Рекультивация загрязненных нефтью почв

Как происходит рекультивация земель, загрязненных нефтяными отходами

Оглавление

Загрязнение земель нефтепродуктами и нефтяными отходами остается серьезной экологической проблемой. Большинство видов нефтепродуктов содержат токсичные вещества, уничтожающие биологическое разнообразие и представляющие угрозу для человека. Рекультивация загрязненных почв дает возможность очистить их от накопленных загрязняющих веществ и восстановить природную экосистему.

Чем опасно загрязнение грунтов нефтепродуктами?

Наиболее опасными для биоценозов являются разливы нефти из-за аварий на трубопроводах. Они могут возникать в результате ошибок при монтаже, износа и коррозии трубопроводных линий, нарушении технических регламентов и при использовании и по другим причинам.

Попадание нефти и продуктов ее переработки в грунт приводит к тяжелым экологическим последствиям:

• Нарушение экологического равновесия в почвенном биоценозе. В результате воздействия нефтепродуктов меняются ее морфологические и химические характеристики. Это делает ее непригодной для роста растений и проживания различных видов живых организмов.
• Уменьшение аэрируемости почвы, ухудшение ее дренажных свойств. В результате воздействия нефти грунт хуже насыщается кислородом, что приводит к гибели сотен видов почвенных обитателей.
• Деградация растительного покрова. Попадание токсичных веществ в грунт провоцирует гибель растений и многократно снижает продуктивность почв. Они становятся непригодными для любого сельскохозяйственного использования.
• Резкое снижение способности грунтов к самоочистке и восстановлению. Очистить почву от нефтепродуктов можно только с использованием технологий рекультивации.

Допустимая концентрация нефтепродуктов в % (в пересчете на воздушно-сухой грунт) на различных глубинах

Нефть и продукты переработки очень опасны для растений из-за гидрофобных свойств. При попадании в почву такие вещества обволакивают корни и создают на них пленку, через которую не может проникать вода. В результате растения испытывают острый дефицит влаги и быстро засыхают. Дополнительно нарушается корневое питание: растение теряет способность усваивать азотистые соединения из почвы, в результате нарушается его рост и нормальное развитие.

Чтобы предотвратить длительные негативные последствия, необходимо своевременно проводить рекультивацию почв для нейтрализации негативного действия нефтепродуктов.

Цели проводимых работ по рекультивации нефтезагрязненных земель

Рекультивация нефтезагрязненных земель – сложный процесс, направленный на очистку грунтов от токсичных соединений и восстановление первоначального биоценоза. Загрязнение нефтью всегда имеет комплексный характер, так как в ней присутствует некоторое количество тяжелых металлов и других токсичных веществ. При длительном загрязнении почв образуются большие ареалы распространения свободных и связанных нефтепродуктов – такая ситуация наблюдается вблизи нефтеперерабатывающих заводов, складов, нефтебаз. В результате возникает угроза загрязнения поверхностных и подземных вод.

Рекультивация предотвращает дальнейшее загрязнение грунтов и обеспечивает очистку загрязненных почв от нефтепродуктов. Она направлена на достижение следующих целей:

• Предотвращение распространения нефтяных залежей в городские водозаборы и природные водоемы.
• Локализация очагов загрязнения, чтобы не допустить попадания нефтепродуктов на новые территории.
• Очистка почв от нефтепродуктов, нейтрализация токсичных веществ.
• Восстановление продуктивности почв, нормализация баланса экосистемы.
• Обеспечение биологической безопасности загрязненных земель и развивающейся на них биомассы.

Нормативы остаточного содержания нефти в почве после проведения восстановительных работ

Для достижения поставленных целей применяются различные методы очистки и рекультивации грунтов. Комплексный подход позволяет нейтрализовать большую часть опасных веществ и создать условия для восстановления нормального биоценоза.

Классификация почв по степени и возрасту загрязнения нефтью

Почвы считаются загрязненными нефтепродуктами, когда содержание загрязняющих веществ превышает максимальную допустимую концентрацию, в результате начинаются различные негативные изменения состава грунта и биологического сообщества. Важные признаки загрязнения – это нарушение биологического разнообразия, гибель одних видов микроорганизмов и усиленный рост других, деградация свойств почвы и снижение их биологической продуктивности.

Проведенные исследования показывают, что максимальная безопасная концентрация нефтепродуктов в почвах не превышает 1 г/кг – превышение этого значения уже провоцирует негативные изменения в структуре и свойствах почвенного покрова.

В зависимости от степени загрязнения различают следующие классы почв:

• Слабозагрязненные. Концентрация нефтепродуктов составляет от 1 до 5 г/кг. Для устранения негативных последствий достаточно ограниченного набора мероприятий, ускоряющих естественные процессы самоочищения грунта. Это аэрация, увлажнение, рыхление, высаживание растений, способствующих поглощению токсичных веществ.
• Среднезагрязненные. Концентрация нефтепродуктов находится в пределах 5-10 г/кг. В этом случае требуется проведение интенсивной рекультивации с использованием механических и биологических методов.
• Сильнозагрязненные. В составе присутствуют более 10 г нефтепродуктов на 1 кг грунта. В этом случае необходима направленная рекультивация для устранения долгосрочных экологических последствий.

В некоторых российских регионах вводятся дополнительные нормативы для уточнения степени загрязненности грунтов. Рекультивация земель, подвергшихся заражению нефтепродуктами, должна проводиться за счет организаций, несущих ответственными за попадание токсичных веществ в грунт. Чаще всего это нефтеперерабатывающие компании, собственники нефтебаз и других подобных организаций.

Этапы рекультивации земли после загрязнения нефтепродуктами

Рекультивация земель, загрязненных нефтепродуктами – сложный многоступенчатый процесс, результатом которого становится значительное снижение концентрации токсичных веществ в почве и восстановление ее первоначальных свойств. Процесс можно разделить на три основных этапа.

Подготовительный этап очистки от нефтепродуктов

Подготовительный этап начинается с разработки рабочего проекта. В нем должен быть указан план предстоящих работ, созданный на основе СНиП 11-01-95. Для разработки проекта предварительно выполняются почвенно-мелиоративные изыскания: специалисты должны определить степень загрязненности грунта нефтепродуктами. Исследование проводится для определения следующих параметров:

• Площадь зараженного участка.
• Глубина проникновения нефтепродуктов в грунт.
• Наличие рисков дальнейшего распространения нефтяного пятна по всем направлениям.
• Объемы нефтепродуктов, поступивших из источников загрязнения.
• Состояние растительности на загрязненной территории.

На основании полученных данных проводятся расчеты, составляется подробное описание загрязненного участка. В нем указывается тип почвы и ее химический состав, особенности ландшафта. Специалист составляет карту-схему, на которой указываются границы пощади загрязнения и степень поражения территории. Дополнительно составляется почвенно-мелиоративная картограмма, с помощью которой определяются методы очистки грунта от нефтепродуктов.

Технический этап

С загрязнённого участка необходимо удалить максимально возможное количество нефти – это поможет ускорить процесс восстановления грунта. Почва обрабатывается различными абсорбентами – веществами, способными поглощать токсичные углеводородные соединения. Проводится планировка территории: с нее удаляется весь мертвый и засыхающий древостой, поврежденная растительность сжигается. Полученная в результате зола будет использоваться при восстановлении грунта.

Территория освобождается от ранее срубленной древесины, с нее удаляется различный строительный и бытовой мусор. Если есть риск повторного загрязнения нефтью, проводится обваловка, она помогает предотвратить дальнейшее загрязнение грунтов. Дополнительно выполняются следующие мероприятия:

• Рыхление почвенного горизонта с добавлением мульчирующих грунтов. Этот процесс направлен на улучшение аэрации почвы для боле быстрого разложения нефти в результате естественных процессов.
• Создание искусственного микрорельефа. Он представляет собой чередующиеся бугры и канавки, такой микрорельеф создает оптимальные условия для очистки заболоченный почв с высоким содержанием влаги.
• Стимуляция почвенной микрофлоры, способной перерабатывать нефтепродукты. Этот процесс начинается при снижении степени загрязненности грунта до 23-25%. После понижения этого параметра до 15%, можно переходить к следующему этапу рекультивации.

Биологический этап рекультивации

Первый этап биологической рекультивации – пробный посев трав, с помощью которого можно определить состояние почвы. Определяется степень токсичности растений, по этому показателю можно примерно определить сроки дальнейшего восстановления грунта. Перед пробным посевом землю вспахивают и рыхлят, семена предварительно скарифицируют и обрабатывают нитралгином. Для пробного посева используют бобовые культуры, которые хорошо растут в данной климатической зоне: это может быть люпин, горох, донник и т.д.

Если пробный посев продемонстрировал хорошие результаты (появились всходы минимум на 75% рекультивируемой территории), можно переходить к следующему этапу. На территории высевают многолетние травы, перед посевом выполняется культивация и боронование почвы, а также внесение минеральных удобрений для ускоренного роста и развития.

Процессы естественного разложения нефтепродуктов превращают органику в природное удобрение, которое способствует росту зеленой массы и ускоренному развитию растительности. Однако в ней может содержаться достаточно большое количество токсичных веществ, поэтому выросшие на территории многолетние травы не допускается использовать в кормовых целях. Она превращается в сидеральное удобрение: растения измельчаются, зеленую массу запахивают в грунт.

Биологическая рекультивация считается завершенной после создания на месте загрязнения территории плотного слоя травостоя, а концентрация остаточного содержания нефтепродуктов не должна превышать 8,0%. Рекультивация дает возможность освободить почву от токсичных веществ, восстановить растительный слой и нормализовать условия для жизни различных почвенных организмов.

Методы и технологии рекультивации

Для удаления нефтепродуктов из почвы и предотвращения дальнейшего распространения загрязнений применяются различные способы рекультивации. Все они должны быть экологически чистыми, чтобы предотвратить дальнейшее нарушение природного баланса и нормализовать состояние грунта. Для восстановления почв применяются следующие категории методов.

Механические методы рекультивации

Эта группа методов имеет ограниченные возможности применения и используется только небольших локальных поражениях почвы нефтепродуктами при авариях. Различают следующие механические методы:

• Сбор нефтепродуктов с почвы с применением специальных собирающих установок. Он имеет несколько плюсов: такой метод дает возможность собрать и повторно использовать углеводороды, провести экстренную очистку местности при аварийном разливе нефтепродуктов, очистить труднодоступные участки, в том числе территории нефтебаз с большим количеством кустарника и различного строительного мусора.
• Засыпка образовавшегося нефтяного пятна грунтом с последующим вывозом загрязненной почвы для утилизации на специальных полигонах. Этот метод считается наименее экологичным, так как нефтепродукты способны в течение многих лет сохранять опасные свойства и негативно влиять на окружающую среду.
• Перепахивание для смешения загрязненного и незагрязненного почвенного слоя. Впоследствии грунт подвергается другим рекультивационным способам.

Механические методы могут использоваться как первый этап проведения рекультивации, в дальнейшем оно дополняется физико-химической или биологической очисткой грунтов.

Физико-химические методы рекультивации

Основной физико-химический способ – промывка грунтов подогретыми водными растворами с добавлением поверхностно-активных веществ. С помощью реагентов токсины вымываются из почвы и нейтрализуются, это дает возможность проводить дальнейшие работы по восстановлению первоначального состав аи структуры почвенного слоя.

Также применяются следующие методы обработки:

• Экстракция нефтепродуктов из грунта различными методами, в том числе при использовании вакуумных экстракторов.
• Известкование путем обработки загрязненного грунта негашеной известью. Она добавляется в почву в объеме 0,5-5% от массы попавшего в грунт загрязняющего вещества. В результате химической реакции в почве образуется твердый продукт, который можно извлечь и тем самым очистить почву от отравляющих соединений.
• Электрохимическая обработка загрязненных почв. В этом случае в почву опускаются электроды, по которым подается постоянный ток. На поверхности электродов осаждаются присутствующие в почве токсичные соединения, после чего электроды извлекаются вместе с загрязнителями.

Такие методы позволяют освободить грунт от большей части загрязняющих веществ после чего можно будет приступать к дальнейшей биологической переработке.

Биологические методы очистки грунтов

Биологические методы основаны на естественных процессах переработки нефтесодержащих загрязнений. Для этого используются углеводородокисляющие микроорганизмы, которые в обычных условиях постоянно присутствуют в почвенных биоценозах. При разливах нефти и других загрязнениях нефтепродуктами в почву могут вноситься дополнительные промышленные культуры микроорганизмов, в результате скорость переработки многократно усиливается.

Для активизации работы микроорганизмов проводится аэрация почвы методом рыхления, также в нее вносятся различные субстраты, усиливающие деятельность микрофлоры. Активированные микроорганизмы усиленно перерабатывают загрязнения, в результате почва очищается, восстанавливается ее первоначальный химический состав.

Биологическая рекультивация предполагает восстановление почвенного слоя методом высадки однолетних и многолетних трав, способных забирать из почвы токсичные соединения. Через несколько лет грунт очищается настолько, что восстанавливается его плодородность и нормальная структура биоценоза.

Также почитайте статью про рекультивацию:

Источник