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
Экология природных ресурсов
Размеры нефтяного загрязнения почвы во многом определяются объемом разлива и характером загрязнения. Это объясняется тем, что типы нефти существенно отличаются по своим физическим и химическим свойствам, степени токсичности.
Характер воздействия обусловлен воздушной диффузией, водной миграцией с грунтовыми и талыми водами. После завершения буровых работ, даже после рекультивации, замазученные почвы и грунты зоны аэрации становятся источниками вторичного загрязнения поверхностных и грунтовых вод. Область техногенного нефтезагрязнения прослеживается на расстоянии 100 — 150 м от устья скважин, а концентрация нефтепродуктов резко снижается до фоновых величин на расстоянии 30 — 50 м от обваловки скважин.
Понимание трансформации нефти, попавшей в почву в результате разливов или утечек в местах хранения или транспортировки, необходимо для прогнозирования процессов самоочищения и восстановления почв, нарушенных техногенезом. Знание стадий трансформации нефти позволяет определить давность загрязнения и сроки восстановления почв, повысить эффективность контроля за загрязнением среды нефтью и нефтепродуктами. Выделяются следующие этапы трансформации нефти:
- Физико-химическое и частично микробиологическое разрушение алифатических углеводородов.
- Микробиологическое разрушение низкомолекулярных структур разных классов, новообразование смолистых веществ.
- Трансформация высокомолекулярных соединений — смол, асфальтенов, полициклических углеводородов.
Нефть деградирует в почве очень медленно, процессы окисления одних структур ингибируются другими структурами, трансформация отдельных соединений идет по пути приобретения форм, трудноокисляемых в дальнейшем. На земной поверхности нефть оказывается в другой обстановке — в аэрируемой среде. Основной механизм окисления УВ разных классов в аэробной среде следующий: внедрение кислорода в молекулу, замена связей с малой энергией разрыва (С-С, С-Н) связями с большой энергией, следовательно, процесс протекает самопроизвольно.
Главный абиотический фактор трансформации — ультрафиолетовое излучение. Фотохимические процессы могут разлагать даже наиболее стойкие полициклические УВ за несколько часов.
Деградация нефтяного загрязнения происходит в результате:
- испарения легких фракций нефти;
- физического выноса водными потоками;
- лимификации (превращения в нерастворимые в нейтральных органических растворителях продукты микробиологического метаболизма).
Соотношение этих факторов зависит от почвенно — климатических условий, состава и свойств самой нефти и глубины ее проникновения в почву.
Конечными продуктами метаболизма нефти являются:
- углекислота, которая может связываться в карбонаты, и вода;
- кислородные соединения (спирты, кислоты, альдегиды, кетоны), которые частично входят в почвенный гумус, частично растворяются в воде и удаляются из почвенного профиля;
- твердые корочки высокоминеральных компонентов нефти (нефтепродуктов) на поверхности почвы (киры).
Степень нарушения природных экологических систем обусловлена как самим загрязнителем, так и биологическими особенностями района.
Устойчивость ландшафтов к загрязнению нефтью и нефтепродуктами определяется:
- аккумулирующей способностью почв (способность накапливать и переводить в связанные нетоксичные формы, поступающие в нее вещества);
- устойчивостью растительности к химическому загрязнению, определяющейся особенностями растений, входящих в сообщества.
- твердые нерастворимые продукты метаболизма — результат дальнейшего уплотнения высокомолекулярных продуктов или связывания их в органо-минеральные комплексы;
Нефтяное загрязнение вызывает опасные экологические последствия. Разрушается структура почвы, изменяются ее физико-химические свойства. В результате резко снижается водопроницаемость, увеличивается соотношение между углеродом и азотом (за счет углерода нефти), что приводит к ухудшению азотного режима почв, нарушает корневое питание растений.
При попадании нефти в почву нарушаются биологические (особенно микробиологические), химические и физические процессы, что приводит к разрушению структуры почвы и нарушению водно-воздушного режима, прекращению нормального роста растений в течение ряда лет. Срок восстановления (саморекультивации) почв, загрязненных нефтью, составляет от 1-2 до 10-15 и более лет.
Первоначальное относительно слабое загрязнение почвы нефтью снижает количество микроорганизмов и образующегося углекислого газа. Восстановление численности микроорганизмов наблюдается через 6 мес. В это время компоненты нефти используются микроорганизмами в качестве продуктов питания, оказывают стимулирующее воздействие на их размножение.
Однако интенсивный рост микроорганизмов обедняет почву соединениями азота и фосфора и в дальнейшем может сыграть роль лимитирующего фактора, если учесть, что в почвах, загрязненных нефтью, с самого начала отмечается дефицит азота.
Уважаемые студенты!
Специалисты нашего сайта готовы оказать помощь в учёбе по разным предметам:
✔ Решение задач
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах
Источник