Відновлення забруднених нафтою і нафтопродуктами земель

Відновлення забруднених нафтою і нафтопродуктами земель

Однією з важливих екологічних проблем є забруднення компонентів навколишнього середовища, зокрема і земель, нафтою і нафтопродуктами (продукти переробки нафти), які поряд із пестицидами визнані у світі найбільш небезпечними забруднюючими речовинами [1−3]. Негативна дія нафти і нафтопродуктів на ґрунтово-рослинний покрив, відзначається на всіх етапах — буріння свердловин, транспортування, переробка, зберігання, використання. Причому ґрунти найбільш схильні до забруднення і не захищені від нього. Практично всі ланки економічної інфраструктури (промисловість, транспорт, оборонний комплекс) зіштовхуються із проблемою забруднення навколишнього середовища нафтою і нафтопродуктами в процесі виробництва і в аварійних ситуаціях. Забруднення земель (грунтів) нафтою і нафтопродуктами ставить під погрозу екологічну рівновагу у навколишньому середовищі та якість умов життєдіяльності людей. Все це підкреслює актуальність і необхідність цілеспрямованої роботи щодо управління забрудненими нафтою і нафтопродуктами ділянками земель і розроблення методів для розв’язання проблем, зумовлених забрудненням земель (ґрунтів).

Забруднення земель (ґрунтів) нафтою і нафтопродуктами — це збільшення концентрацій цих речовин до такого рівня, за якого: порушується екологічна рівновага в ґрунтовій системі; відбувається зміна фізико-хімічних і хімічних властивостей грунтів; погіршуються умови життєдіяльності грунтової біоти; створюється небезпека вимивання з ґрунту нафти і нафтопродуктів і забруднення підземних та поверхневих вод. Кінцевим результатом забруднення грунтів є їх деградація і значне зниження родючості.

У західних країнах прийнято вважати верхнім рівнем безпеки вміст нафтопродуктів у ґрунті не більший 1−3 г/кг; початок серйозного екологічного збитку — при вмісті більше 20 г/кг. В Україні ГДК нафти і нафтопродуктів у ґрунті не встановлені. Початком серйозних екологічних втрат вважається забруднення ґрунту в концентраціях, що перевищують 13 г/кг, оскільки при цих концентраціях починається міграція нафти і нафтопродуктів у ґрунтові води, істотно порушується екологічна рівновага в ґрунтовому біоценозі. Забруднення ґрунтів призводить до значного екологічного та економічного збитку: падає врожайність сільськогосподарських культур, знижується продуктивність лісів, вилучаються з господарського користування певні площі земель, погіршується стан навколишнього середовища [1−4]. '.

Проблемі охорони земель від забруднення нафтою і нафтопродуктами присвячені дослідження Я. О. Адаменка, М.А. Глазовської, Н. Клімової, М.М. Мірошниченко, Л. Ф. Петряшина, Я. М. Семчука, І. М. Фесенка, Г. М. Франчука та ін. Однак, проблема відновлення забруднених нафтою і нафтопродуктами земель на сьогодні повністю не вирішена.

Мета роботи — висвітлення проблем, зумовлених забрудненням земель нафтою і нафтопродуктами та обгрунтування методів відновлення забруднених земель (грунтів).

Проблема охорони земель від забруднення нафтою і нафтопродуктами стає все актуальнішою, що пов’язано із збільшенням кількості джерел надходження нафти і нафтопродуктів у навколишнє середовище і високою вартістю робіт відновлення забруднених земель (грунтів). Джерелами забруднення можуть стати всі об'єкти і споруди, що пов’язані з видобуванням, зберіганням, переробкою нафти, транспортуванням нафти і нафтопродуктів та їх споживанням. Забруднення земель (ґрунтів) нафтопродуктами в результаті діяльності автотранспорту суттєво відрізняється від розливів нафти при видобутку та транспортуванні, бо при цьому у грунти нафтопродукти проникають поступово, по мірі підвищення їх концентрації на поверхні грунту.

До джерел забруднення земель (ґрунтів) нафтою і нафтопродуктами на території ІваноФранківської області відносяться: 1) нафтоі газопереробні заводи; 2) об'єкти нафтогазовидобутку (свердловини, сепараційні установки, кущові насосні станції та ін.); 3) компресорні станції на нафтопроводах; 4) автотранспортні підприємства; 5) автозаправочні станції (АЗС); 6) авіаційні підприємства; 7) залізничний транспорт (рис. 1). На території області знаходиться 289 таких об'єктів.

Проведеними дослідженнями встановлені рівні забруднення земель (ґрунтів) нафтою і нафтопродуктами на території Івано-Франківської області в районах видобутку нафти (на території Битків-Пасічнянського нафтогазового родовища). Досліджені земельні ділянки характеризуються незначним рослинним покривом з великими «випаленими» ділянками. Забруднений грунт відрізняється маслянистістю, що унеможливлює його подальше використання для сільськогосподарських цілей. Вміст нафти у забруднених грунтах коливається в межах від 25 до 615 мг/кг.

Існує кілька методів відновлення ґрунтів, забруднених нафтопродуктами — механічні, фізико-хімічні, біологічні та комплексні. Застосування того чи іншого методу залежить від умов регіону, характеру і ступеня забруднення.

Механічні методи. Полягають у зборі нафти / нафтопродуктів з поверхні ґрунту. Відновлення ґрунтів відбувається шляхом локалізації розливу дамбами, збору нафти / нафтопродуктів за допомогою шнекових, всмоктуючих, переливних пристроїв, зрізання забрудненого шару грунту та заміни його привозним ґрунтом (шаром 25−30 см). Забруднений ґрунт очищають на спеціалізованих підприємствах.

Фізико-хімічні методи. Засновані на використанні сорбентів для збору нафти і нафтопродуктів із поверхні ґрунту. Цей метод ефективний при зборі невеликих кількостей забруднювача. При великих виливах він може використовуватися на етапі «дозбирання» після збору забруднювача механічним методом.

Біологічні методи. Засновані на інтенсифікації процесів самоочищення ґрунту шляхом внесення спеціальних біологічних препаратів (Біоактиватор HYDROBREAK 2000, Препарат BIOVERSAL FW, Біопрепарат «Мікроміцет», біопрепарати типу «Нафтокс», «Зкобіос», «Сойлекс»), які являють собою певним чином підібрані групи мікроорганізмів (бактерій і грибів).

Комплексні методи. Це сукупність засобів для поліпшення стану ґрунтів і усуненню забруднення, що полягають у застосуванні механічних, фізико-хімічних і біологічних методів відновлення в комплексі з агротехнічними і фітомеліоративними роботами.

На сьогодні найбільш перспективним є біологічний метод відновлення грунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами. Його основне призначення полягає в локалізації забруднень та руйнуванні адсорбованих забруднювачів біологічним методом. Основні його переваги — висока ефективність очищення забруднень (94%), здатність розкласти нафту та нафтопродукти на екологічно нейтральні сполуки.

Рис. 1 — Джерела забруднення земель (ґрунтів) нафтою і нафтопродуктами на території Івано-Франківської області

Для очищення використовуються біопрепарати «Десна» (кількість препарату «Десна», необхідна для застосування, визначається вагою розлитої нафти або нафтопродуктів і становить 10% від ваги забруднювача), «Еколан-М» (100 кг на 300−500 кг нафти), «Деворойл» (витрата препарату залежить від рівня забруднення ґрунту і становить 20−100 кг/га) та ін.

Механічні і фізико-хімічні методи відновлення забруднених земель (ґрунтів) ефективні лише за певного рівня забруднення (менше 1% у ґрунті). Найбільш ефективним методом відновлення забруднених ґрунтів, як в економічному, так і в практичному плані є метод рекультивації. Заходи з рекультивації забруднених нафтою і нафтопродуктами земель (грунтів) необхідно призначати з урахуванням рівнів забруднення. Для земель (грунтів) сільськогосподарського призначення перший рівень забруднення (слабо забруднені) — вміст забруднювачів у грунті 300−1000 мг/кг; другий рівень (середньо забруднені) — 1000−5000 мг/кг, третій рівень (сильно забруднені) — більше 5000 мг/кг. Для земель несільськогосподарського призначення ці межі наступні: 1 рівень — 1000−5000 мг/кг, 2 рівень — 5000−10 000 мг/кг, З рівень — понад 10 000 мг/кг.

Склад робіт з відновлення забруднених земель (грунтів) включає заходи, які спрямовані на активізацію ґрунтових мікроорганізмів у деструкції вуглеводнів. Сюди входять — обробіток ґрунту, внесення добрив, вапнування і гіпсування грунтів, посів нафтотолерантних рослин.

До заходів обробітку ґрунту відносяться: оранка на глибину 15−20 см (обробіток, при якому оброблюваний шар ґрунту обертається не менш як на 135°); безполичкове розпушування (обробіток, без перевертання скиби); лущення (обробіток, при якому відбувається розпушування, кришіння, часткове обертання ґрунту); культивація (поверхневий або мілкий обробіток, який забезпечує кришіння, розпушування, вирівнювання і перемішування ґрунту); боронування (поверхневий обробіток, який кришить ґрунт, вирівнює і перемішує його); шлейфування (вирівнювання поверхні та подрібнення грудок); коткування (ущільнення ґрунту, подрібнення грудок, вирівнювання поверхні).

Для оптимізації живлення рослин у ґрунт вносять органічні (гній, компости) і мінеральні (азотні, фосфорні, калійні) добрива.

З метою приведення реакції ґрунту до нейтральної або слаболужної, яка необхідна практично всім рослинам, кислі ґрунти вапнують, а лужні - гіпсують.

Потреба вапнування ґрунту визначається вимірюванням PH сольової витяжки. В першу чергу вапнують сильнокислі ґрунти. Середньо і слабокислі вапнують з урахуванням культур, які будуть вирощуватися на ділянці. Нейтральні або близькі до них ґрунти вапнування не потребують. Вапнякові добрива (15−20 т/га) вносять під оранку. Під впливом вапнування посилюється життєдіяльність мікроорганізмів, які забезпечують розкладання вуглеводнів.

Для покращення лужних ґрунтів проводиться гіпсування. При внесенні гіпсу поліпшуються фізичні та біологічні властивості ґрунту. Внесення гною і мінеральних добрив різко підвищує ефект гіпсування. Доза гіпсу залежить від ступеня лужності ґрунту і становить 3−10 тонн на 1га.

Відновлення середньо забруднених грунтів полягає у заміні забрудненого шару грунту шляхом видалення останнього, створенні рекультиваційного шару способом змішування забруднених і чистих шарів ґрунту, внесення мінеральних і бактеріальних активаторів (керамзитові окатиші, гній, біодеструктори). При застосуванні даного методу для очищення ґрунту на рівні 75−80% потрібно близько 5 місяців.

Сильно забруднені нафтою і нафтопродуктами земельні ділянки формуються поблизу складів паливно-мастильних матеріалів, нафтобаз і нафтопереробних заводів. Відновлення сильно забруднених земель (грунтів) проводять як систему заходів у складі інженерноекологічної системи. Основу системи складають інженерні споруди (дамби обвалування, стінки в ґрунті), а також заходи технічної та біологічної рекультивації забруднених ґрунтів. Дамби обвалування призначені для запобігання поверхневого змиву нафти і нафтопродуктів; стінка в ґрунті є протифільтраційною завісою і влаштовується по контуру забрудненої земельної ділянки; рекультивація забруднених земель забезпечує відновлення їх продуктивності.

Існує також метод відновлення забруднених нафтою і нафтопродуктами земель (грунтів) заснований на інтенсифікації процесів самоочищення. Самоочищення ґрунтів — це біогеохімічний процес розкладу забруднюючих речовин, у поєднанні з процесом відновлення біоценозу. Механізм самоочищення забруднених ґрунтів досить складний. Агротехнічними заходами можна прискорити процес самоочищення за рахунок оптимізації умов життєдіяльності мікроорганізмів, які входять до складу грунтового мікробоценозу.

Перспективним методом відновлення забруднених ґрунтів є окислення нафти і нафтопродуктів за допомогою мікроорганізмів. Прискорити відновлення ґрунтів можна двома шляхами — активізацією метаболічної активності мікрофлори ґрунтів шляхом зміни фізико-хімічних умов середовища (агротехнічні прийоми) або внесенням спеціально підібраних активних нафтоокислюючих мікроорганізмів у забруднений ґрунт.

Висновки

забруднювач грунт нафта Одним із негативних наслідків антропогенного впливу на навколишнє середовище є забруднення земель (грунтів) нафтою і нафтопродуктами. Забруднення відбувається при видобуванні, транспортуванні, переробці та зберіганні нафти і нафтопродуктів. Якість забруднених грунтів значно погіршується, у зв’язку з чим забруднені земельні ділянки потребують відновлення.

Відновлення забруднених земель (грунтів) пов’язане зі здатністю певних речовин сприяти відновленню властивостей грунтів (фізичних, фізико-хімічних, біологічних). Використання різних методів відновлення забруднених нафтою і нафтопродуктами грунтів як інструменту впливу на біотичну і абіотичну складові грунту дає можливість забезпечити детоксикацію забруднення у грунтовій системі. Методи відновлення забруднених земель (грунтів) можуть бути використані при прийнятті рішень щодо управління забрудненими нафтою і нафтопродуктами землями.

Література

• 1. Глазовская М. А. Состояние, динамика и диагностика почвенных экосистем, загрязненных нефтью, нефтепродуктами и промысловыми водами / М. А. Глазовская // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем: сб. науч. тр. — М.: Наука, 1988.-С. 7−50.
• 2. Клімова Н. Деякі питання оцінки стану забруднення грунтів унаслідок нафтогазовидобутку/ Н. Кпімова І І Вісник Львівського університету. Серія геогр. — Львів, 2006. — Вип. 33. — С. 144−151.
• 3. ПетряшинЛ.Ф. Охорона довкілля в нафтовій та газовій промисловості / Л. Ф. Петряшин, Г. Н. Лисяний, Б. Г. Тарасов. — Львів: Вища школа, 1984. — 188 с.
• 4. Приходько М, М. Екологічна безпека природних і антропогенно модифікованих геосистем: монографія / М. М. Приходько. — К.: Центр екологічної освіти та інформації, 2013. — 201 с.