если нет дополнительных поступлений нефти) постепенно падает. При концентрации в грунте на уровне 10-ти – 12-ти процентов (так называемый остаточный уровень насыщения) миграция в нем нефти прекращается. Также движение вглубь останавливается в момент, когда нефтепродукты опускаются до уровня грунтовых вод. На этом уровне она начинает двигаться в сторону уклона таких вод, распространяясь по их течению.
Чтобы предотвратить такую миграцию, бурятся несколько скважин, через которое на поверхность выкачиваются зараженные нефтью грунтовые воды. Иногда на пути их движения ставят водонепроницаемые барьеры, возле которых нефть скапливается, и её можно удалить с помощью специализированного оборудования.
На горизонтальное распространение нефтяного заражения сильно влияет проницаемость грунта и его пористость. К примеру, песок и гравий для миграции нефтепродуктов благоприятны, а глинистые и заиленные почвы – нет. В горных породах загрязнение распространяется, как правило, по трещинам.
ПДК (предельно допустимая концентрация) такого загрязнения почвы составляет 0,1 миллиграмм на килограмм. Однако, суммарные ПДК на все виды нефтепродуктов не нормируются. Существуют отдельные ПДК для каждого вида углеводородов (например, для бензола или толуола – 0,3 миллиграмма на килограмм),
Определение нефтепродуктов в почвах регламентировано ПНД Ф за номером 16.1:2.2.22-98.
Расшифровывается ПНД Ф как природоохранный нормативный документ федерального значения.
Последствия нефтяных загрязнений
Выживаемость флоры на загрязненных нефтепродуктами почвах находится в прямой зависимости от глубины залегания её корней. Загрязнения такого рода нарушают почвенную структуру, меняет ее физические и химические параметры, такие, как водопроницаемость и баланс углерода и азота, что вызывает резкое ухудшение азотного режима, вследствие чего нарушается питание корней растений.
Изначально первичное слабое нефтяное загрязнение почвы уменьшает количество находящихся в ней микроорганизмов, однако, со временем (примерно через полгода) их численность восстанавливается. Все это время микроорганизмы используют нефтяные компоненты в качестве источника пищи. Однако такой интенсивный рост бактерий приводит к обеднению почвы (снижению уровня концентрации соединений азота и фосфора). Если учесть тот факт, что загрязненная нефтью почва и так бедна азотом, то со временем это может стать лимитирующим фактором.
На человека такое загрязнение вредно воздействует посредством пищевых цепочек.
Рекультивация нефтезараженных земель
Поскольку такие загрязнения ухудшают гидрогеологический режим зараженных территорий, а также нарушают состав и структуру почв, возникает острая необходимость в их своевременном восстановлении (рекультивации) с последующим вовлечением в хозяйственный оборот.
Для разведки, добычи, выкачивания, подготовки и последующей транспортировки нефти необходимы громадные территории, на которых располагаются многочисленные скважины, технологические резервуары, линии электропередач, компрессоры, очистные сооружения, пункты нефтесбора, установки для подготовки нефти к транспортировке, насосные и нефтеперекачивающие станции, трубопроводы и так далее. На балансе нефтяной отрасли находится больше земель, чем в других добывающих отраслях.
Для рекультивации существуют специальные механизированные колонны, оборудованные необходимым инвентарем и техникой.
На нефтяных предприятиях постоянно работают над увеличением коэффициента застройки территорий нефтяных промыслов, над использованием для сбора и транспортировки сырья однотрубных систем, над кустовым группированием скважин и над использованием бурения наклонного направления. Также ведутся работы по параллельной прокладке нефтепродуктопроводов и коммуникаций одного и того же назначения в одной траншее.
Чтобы предотвратить появление нефтяных почвенных загрязнений, на стадии проекта на объектах нефтепромысла обязательно предусматривают:
- полную герметичность систем сбора, сепарирования и подготовки нефти;
- автоматизацию отключения скважин при их прорыве промывке с помощью специальных отсекателей;
- усиленной изолирование магистральных трубопроводов;
- стопроцентное просвечивание всех стыков на переходах через преграды искусственного и естественного характера;
- применение бессточных канализационных, ливневых и фекальных систем;
- максимальную полноту использования промысловых и пластовых сточных вод, с целью их закачивания в нефтеносные пласты для поддержания в них необходимого уровня давления;
- внутреннюю антикоррозионную защиту трубопроводов, посредством которых перекачивается пластовая вода.
Рекультивация земель на нефтяных отраслевых объектах предусматривается на стадии проекта, разрабатываемого для строительства каждого такого конкретного объекта, а её стоимость обязательно включается в сводную строительную смету.
В проектах на рекультивацию земель, расположенных вдоль трассы трубопровода, определяются:
- границы пораженных земель;
- ширина рекультивируемой зоны (в границах полосы отвода);
- толщина плодородного почвенного слоя, снимаемая на каждом участке;
- места временного хранения такого снятого почвенного слоя;
- методы, применяемые при снятии, транспортировке и обратном нанесении плодородного почвенного слоя;
- количества и способы погрузки и разгрузки, а также вывоза излишков грунта;
- способы, применяемые при уплотнении разрыхленных грунтов и плодородного почвенного слоя, которое проводится по окончании засыпки трубопровода.
Работы по рекультивации земли
Основные требования к рекультивации нефтезараженных земель
При прокладке трубопроводов, плодородный почвенный слой снимают и перемещают в отвалы с помощью бульдозеров, если его толщина больше 20-и сантиметров. Как правило, этот слой снимается поверху на всю ширину траншеи (плюс полметра в каждую сторону). После чего грунт вынимается с помощью экскаватора и складируется вдоль траншеи. После укладки трубопровода он сначала засыпается вынутым ранее грунтом, а затем равномерно укладывают сверху плодородный слой почвы. Дождавшись усадки, его прокатывают гусеничными тракторами.
На участках для размещения установок для бурения, все рекультивационные работы выполняют в строгом соответствии с заранее разработанным план-графиком, который согласуется с графиком работы буровых станков. На рекультивацию территории каждой скважины составляется отдельная проектная документация.
Порядок работ таков: сперва на участке снимается плодородный слой, который складируется в буртах (как правило, в пределах самого участка); поверхность таких буртов засевается многолетними травянистыми растениями (чтобы предотвратить водную и воздушную эрозию); местами хранения почвенных земель выбираются возвышенности, на которых не происходит застаивания поверхностных вод, и на которых не поднимаются к поверхности грунтовые воды; во время рекультивации таких буровых площадок вначале засыпается нижний почвенный слой, а после него – верхний.
Толщина плодородного слоя, насыпаемого при рекультивации, должна составлять не меньше 50-ти – 70-ти сантиметров. После его нанесения площадку выравнивают, вспахивают и боронуют, а затем вносят органические удобрения.
Самой важной и трудоемкой задачей при проведении рекультивации освобожденных от буровых установок земель, является очистка почвы от остатков вынутой в процессе бурения породы, а также от загрязняющего её бурового раствора и прочих стоков.
Отходы, полученные при бурении, хранят, как правило, в земляных амбарах с обваловкой. Глубина таких амбаров обычно составляет от 4-х до 5-ти метров, а их емкость – примерно 3 тысячи кубометров. Как правило, создают три таких амбара на разведочных площадях и два – на эксплуатационных. Между собой амбары соединяются с помощью либо гравийных фильтров, либо при помощи дренажных труб.
Вокруг буровой площадки возводится кольцевая бетонированная канава, из которой делаются стоки в амбар, а также в ней устраиваются дренажные отводы для дождевых стоков.
Поскольку в земляных амбарах остатки буровых растворов не высыхают несколько лет, то их засыпка в качестве меры рекультивации неприемлема.
Специалистами было опробовано несколько методов удаления представляющих опасность буровых стоков:
Источник
Влияние нефти и нефтепродуктов на почву
В почвах нефть и нефтепродукты находятся в следующих формах:
- в пористой среде — в парообразном и жидком легко подвижном состоянии, в свободной или растворенной водной или водноэмульсионной фазе;
- в пористой среде и трещинах — в свободном неподвижном состоянии, играя роль вязкого или твердого цемента между частицами и агрегатами почвы;
- в сорбированном состоянии — на частицах горной породы или почвы (в том числе на частицах органических веществ);
- в поверхностном слое почвы или грунта — в виде плотной органо-минеральной массы.
Как свободные, так и малоподвижные связанные формы нефтепродуктов легко отдают летучие фракции в атмосферу, а растворимые соединения — в воду. Этот процесс полностью не прекращается со временем, так как микробиологические процессы трансформации углеводородов приводят частично к образованию летучих и воднорастворимых продуктов их метаболизма. По соотношению тяжелых и легких фракций нефти и содержанию парафина можно судить о скорости испарения, вымывания, опасности цементации почв.
Пропитывание нефтью почвенной массы приводит к изменениям в химическом составе, свойствах и структуре почв. Прежде всего это сказывается на гумусовом горизонте: количество углерода в нем резко увеличивается, но ухудшается свойство почв как питательного субстрата для растений. Гидрофобные частицы нефти затрудняют поступление влаги к корням растений, что приводит к физиологическим изменениям последних. Продукты трансформации нефти резко изменяют состав почвенного гумуса. На первых стадиях загрязнения это относится в основном к липидным и кислым компонентам. На дальнейших этапах за счет углерода нефти увеличивается содержание нерастворимого гумина. В почвенном профиле возможно изменение окислительно-восстановительных условий, увеличение подвижности гумусовых компонентов и ряда микроэлементов.
Все вещества, входящие в состав нефти и нефтепродуктов, являются токсичными, нередко канцерогенными.
Загрязнение нефтью приводит к резкому нарушению в почвенном микробиоценозе. Комплекс почвенных микроорганизмов отвечает на нефтяное загрязнение после кратковременного ингибирования повышением своей численности и усилением активности. Прежде всего это относится к углеводородоокисляющим микроорганизмам, количество которых резко возрастает по сравнению с незагрязненными почвами. Сообщество микроорганизмов в почве принимает неустойчивый характер. По мере разложения нефти в почве общее содержание микроорганизмов приближается к фоновым значениям, но количество нефтеокисляющих бактерий (например, в почвах южной тайги до 10—20 лет) значительно превышает те же группы в незагрязненных почвах.
Нефтяное загрязнение подавляет фотосинтетическую активность растительных организмов. Это сказывается прежде всего на развитии почвенных водорослей. В зависимости от дозы нефти, попавшей в почву, и сохранности почвенного и растительного покрова наблюдаются различные реакции почвенных водорослей: от частичного угнетения и замены одних группировок другими до выпадения отдельных групп или полной гибели всей популяции. Индикационным признаком экстремальных условий, находящихся на грани зон толерантности и резистентности, является изменение видового состава водорослей. Динамика и степень самоочищения в пределах зоны толерантности отражаются в численности водорослей.
Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами оказывает длительное отрицательное воздействие на почвенных животных, вызывая их массовое удаление. Отрицательное действие загрязнения осуществляется в результате прямого контакта с нефтью и через изменение свойств загрязненных почв.
Действие различных фракций нефти на живые организмы различно. Легкие фракции нефти и нефтепродуктов, богатые бензином, обладают повышенной токсичностью для живых организмов. Летучие фракции проявляют эффект сразу после контакта с почвой и ее обитателями. В то же время действие этих фракций кратковременно. Они быстрее испаряется и ее воздействие на природную среду относительно кратковременно. Их испаряемость способствует быстрому самоочищению компонентов природной среды.
Легкие нефтепродукты в значительной степени разлагаются и испаряются еще на поверхности почвы, легко смываются водными потоками. Путем испарения из почвы удаляется от 20 до 40 % легких фракций нефти.
Эффект тяжелых фракций проявляется позже. Тяжелые фракции нефти малоподвижны и могут создавать устойчивый очаг загрязнения, очищение природной среды от них протекает с трудом. Тяжелые нефти, содержащие значительное количество смол, асфальтенов и тяжелых металлов, оказывают не только токсичное воздействие на организмы, но и значительно изменяют воднофизические свойства почв. Они ухудшают водно-физические свойства почв из-за цементации порового почвенного пространства. Попадание парафиновой нефти в почву ведет к нарушению влагообмена почвы на долгий срок. Они опасны для почвы, так как, имея низкую температуру застывания, они прочно закупоривают поры и каналы почвы, по которым происходит обмен веществ между почвой и сопредельными средами.
В процессе трансформации и перераспределения загрязняющих веществ создаются гидро-атмо-лито-биогеохимические аномалии со сменой сочетаний различных веществ и геохимических обстановок.
Очень токсичны ароматические углеводороды ПАУ, среди которых много канцерогенов. Высокотоксичны метановые углеводороды, особенно нормальные алканы с короткой углеродной цепью, составляющие основу легких фракций нефти. Их летучесть способствует быстрому испарению этих компонентов нефти.
Значительное влияние на вязкость нефти оказывают твердые метановые углеводороды (парафины), содержание которых в нефти может достигать 15—20 %. Твердые парафины плохо разрушаются.
Отрицательное влияние смолисто-асфальтеновых компонентов обусловлено их вязкостью и плотностью, которые ведут к изменению физико-химических свойств почв и иногда — к их цементации. Влиять могут и присутствующие в составе нефти микроэлементы, вызывающие повышение не только их общего содержания в почве, но и содержания подвижных соединений этих элементов (As, Co, Cu, Pb, Hg, Ni, V, Fe, Mn).
Большое значение для почв имеют высокоминерализованные пластовые воды, влияющие на почвообразование. В почвах устанавливается щелочная реакция, изменяющая ход различных процессов, прежде всего гумусообразования. Высокая доля ионов натрия меняет состав обменных катионов, что оказывает влияние на физические свойства почвы, способствует их оглеению. По наблюдениям Н. П. Солнцевой (1998), в северотаежных условиях дерново-подзолистая почва уже через год после нефтяного загрязнения трансформируется в техногенный битуминозный солончак, через 4 года почва классифицируется как битуминозный солончаковатый солонец, через 15 лет — как битуминозный солонец, а через 20 лет — как битуминозный осолодевающий солонец.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник