Как справиться с последствиями аварийных разливов нефти?

Актуальные публикации по вопросам экологии и природопользования.

NEW ЭКОЛОГИЯ

Все свежие публикации

Меню для авторов

ЭКОЛОГИЯ: экспорт материалов
Скачать бесплатно! Научная работа на тему Как справиться с последствиями аварийных разливов нефти?. Аудитория: ученые, педагоги, деятели науки, работники образования, студенты (18-50). Minsk, Belarus. Research paper. Agreement.

Полезные ссылки

BIBLIOTEKA.BY Беларусь глазами птиц HIT.BY! Звёздная жизнь KAHANNE.COM Мы в Инстаграме
Система Orphus

Публикатор:
Опубликовано в библиотеке: 2014-06-30
Источник: http://library.by

Кандидат биологических наук Мария МАРКАРОВА, старший научный сотрудник Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Как справиться с последствиями аварийных разливов нефти?

Это нелегкая задача, особенно в условиях Крайнего Севера. Поэтому в Коми научном центре УрО РАН вот уже более десяти лет исследуют пострадавшие ландшафты, оценивая эффективность различных технологий рекультивации и способность биоценозов к самоочищению.

В результате создана рабочая коллекция штаммов углеводородокисляющих микроорганизмов, а затем на ее основе биопрепарат под названием "Универсал", промышленные испытания которого успешно проведены в Республике Коми, Пермской и Тюменской областях.

Для Республики Коми, как и других добывающих черное золото регионов России, аварийные разливы представляют серьезную проблему. Достаточно вспомнить 1994 г., когда в Усинском районе при прорыве магистрального трубопровода на ландшафт было излито около 200 тыс. т нефти. Это событие даже вошло в книгу рекордов Гиннесса. Было загрязнено и подвергнуто механическим нарушениям более 70 га земель, причем основная часть пострадавшей территории располагалась в зоне торфяников и болот. Концентрация загрязнителя достигала 600 - 850 мг/г, а глубина пропитки почвенного слоя колебалась от 30 до 150 см.

Подчеркнем: местные почвы характеризуются крайней чувствительностью к любым техногенным воздействиям. Разложение органических веществ в них протекает медленно, что обусловлено низкими значениями рН (в среднем от 3,5 до 4,5), маломощностью биологически активных горизонтов, а также коротким периодом положительных температур (2 - 2,5 месяца) и высокой заболоченностью территории. Кроме того, торфяники обладают очень большой сорбционной емкостью, и извлечение из них высоковязкой нефти, добываемой на севере Коми, - чрезвычайно сложная задача. Решить ее механическими способами полностью невозможно: мы лишь избавляемся от поверхностного загрязнения. И здесь особое значение приобретают биотехнологическис приемы, "запускающие" механизм естественного нефтеокисления*.

В настоящее время для рекультивации загрязненных земель широко практикуется применение биопрепаратов, способных разлагать нефть. Они быстро снимают ее токсическое действие на естественное микробное сообщество, помогают очищению грунтов от углеводородов и продуктов их промежуточного распада, в том числе растворимых в воде. Альтернативные приемы биологической очистки почв, такие, как рыхление и внесение минеральных удобрений, в условиях Севера эффективны лишь на участках с невысоким уровнем за-

* См.: И. А. Борзенков. Защитные силы природы. - Наука в России. 1993, N 5 - 6 (прим. ред.).

стр. 30

Динамика содержания нефти в почве и воде. Первый год эксперимента по биоремедиации с помощью препарата "Универсал".

грязнения, где потенциал самоочищения и так достаточно высок. На сильно пострадавших объектах агротехнические подходы позволяют снизить содержание углеводородов на 15 - 20 % за сезон, биопрепараты - на 40, а совмещение этих подходов - на 60 - 80%.

Многие исследователи пришли к выводу: для работы с нефтяным разливом лучше применять препараты, микробные штаммы которых получены в близких почвенно-климатических условиях и при аналогичном составе углеводородного загрязнения. Поэтому в составе биопрепарата "Универсал", созданного в нашем институте, "трудятся" углеводородокисляющие бактерии из загрязненных почв Усинского и Ухтинского районов Республики Коми и ряда месторождений Тюменской области. Надо сказать, что в собранной нами рабочей коллекции насчитывается более 200 наименований штаммов бактерий и дрожжей, предпочитающих нефтесодержащий субстрат. Но токсикологическая экспертиза к настоящему времени проведена только по 12 видам, которые в разных сочетаниях (в зависимости от специфики загрязнения) применяются в составе "Универсала". В настоящее время проводится патентование наиболее удачных композиций. Среди используемых микроорганизмов есть хорошо известные и применяемые в других препаратах нефтеокисляюшего действия алканотрофы - представители родов Pseudomonas, Rhodococcus, Agrobacterium, Arhtrobacter. Присутствуют и малоизученные Variovorax, Kurthia, Rhodotorula и др.

ОПТИМАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИИ

Чтобы оценить, насколько хорошо разлагаются нефтепродукты такими видами, как Pseudomonas, Rhodococcus, Variovorax и Rhodotorula (в чистой и смешанной культурах), взяли разные субстраты для их роста: нефти - "легкую" метанонафтеновую (Нижневартовское месторождение) и "тяжелую" с высоким содержанием смол и парафинов (Усимское месторождение), а также чистые н-алканы (парафины) с длиной углеродной цепи от 12 до 22 атомов углерода. Лабораторный опыт показал снижение общей массы углеводородов в составе нефти на 55 - 95% от исходного уровня. Однако оценить всю картину ее микробиологической переработки можно, лишь учитывая фракционный состав. Ведь, например, на месторождениях Усинского района содержание углеводородов колеблется в диапазоне 65 - 85%. Остальные 35 - 15% - гетероциклические соединения. В легкой же нефти Нижневартовского месторождения углеводородная часть может достигать 98%.

Как оказалось, группа Pseudomonas лучше "работает" с углеводородами, a Variovorax и Rhodotorula - с гетероциклическими соединениями, более устойчивыми к деструкции. В результате последние уже на третьи сутки начинают переходить в водорастворимую фазу. А затем эффективнее действует комбинация штаммов Rhodococcus и Pseudomonas.

Дрожжи рода Rhodotorula крайне редко упоминают в литературе в связи с деструкцией нефти. Наши исследования показали, что на некоторых стадиях восстановления пострадавших от разливов экосистем их нефтеокисляющая активность значительна. Так, выделенные из свежезагрязненных почв штаммы хорошо очищали субстрат от бензино-керосиновых фракций. Затем они активизировались по отношению к тяжелым парафинам, ароматическим и полиароматическим углеводородам, а на более поздних этапах самовосстановления почвенных экосистем проявились в преобразовании гетероциклических соединений. Там же, где разлитую нефть интенсивно выжигали, удалось выделить ряд штаммов, способных к эффективному разложению таких ксенобиотиков, как бенз(а)пирен.

Все изложенное позволяет составить условную схему биоремедиации почв. Итак, сразу после нефтяного загрязнения, когда еще довольно высок процент наибо-

стр. 31

Загрязненный нефтью участок, на котором были проведены первые промышленные испытания биопрепарата "Универсал" в июне 1995 г.

Современное состояние того же участка. Проективное покрытие травами - 100%, восстанавливается осоково-пушицевое сообщество. На сухие места полностью "вернулись" карликовая березка и ива.

лее токсичных для большинства почвенной микрофлоры легких фракций, обработка должна производиться штаммами-деструкторами этих соединений (Pseudomonas sp. и Rhodococcus sp.). На следующем этапе для разложения парафинов и высокомолекулярных углеводородов используются штаммы, активные по отношению к ним (например, Rhodococcus sp. и Rhodotorulasp.). Вследствие роста нефтеокисляющей активности микрофлоры происходит всплеск образования водорастворимых углеводородных фракций, которые при высокой степени заболоченности Усинского района могут мигрировать за пределы рекультивируемой площади. Но, как сказано выше, с ними хорошо "справляется" тот же Pseudomonas sp. - выходит, его штаммы целесообразно вносить на этом этапе. Заключительные стадии очищения почвы от нефти характеризуются снижением массовой доли углеводородов и ростом гетероциклических соединений: по отношению к ним активны Variovoraxsp. и Rhodotorula sp. Они же способны воздействовать на углеводороды сложного строения.

Не стоит недооценивать и роль аборигенной микрофлоры, которая подключается к разложению нефтяных соединений сразу же после загрязнения. Использование естественного потенциала почв наряду с грамотным применением препаратов дает хороший практический результат. Однако было бы наивно полагать, что можно бороться с разливами нефти только с помощью биопрепаратов. Залогом успешной рекультивации земель является комплекс технических и биотехнологических приемов, каждый из которых играет свою роль в процессе очищения почв и вод от нефти и продуктов ее разложения. Это подтверждено многочисленными экспериментами, которые мы проводим уже более 10 лет, в том числе и в промышленных масштабах. Было восстановлено свыше 400 га земель в разных регионах России. А самые первые серьезные испытания "Универсала" были осуществлены в период борьбы с печально известным Усинским разливом 1994 г.

Тогда нам удалось очистить затопленную водой территорию площадью около 4 га. Под метровым слоем воды остался торф, на 50 - 80 см пропитанный нефтью. Степень его загрязнения составляла 450 - 750 мг/г. На этом объекте была реализована специально разработанная нами технология глубокой очистки почвы и воды от нефти и ее составляющих. В результате загрязняющие вещества последовательно извлекли из толщи грунта и убрали с поверхности воды, из которой затем удалили растворенные углеводороды. Гидрологический режим участка был восстановлен, проведена дополнительная обработка загрязненного почвенного слоя. Описанные работы продолжались два полевых сезона. А через год после их окончания растительность на участке восстановилась практически полностью.

Отметим экономическую выгоду от применения биопрепарата: расходы на него и связанные с ним технологические процедуры составляют не более 7 - 10% от обшей стоимости работ, а вклад в снижение содержания нефти может достигать 50 - 80%.

ПЕРЕРАБОТКА ШЛАМОВ

Из всего комплекса задач по реабилитации нефтезагрязненных территорий наиболее сложная - перера-

стр. 32

Фрагмент рекультивированного карьера.

ботка шламов, образующихся при механическом удалении грунта после крупных аварийных разливов. Они накапливаются годами. В жидких шламах содержание нефти превышает 50 - 90%. Твердые шламы - это грунт, загрязненный ею не более чем на 50%. Их переработка в определенной мере взаимосвязана, и конечными результатами утилизации должны стать возврат нефти в товарооборот, получение вторичного сырья (битумов, асфальтов, парафинов), очистка грунтов и рекультивация.

На наш взгляд, утилизация твердых шламов - наиболее проблематична. Нефтесодержащие грунты, складированные в амбарах, отличаются крайне низкой биологической активностью по сравнению с почвами той же степени загрязнения. Кроме того, они состоят из субстратов с разным гранулометрическим составом, соответственно различающихся по сорбирующей способности. Долгое хранение способствует мощному связыванию загрязнителя почвенными частицами, что существенно затрудняет процесс его извлечения. А физико-химическое преобразование нефти с годами приводит к концентрированию соединений с большим молекулярным весом. Наконец, периодический отжиг нефтешламов способствует накоплению высокотоксичных полиароматических углеводородов, трудно поддающихся биодеструкции.

С помощью препарата "Универсал" нам удалось продвинуться в решении проблемы. Комплекс работ по утилизации нефтешламов, который мы совместно с ООО "Астарта" и ООО "ЭкоАльянс" разработали в Усинском и Ухтинском районах, включает разделение фаз (нефть-грунт-вода) и их последующую очистку. Извлеченные нефтепродукты доводятся до товарного вида. Вода очищается от взвесей методом осаждения, а от растворенных в ней углеводородов - биодеструкцией в условиях интенсивной аэрации. Грунт частично отмывают от загрязняющих веществ, вывозят на площадки биовосстановления и доводят до нормативных показателей с помощью препарата, минеральных удобрений и микроэлементов. Предложенная нами технологическая схема переработки нефтяных и газоконденсатных шламов позволяет в течение одного-двух полевых сезонов "освоить" фунт с очень высоким исходным уровнем загрязнения, не прибегая к сжиганию в нем нефтепродуктов - чрезвычайно вредной с экологической точки зрения процедуры. При этом отходы 3-го класса опасности переводятся в малоопасные 4-го класса, а также практически безопасные отходы 5-го класса.

Еще одна деталь. Немаловажен вопрос о том, куда девать переработанный грунт. Захоронение пусть и очищенного субстрата требует специальных условий. Оказалось, что и эту проблему можно решить благодаря заброшенным песчаным карьерам, долгие годы не зарастающим и подверженным ветровой и водной эрозии. На Крайнем Севере их восстановление затруднено дефицитом доступного органического субстрата. Ведь если в таежных районах можно организовать торфоразработки, то в тундре и лесотундре, особенно в районах с фрагментарной или сплошной мерзлотой, подобная деятельность считается экологически опасной. В этой ситуации и пригодился грунт, очищенный в ходе переработки твердых нефтешламов. По существу, решая одну экологическую проблему, мы справились и со второй: создали биологически продуктивный слой на участках выработанных карьеров.

Сегодня налажен выпуск биопрепарата "Универсал". Разработаны детальные инструкции по его применению на разных типах почв, для разной степени и длительности углеводородного загрязнения, чей изменяющийся состав также учитывается. Предложены рекомендации и инструкции по применению данного препарата для утилизации нефтяных и газоконденсатных отходов. А в Пермской области его включили в типовые проекты по комплексной переработке твердых и жидких шламов того же состава. В настоящее время аналогичные документы готовятся и для Республики Коми.

Комментируем публикацию: Как справиться с последствиями аварийных разливов нефти?


Публикатор (): БЦБ LIBRARY.BY Источник: http://library.by

Искать похожие?

LIBRARY.BY+ЛибмонстрЯндексGoogle

Скачать мультимедию?

подняться наверх ↑

Новые поступления

Выбор редактора LIBRARY.BY:

Популярные материалы:

подняться наверх ↑

ДАЛЕЕ выбор читателей

Загрузка...
подняться наверх ↑

ОБРАТНО В РУБРИКУ

ЭКОЛОГИЯ НА LIBRARY.BY


Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY на Ютубе, в VK, в FB, Одноклассниках и Инстаграме чтобы быстро узнавать о лучших публикациях и важнейших событиях дня.