x
≡ меню
+375 (17) 268-52-22 +375 (44) 597-14-86

Метод снижения концентрации нефтепродуктов в загрязненных почвах



Метод снижения концентрации нефтепродуктов в загрязненных почвах
Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами — одна из сложных и многоплановых проблем экологии и охраны окружающей среды. В настоящее время успешно развиваются технологии биоремедиации нефтезагрязненных территорий. При этом решение проблем достигается за счет стимуляции микробных ценозов путем внесения удобрений, микроорганизмов, которые способны наиболее эффективно
утилизировать данный загрязнитель, или различных биопрепаратов.

Существующие механические, термические и физико-химические методы очистки почв от нефтяных загрязнений являются дорогостоящими и эффективны только при определенном уровне загрязнения (как правило, не менее 1 % нефти в почве), часто связаны с дополнительным внесением загрязнения и не обеспечивают полноты очистки.

Единственным реальным в настоящее время способом борьбы с последствиями разлива нефти и нефтепродуктов является комплекс работ, включающий механическое или физико-химическое удаление разлитых нефтепродуктов с по-следующей очисткой загрязненной почвы нефти биологическими методами при помощи биодеструкции нефтеокисляющими микроорганизмами.

Нефтяное загрязнение отличается от многих других антропогенных воздействий. При оценке последствий такого загрязнения не всегда можно сказать, вернется ли экосистема к устойчивому состоянию или будет необратимо деградировать. Во всех мероприятиях, связанных с ликвидацией последствий загрязнения, восстановлением нарушенных почв, необходимо исходить из главного принципа — не нанести экосистеме больший вред, чем тот, который уже был нанесен при загрязнении.



Материалом для данной статьи послужили экспериментальные исследования, проведенные на базе сектора вермитехнологий ГНПО «НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам» в период с 1 октября по 30 ноября 2014 г. В лабораторных условиях изучалось влияние нефтеразрушающего микробиологического препарата, гуминовых веществ, а также их бинарной смеси на образцы нефтезагрязненной почвы. Образцы почвы взяты с участков разлива нефти при прорыве нефтепровода.

В настоящее время есть большое количество различных коммерческих микробиологических препаратов для деструкции нефтепродуктов как российского, так и других зарубежных производств (Деворойл, Дестройл, Путидойл и т.д.). Для проведения исследований использовался высокоэффективный комплексный биопрепарат для ликвидации разливов углеводородов — Petro Gobbler (производство США). Препарат представляет собой смесь стабилизированных спор бактерий и микроэлементов, разработанную специально для деградации углеводородов, входящих в состав нефтепродуктов. Препарат считается экологически чистым благодаря использованию аборигенной культуры.

Препарат содержит бактерии, проявляющие сорбционную и деструктивную активность по отношению к углеводородам нефти, а также соли и органоминеральную подкормку в оптимальном для роста бактерий соотношении, в связи с чем нет необходимости проводить внесение минеральных удобрений и рыхление почвы. Действие препарата не зависит от состава загрязняющей фазы и распространяется на углеводороды различных классов. Кроме того, препарат может применяться в технологии рекультивации почвы как самостоятельный углеводородный деструктор.

Применение препарата приводит к интенсификации процесса восстановления нефтезагрязненных почвенных экосистем, не оказывает угнетающего влияния на углеводородокисляющие микроорганизмы. Препарат эффективен при использовании в работах по рекультивации земель и нефтешламов при высоких и низких степенях загрязнения (от 1 % до 80 %). При этом эффективность его использования не зависит от типа почвы. Эффективен в диапазоне значений рН среды от 4 до 10. Биопрепарат рассчитан на применение в диапазоне температур окружающей среды от -5 до +50 0С. При применении препарата отсутствует необ­ходимость перепахивания и переворачивания очищенного почвенного слоя для поддержания жизнедеятельности внесенного биодеструктора. Препарат обла­дает высокой активностью на почвах различных типов, имеющих различный гранулометрический и химический состав.



Действие препарата не ингибируется присутствием высоких концентраций тяжелых металлов и их солей.
Биопрепарат безвреден для человека, животных, рыб, растений, зоопланктона, соответствует 5-му классу опасности. Не нарушает естественное экологическое равновесие при продолжительном пребывании в почве.

Другие препараты, в частности микробиологический препарат Деворойл, предназначены для биодеградации нефти и нефтепродуктов при загрязнении водоемов, поверхностей акваторий, а также внутренних поверхностей танков нефтеналивных судов и прочих резервуаров. При этом в его состав кроме углеводородокисляющих бактерий входят еще и дрожжи. Другой препарат — Дестройл — получен на основе выделенной из природы микробной культуры Acinetobacter sp. Применяется для ликвидации нефтяных загрязнений почвы. Таким образом, каждый из препаратов обладает рядом преимуществ. О результатах экспериментов судили по остаточному содержанию нефти в пробах. Физические и агрохимические свойства почвы определяли общепринятыми методами. Для наблюдения за процессом разложения нефти определяли остаточное содержание углеводородов.

Исследования проводились двумя методами изучения влияния вносимого препарата на нефтезагрязненные почвы:
– прямые наблюдения за процессом разложения нефти в почве;
– определение содержания нефти на анализаторе жидкости «Флюорат-02-3М»; методику выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов определяли флуориметрическим методом раз в неделю во всех пробах.

Определения проводились на базе лаборатории аналитического контроля качества вод и загрязнения земель Республиканской лаборатории аналитического контроля.



В первую емкость поместили почву с концентрацией нефтепродуктов 45 000 мг/кг и рН = 7,2. Каждую неделю добавляли 50 мл раствора Start Gobbler con¬centrate forPetro Gobbler на 2,5 л воды. Через сутки добавляли микробную биомассу Petro Gobbler в количестве 6,25 г на 500 мл теплой воды. Концентрации питательных элементов в почве: азот — 800 мг/кг, фосфор — 71 мг/кг, калий — 62 мг/кг.

Во вторую емкость поместили почву с концентрацией нефтепродуктов 33 000 мг/кг и рН = 7,3. Каждую неделю добавляли 50 мл раствора Start Gobbler concentrate for Petro Gobbler на 2,5 л воды. Через сутки добавляли микробную био¬массу Petro Gobbler в количестве 6,25 г на 500 мл теплой воды. Концентрации пи¬тательных элементов: азот — 1200 мг/кг, фосфор — 73 мг/кг, калий — 85 мг/кг.

В третью емкость поместили почву с концентрацией нефтепродуктов 21 000 мг/кг и рН = 6,7. Каждую неделю добавляли 50 мл раствора Start Gobbler concentrate for Petro Gobbler на 2,5 л воды. Через сутки добавляли микробную биомассу Petro Gobbler в количестве 6,25 г на 500 мл теплой воды. Концентрации питательных элементов: азот — 500 мг/кг, фосфор — 79 мг/кг, калий — 69 мг/кг.

Через месяц во все емкости был добавлен препарат Instant yeast («Инстант- ные дрожжи») фирмы Instaferm с целью стимуляции работы микробной ассоциации Petro Gobbler.

В четвертую емкость поместили почву с концентрацией нефтепродуктов 49 000 мг/кг и рН = 7,3, было добавлено 2 л жидкого органического удобрения «Жидкий биогумус». Концентрации питательных элементов: азот — 950 мг/кг, фосфор — 76 мг/кг, калий — 66 мг/кг.

В пятую емкость поместили почву с концентрацией нефтепродуктов 38 000 мг/кг и рН = 7,1, было добавлено 10 л органического удобрения биогумуса. Концентрации питательных элементов: азот — 1000 мг/кг, фосфор — 79 мг/кг, калий — 61 мг/кг.

Лабораторные исследования воздействия биопрепарата на промышленно-загрязненные почвы показали, что данный препарат ускоряет процесс очистки поч¬вы и способствует улучшению ее экологического состояния. Результаты анализа концентрации нефтепродуктов в составе загрязненной и частично очищенной (с более низким содержанием нефтепродуктов) почвы представлены в таблице.


После внесения препарата в первую емкость оказалось, что в конце опыта концентрация нефтепродуктов в первой емкости снизилась в 16,7 раза. При этом произошло увеличение содержания общего азота в пробе в 1,3 раза, фосфора — в 2,2 раза и калия — в 10,1 раза. Кроме того, наблюдалось незначительное снижение значений рН.

При внесении препарата во вторую емкость оказалось, что в конце эксперимента концентрация нефтепродуктов снизилась в 17,2 раза. При этом произошло увеличение содержания общего азота в 1,3 раза, общего фосфора — в 3,1 раза, общего калия — в 11,1 раза. Кроме того, наблюдалось незначительное снижение значений рН, как и в первой емкости.

При внесении препарата в третью емкость произошли аналогичные изменения с концентрацией нефтепродуктов, как и в предыдущих емкостях: в этой емкости она снизилась в 9,9 раза. При этом произошло увеличение содержания общего азота в 1,7 раза, общего фосфора — в 2,7 раза, общего калия — в 6,1 раза. Кроме того, наблюдалось незначительное снижение значений рН, как и в первой емкости.

При внесении в четвертую емкость 2 л жидкого органического удобрения «Жидкий биогумус» оказалось, что в конце проведенных исследований концентрация нефтепродуктов снизилась в 1,7 раза без внесения данного препарата. При этом произошло увеличение содержания общего азота в 1,1 раза, общего
фосфора — в 2,4 раза и общего калия — в 6,9 раза.

При внесении в пятую емкость 10 л органического удобрения биогумуса оказалось, что концентрация нефтепродуктов уменьшилась в 1,8 раза без внесения препарата. При этом содержание общего азота увеличилось в 1,8 раза, общего фосфора — в 11,9 раз, а общего калия — в 12,9 раза. По сравнению с предыдущими результатами в данной емкости наблюдается самое большое повышение содержания питательных элементов, при этом происходит и уменьшение концентрации нефтепродуктов без внесения препарата.



Анализ результатов показал, что образцы загрязненной почвы в начале эксперимента можно отнести к сильно и очень сильно загрязненным грунтам. Однако после проведения эксперимента с внесением препарата все исследуемые нефтезагрязненные грунты можно отнести к слабозагрязненным. В соответствии с Инструкцией о порядке установления степени опасности отходов производства и класса опасности опасных отходов производства1 нефтезагрязненные грунты после внесения препарата Petro Gobbler следует отнести к нефтезагрязненным почвам 4-го класса опасности, т.е. к малоопасным.

Внесение жидкой гуминовой подкормки «Жидкий биогумус» и самого биогумуса в нефтезагрязненные грунты показало, что гуминовые кислоты можно применять не только в качестве стимуляторов роста рас-
тений, но и средств детоксикации и очистки нефтезагрязненных почв. Внесение гуминовых веществ в емкости с нефтезагрязненным грунтом позволило ускорить эффективную сорбцию углеводородов и активизировать микробиологические процессы (хотя и в меньшей степени, чем при внесении препарата), в результате чего происходят ускоренная деструкция нефтепродуктов, очистка грунта и обогащение почв гумусом. При этом при добавлении биогумуса увеличение основных агрохимических показателей происходит сильнее, чем при добавлении других компонентов. Таким образом, восстановление почвенного плодородия наступает раньше. Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что для уменьшения уровня нефтяного загрязнения и повышения плодородия загрязненных почв необходимо совместное применение нефтеразрушающих микробиологических препаратов (в данном случае Petro Gobbler) и гу- миновых препаратов (в данном случае жидкая гуминовая подкормка «Жидкий биогумус» или биогумус).

Стоимость первичной обработки препаратом 1 м3 при плотности загрязнения 50-60 % составляет от 18 до 25 долл. США. При положительной динамике объем вносимого препарата будет уменьшаться, т.е. будет уменьшаться и стоимость обработки.

Время очистки будет зависеть от плотности загрязнения почвы, площади загрязнения и объема загрязненной почвы.

В случае если биоремедиация загрязненной почвы происходит после продолжительного времени после разлива нефтепродуктов, потребуется применение разрыхлителя субстрата для более быстрого проникновения препарата.

Разработанная ГНПО «НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам» методика предполагает после совместного применения препарата и гуминовых препаратов проводить заселение загрязненных участков дождевыми червями с целью дальнейшей рекультивации территорий, повышения плодородия почвы, ее аэрации и восстановления естественного микробного консорциума.



Применение данной технологии дает возможность проводить восстановление почв как с экскавацией загрязненной почвы, так и непосредственно на месте разлива нефти и нефтепродуктов, позволяет восстановить биологическую ценность плодородного слоя в течение 1,5-3 лет в зависимости от состава и степени загрязнения.

Применение биологических методов очистки позволяет осуществлять:
– сбор и очистку нефти с различных поверхностей;
– ликвидацию загрязнений без экологического ущерба;
– блокировку нефтяных загрязнений в минимальные сроки;
– локализацию нефтяных пятен и предупреждение дальнейшего распространения нефтепродуктов;
– обеспечение дальнейшего восстановления природного баланса и стимуляция естественных самоочищающих процессов.

Для корректности переноса результатов лабораторных модельных исследований в полевые условия и для выявления статистически достоверных различий между степенью снижения биологических показателей в лабораторных и полевых условиях необходимо проведение исследований в полевых условиях в местах разлива нефти и нефтепродуктов.

Авторы:
С.Л. Максимова,
заведующая сектором вермитехнологий ГНПО «НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам»
В.В. Инкин,
директор ОДО «Гарантводстрой»

Источник: журнал "Экология на предприятии" № 3 (45) март 2015.


Еще новости на эту тему:
«Окислитель почвы pH 4»: Добавим кислинки!
Способ деструкции нефти и нефтепродуктов в загрязненных почвах
© 2018 Гарантводстрой
УНП 190987044
220113, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Мележа, 1, БЦ "Парус", офис 706
+375 (17) 268-52-22
+375 (44) 597-14-86

Сайт работает на платформе Nestorclub.com