Лекции для студентов

Основы природообустройства

Рекультивация загрязненных земель

Рекультивация земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами

При ежегодной мировой добыче нефти 2 млрд. 500 млн т в год теряется около 50 млн т или примерно 2 %. Загрязнение земель и вод происходит при добыче нефти, транспортировке ее и ее продуктов, переработке, хранении, заправке машин топливом в результате аварий, утечек, протечек, испарении. Опасны не только крупные аварии , но и мелкоочаговые загрязнения вокруг многочисленных мелких баз хранения и распределения топливно-смазочных материалов (ТСМ), топливозаправочных станций, при хранении и ремонте техники.

 Испаряющиеся нефтепродукты загрязняют воздух, особенно опасно образование канцерогенных соединений. Испарившиеся нефтепродукты переносятся с воздухом и, выпадая вместе с атмосферными осадками, расширяют ареал загрязнения. Значительная часть нефтепродуктов попадает в почву, вызывая неблагоприятные изменения ее микроэлементного состава, физико-химических свойств, водно-воздушного и окислительно-восстановительного режимов, нарушение нормального соотношения углерода и азота, приводя к дефициту кислорода, азота и фосфора. На территориях добычи, хранения, переработки нефтепродуктов и на прилегающей площади почвенный покров деградирует и полностью разрушается.

Часть пролитых нефтепродуктов, особенно их легкие фракции улетучиваются из самого верхнего слоя почвы, но значительная их часть просачивается вниз, достигает поверхности грунтовых вод и образует зону загрязнения, в которой в разных пропорциях содержатся нефтепродукты и подземные воды

Просочившиеся нефтепродукты создают очень большую экологическую угрозу водоносным горизонтам, а также водоемам и водотокам, так как даже незначительное содержание нефтепродуктов порядка 0,1мг/л делает воду непригодной для питья, а концентрация больше 0,05мг/л недопустима для рыбохозяйственных водоемов.

Мероприятия по рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, необходимо назначать с учетом санитарно-гигиенических норм и оценки экологической обстановки территорий

В Нидерландах для оценки загрязнения почв применяют три уровня:

1 — фоновый с содержанием нефтепродуктов 50 мг/кг почвы;

2 — повышенное загрязнение (1000мг/кг), при котором выявляют и устраняют причины загрязнения, организовывают мониторинг;

3 — высокое загрязнение (5000 мг/кг) — служит основанием проведения рекультивации и грунтовых вод.

В Германии допустимое содержание нефтепродуктов в почве водоохранных зон и заповедников равно 300 мг/кг; почв древних речных долин — 3000 мг/кг;  водоразделов — 5000 мг/кг. Многие западноевропейские страны за верхний безопасный уровень содержания нефтепродуктов в почве принимают 1000 мг/кг.

Для России в нефтедобывающих районах институт Геоэкологии РАН рекомендует безопасные уровни загрязнения грунтов нефтепродуктами в мерзлотно-тундровых и таежных районах до 1000 мг/кг, в таежно-лесных — до 5000 мг/кг, лесостепных и степных районах — до 10000 мг/кг. За нижний безопасный уровень загрязнения грунтов принимается 1000 мг/кг, рекультивационные работы рекомендуют начинать при содержании нефтепродуктов — 5000 мг/кг.

Местным институтом биологии в Республике Башкортостан предельное допустимое содержание нефтепродуктов было принято равным 1000 мг/кг, выше которого необходимы рекультивационные работы. Для Москвы  утверждено предельное содержание нефтепродуктов 300 мг/кг.

В отдельных регионах страны в качестве ориентировочно допустимых уровней используют «фоновые значения» содержания углеводородов в почве или такое содержание нефтепродуктов, при котором за счет самоочищающей способности почвы в течение одного года восстанавливается продуктивность растений или восстанавливаются микробиологические процессы.

Если учитывать, что фоновое содержание нефтепродуктов в грунтах для территории России изменяется  от 10 до 500 мг/кг, а подавление микробиологических процессов на вновь загрязненных землях начинается при содержании нефтепродуктов 200…300 мг/кг, то для сельскохозяйственных земель ПДС нефтепродуктов не должно быть больше 300 мг/кг. Норматив содержания нефти и нефтепродуктов при рекультивации необходимо определять с учетом фонового содержания, характера загрязнения, вида нефтепродуктов, характера использования земель и природных условий, обуславливающих самоочищающую способность компонентов геосистем.

В настоящее время принято для земель сельскохозяйственного назначения первого уровня рекультивации (низкий уровень загрязнения нефтью и нефтепродуктами) содержание их в почве 300…1000 мг/кг, второго (средний и высокий уровень загрязнения) — 1000…5000 мг/кг, третьего (очень высокий уровень загрязнения) — выше 5000 мг/кг. Для земель несельскохозяйственного назначения эти пределы следующие: 1 уровень — 1000…5000 мг/кг, 2 уровень — 5000…10000 мг/кг, 3 уровень — свыше 10000 мг/кг.

Состав работ первого уровня рекультивации направлен на активизацию почвенных микроорганизмов по деструкции углеводородов. Сюда входят рыхление почвы, внесение извести, гипса, высоких доз органических и минеральных удобрений с последующей запашкой, создание мульчированной поверхности из высокопитательных смесей, посев нефтетолерантных растений повышенными нормами.

В составе рекультивационных работ второго уровня проводят замену загрязненного слоя путем удаления последнего, создают рекультивационный слой способом смешивания замазученных и чистых слоев почвы, вносят органоминеральные и бактериальные активаторы (керамзитовые окатыши, навоз, биодеструкторы), устраивают поглотительно-экранирующие слои под загрязненным слоем из минеральных грунтов и извести. Почвы с высоким уровнем загрязнения направляют на переработку с целью добычи извлекаемой части нефтепродуктов, после чего их рекультивируют в стационарных или полевых условиях.

Одним из приоритетных способов очистки почв от нефтепродуктов является использование биодеструкторов. Их эффективность обеспечивается активностью микроорганизмов по отношению к углеводородам в условиях хорошей аэрации почв, благоприятного водного, температурного (5…30 ⁰С) и питательного режимов почв. Так, благодаря действию таких препаратов содержание нефтепродуктов в почве за 10 суток может снизиться на 30 %. По мере снижения загрязненности почвы применяют мероприятия первого уровня рекультивации.

Рекультивацию земель, входящих в зону чрезвычайной экологической ситуации или экологического бедствия (второй и третий уровни), проводят как систему мероприятий в составе инженерно-экологической системы. Создание такой системы обусловлено высокой подвижностью нефтепродуктов в компонентах геосистемы, особенно при длительном загрязнении почв.  Подобные антропогенные залежи нефтепродуктов формируются вблизи складов топливно-смазочных материалов, нефтебаз и нефтеперерабатывающих заводов. Поэтому реализуемыми задачами инженерно-экологической системы является рекультивация почв, защита рек и водозаборов от загрязнения нефтепродуктами с одновременной локализацией очагов загрязнения подземных вод.

Основу системы могут составлять такие инженерные сооружения, как дамба обвалования, стена в грунте, нагнетательные скважины, горизонтальный и вертикальный дренажи, добывающие скважины, а также мероприятия по технической и биологической рекультивации загрязненных земель.

 Мероприятия и функции управляемой системы:

- дамба обвалования и мероприятия по организации поверхностного стока предназначены для защиты загрязненной территории от затопления во время паводка и предотвращения поверхностного смыва нефтепродуктов; аккумулированный поверхностный сток после предварительного биодеструктирования и доочистки направляется в водооборотные системы промышленных предприятий;

- стена в грунте, представляющая собой противофильтрационную завесу и устраиваемая по контуру нефтяной залежи преимущественно в зоне разгрузки загрязненных потоков а также нагнетательные скважины обеспечивают подъем несвязных нефтепродуктов, которые захватываются добывающими скважинами;

- добывающие скважины, в пределах контура загрязнения в регулируемом режиме откачивают загрязненные подземные воды, которые по системе трубопроводов направляются на очистные сооружения;

- рекультивация загрязненных земель в условиях регулирования гидрохимического режима почв обеспечивает восстановление их продуктивности и создает условия для получения качественной растительной продукции на приусадебных участках и сельскохозяйственных угодьях;

- управление инженерно-экологической системой осуществляют на основе экологического мониторинга, проводимого на рекультивируемой территории.

 Контрольные вопросы:  

1. Что такое рекультивация, какие земли нуждаются в ней?

2. Рекультивационный режим.

3. Этапы рекультивации. Особенности биологического этапа.

4. Рекультивация земель, загрязненных нефтепродуктами. Какие существуют технологии для очистки земель?

5. Использование сорбентов в рекультивации земель