Снятие загрязненного слоя почвы

Известные методы и способы очистки нефтезагрязненных почв

Почва имеет жизненно-важное значение, и ее деградация представляет огромную опасность. В связи с этим растет интерес к развитию теоретических основ и методов очистки загрязненных почв. В последние годы для рекультивации почв находят применение гуминовые препараты, препараты-нефтедесьтрукторы, сорбенты, что обусловлено их способностью сорбировать загрязнения, образуя с ними прочные металлорганические комплексы, благодаря чему биодоступность загрязнений и, соответственно, биотоксичность почв и грунтов снижаются. При этом необходимо учитывать, что эффективность подобных препаратов определяется генезисом сырья и способом его обработки.

Рекультивация земель – это комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных и загрязненных земель. Задача рекультивации – снизить содержание нефтепродуктов и находящихся с ними других токсичных веществ до безопасного уровня, восстановить продуктивность земель, утерянную в результате загрязнения.

С целью обезвреживания нефтезагрязненных грунтов, почв и нефтешламов разработаны многочисленные методы и технологии. Наиболее детальная классификация существующих методов очистки природных экосистем от нефтяного загрязнения принадлежит Ю.М. Матвееву [29].

В таблице 1.1 представлена классификация технологий, используемых для обезвреживания нефтезагрязненных грунтов и нефтешламов.

Таблица 1.1 – Классификация технологий, используемых для обезвреживания нефтезагрязненных грунтов и нефтешламов.

До недавнего времени наиболее распространенным и дешевым методом ликвидации нефтяного загрязнения было простое сжигание. Этот способ неэффективен и вреден по двум причинам:

1) сжигание возможно, если нефть лежит на поверхности густым слоем или собрана в накопители, пропитанные ею почва или грунт гореть не будут;

2) на месте сожженных нефтепродуктов продуктивность почв, как правило, не восстанавливается, а среди продуктов сгорания, остающихся на месте или рассеянных в окружающей среде, появляется много токсичных, в частности канцерогенных веществ.

Очистка почв и грунтов в специальных установках путем пиролиза или экстракции паром дорогостояща и малоэффективна для больших объемов грунта. Требуются большие земляные работы, в результате чего нарушается естественный ландшафт, а после термической обработки в очищенной почве могут остаться новообразованные полициклические ароматические углеводороды – источник канцерогенной опасности. Землевание замедляет процессы разложения нефтяных углеводородов, приводит к образованию внутрипочвенных потоков нефти, пластовой жидкости и загрязнению грунтовых вод.

Складирование загрязненной почвы создает очаги вторичного загрязнения. Качественное удаление нефтяных загрязнителей при высоких уровнях загрязнения зачастую не обходится без применения различного рода сорбентов. Среди возможного сырья для производства сорбентов наиболее привлекательными являются естественное органическое сырье и отходы производства растительного происхождения. К такому сырью относятся торф, сапропели, отходы переработки сельскохозяйственных культур и др. На базе такого сырья разработаны, например, такие сорбенты, как «Сорбест», «РС», «Лессорб» и др. Этим способом можно удалить до 86 % нефти и нефтепродуктов. Применять его в широких масштабах вряд ли целесообразно, так как поверхностно-активные вещества сами загрязняют среду и появится проблема их сбора и утилизации. В зарубежной и российской практике восстановления нефтезагрязненных почв технические технологии рекультивации классифицированы по категориям ex situ и in situ.

Технологии ex-situ используется для обработки загрязненной почвы, предварительно удаленной с поверхности выделенного участка земли. Изоляция и обработка загрязненных материалов вне участка позволяют применять особо сложные приемы обработки, которые могут быть более эффективными и быстродействующими, а также более безопасными для грунтовых вод, животного и растительного мира и местных жителей. Технология ex situ предусматривает обработку привезенных с участка разлива грунтов на специально оборудованных площадках. Вывозка загрязненного грунта позволит быстро ликвидировать загрязнение. После снятия слоя грунта на торфяниках вносятся минеральные удобрения, а на минеральных грунтах вносят дополнительно органические удобрения. Грунт, очищенный от нефти, для возврата на восстановленные участки должен иметь остаточное содержание нефти ниже установленного ОДК нефти. Технологии in situ имеют преимущество вследствие непосредственного применения их на месте загрязнения. Выбор и применение технологий in situ могут быть сделаны только на основании полученных данных о качестве обрабатываемой поверхности почвы. Кроме того, может потребоваться специализированная очистка загрязненной зоны. При неблагоприятных окружающих условиях могут также возникнуть сложности по отношению к устойчивым загрязняющим веществам. Технологии in situ используют биологические, механические и физико- химические методы. Наиболее перспективными считаются биологические методы.

Наилучшие результаты отмечаются при комплексном методе рекультивации загрязненных почв с использованием агротехнологий с внесением минеральных удобрений и высевом трав мелиорантов. Это технология направлена на активизацию аборигенной нефтеокисляющей почвенной микрофлоры и не требует значительных материальных затрат. Для фито рекультивации нефтезагрязненных земель используются наиболее доступные семена однолетних и многолетних трав, обладающих развитой корневой

системой, повышенной устойчивостью к нефтяному загрязнению почвы, адаптированные к местным условиям.

Биологическая рекультивация — этап рекультивации земель, включающий

мероприятия по восстановлению их плодородия, осуществляемый после технической рекультивации. Принято различать в биологическом этапе восстановления земель два направления. Первое — это активизация разложения нефти в почве (восстановление почвы), второе — восстановление растительного покрова. Выбор направления зависит от исходного состояния почвы после технической рекультивации.

Источник

Загрязнение почвы: причины, последствия и пути решения

Источники загрязнения почвы – это химические вещества и микроорганизмы, присутствие которых изменяет физические, химические и биологические свойства почвы, что приводит к снижению плодородия почвы, то есть её полезности. Ухудшение состояния и качества почвы также вызвано чрезмерной эксплуатацией и неправильным ее использованием фермерами.

Типы и источники загрязнения и деградации почв

Загрязнение почвы в России вызывается всеми химическими соединениями, радиоактивными элементами и микроорганизмами, присутствующими в почве в повышенных количествах. Результат –изменения характеристик почвы, что препятствует ее нормальному использованию.

Причины загрязнения почвы отмечаются в следующем:

1. Газы и пыль, выбрасываемые промышленными предприятиями (химическими, нефтехимическими, цементными, сталелитейными заводами, электростанциями и т. д.);
2. Твердые и жидкие промышленные и городские отходы;
3. Химикаты, используемые в сельском хозяйстве (удобрения, химические средства защиты растений);
4. Выбросы транспортных средств.

Другие факторы, разрушающие почву, – это природные явления, происходящие без вмешательства человека. К ним относятся такие естественные виды загрязнения почвы, как землетрясения, эрозия, засуха, пожары.

Эрозия почвы

Эрозия почвы – это процесс вымывания или растворения поверхностного слоя почвы. Другое определение – перемещение, сортировка и осаждение в другом регионе частиц почвы, вызванное вымыванием поверхностного слоя почвы дождевой или речной водой (водная эрозия) или сдуванием — ветровой эрозией.

Эрозия также может быть вызвана деятельностью человека, а именно:

1. Неправильно проведенной мелиорацией;
2. Вырубкой и сжиганием лесов;
3. Слишком интенсивным выпасом животных;
4. Ведением интенсивного сельского хозяйства;
5. Чрезмерной эксплуатацией водных ресурсов.

Все это вместе или по отдельности приводит к постепенному ухудшению качества земли. Когда почва на участке полностью теряет свою потребительскую ценность, происходит ее опустынивание.

Почвы, на которых невозможно выращивание сельскохозяйственных культур, называют мертвыми почвами. В естественных условиях они встречаются:

• в непосредственной близости от действующих вулканов;
• в пустынных районах;
• в промышленных ландшафтах, например, в отвалах.

Нередко этот процесс необратим, сопровождается сильным преобразованием земель. Строительство домов, укладка асфальта, тротуаров, выкапыванием карьеров, все это пример человеческой деятельности, полностью разрушающей определенные элементы окружающей среды.

Химическое загрязнение почвы

Однако наибольшее влияние на нарушение биологического баланса почвы оказывает химическое загрязнение. Его основные источники – промышленность, сельское хозяйство и транспорт. Воздействие этих отраслей человеческой деятельности может привести к усталости почвы, снижению ее плодородия.

В крайних случаях загрязнение приводит к деградации почвы и растительности — опустыниванию. Примером такой деградации является техническое разрушение почвы.

Промышленные предприятия выбрасывают пыль, содержащую тяжелые металлы (например, свинец, ртуть) и газы (например, соединения серы, азота, хлора). Также источником загрязнения являются сырая нефть и ее производные, радиоактивные вещества. Наконец, на загрязнение в значительной степени влияет захоронение промышленных отходов.

Сельское хозяйство и транспорт, как источники загрязнения почвы

Современные сельскохозяйственные технологии также оказывают значительное влияние на химическое загрязнение почв. Причина – химическая обработка сельскохозяйственных культур. Применяются средства защиты растений – пестициды и токсичные компоненты, содержащиеся в удобрениях и средствах для роста растений.

Особенно негативно влияет на качество почв автомобильный транспорт:

1. Загрязняет почву и растительность выхлопными газами, содержащими соединения свинца и вредные углеводороды;
2. Отрицательно влияет на состояние почв из-за вышеупомянутой технической деградации почв, вызванной строительством коммуникационных и транспортных путей.

Последствия загрязнения почвы

Загрязнение изменяет состав и состояние почвы химически, физически и биологически. Чрезмерное использование искусственных удобрений и использование средств защиты растений нарушают течение вегетации растений и ухудшают структуру почвы. Это приводит к снижению плодородия почвы, что, в свою очередь, снижает урожайность. Следствием этого является снижение качества пищи и качества кормов для животных.

Основные последствия загрязнения почвы:

1. Засоление, несоответствующая реакция (подщелачивание или закисление), сопровождающееся вымыванием питательных веществ, особенно калия;
2. Ухудшение структуры почвы – пересушивание или заиление;
3. Снижение плодородия почвы в результате изменения ее физических, химических и микробиологических свойств;
4. Отрицательное влияние загрязнения почвы на развитие растений и организмов на более высоких уровнях пищевой цепи (на животных и человеке).

Химические загрязнители почвы в результате промышленной деятельности могут проникать через сельскохозяйственные культуры, а затем попадать в организмы животных и людей. Они также могут оказывать прямое влияние на загрязнение поверхностных и подземных вод в результате вымывания вредных веществ из почв.

Техническое и химическое загрязнение разрушает экологическую и эстетическую ценность растительного покрова. Химическое воздействие на состояние почвы изменяет ее pH, вызывая закисление. Подкисление почв приводит к угнетению развития микроорганизмов, а под влиянием процессов разложения органических веществ, выделяются ядовитые вещества.

Пути решения загрязнения почвы

Основные пути решения проблемы загрязнения почвы:

1. Правильное земледелие с использованием преимущественно натуральных удобрений, рациональное использование искусственных удобрений и средств защиты растений;
2. Предотвращение эрозии – мелиоративные работы, среднеполевые насаждения, облесение пустошей;
3. Предотвращение загрязнения почвы из муниципальных источников – сокращение количества отходов и надлежащее управление (сортировка отходов, компостирование, сбор опасных отходов), очистка сточных вод;
4. Ограничение промышленных источников загрязнения почвы – использование современных экологически чистых технологий и правильное обращение с производственными отходами;
5. Очистка почвы от токсичных веществ и раскисление закисленной почвы;
6. Для восстановления загрязненных почв предпринимаются сложные, многоступенчатые меры по восстановлению их полезности – рекультивация почв. Но такой территории требуется много лет, чтобы снова образовался слой почвы.

К сожалению, некоторые химические загрязнители могут оставаться в почве веками, и никакая обработка не может этого изменить. Поэтому, чтобы ускорить процесс удаления токсичных веществ из почвы и их реабилитации, загрязненную почву смешивают с чистой.

Источник