К питання рекультивації нефтезагрязненных земель на верхових болотах

К питання рекультивації нефтезагрязненных земель на верхових болотах

Зубайдуллин А.А.

Как відомо, більшість наявних у Нижневартовском районі нефтезагрязненных земель посідає сфагновые верхові болота із сильним шаром торф’яний поклади. І саме у цих теренах застосування традиційних технологій рекультивації і звичайних технічних засобів, як свідчить сучасна практика, як не приносить позитивних результатів, але у деяких випадках навіть сприяє уповільнення розпочатих природних процесів самовідновлення.

В першу чергу, зумовлено недооцінкою природних особливостей зазначених біотопів: їхньою високою обводненностью, слабонесущей здатністю поверхні і є, головне, своєрідністю почвенно-растительного комплексу, створюють разом суттєві труднощі, щоб застосування типових схем рекультивації нефтезагрязненных земель.

Уточним, під словом «рекультивація «мається на увазі сув’язь робіт, проведений на порушеною території Польщі і до складу якого у собі: збирання та нейтралізацію нафтової органіки, відновлення родючості грунтів та створення стабільного рослинного покриву. Наступною найпоширенішої причиною негативних результатів при рекультивації всіх без винятку нефтезагрязненных ділянок, зокрема й розташовані на верхових болотах, є ігнорування (це через незнання, з меркантильних та інших міркувань) етапності дії природних механізмів розкладання нафти земної поверхні. У нашій регіону виділяють три основні етапи природного руйнації нафти на земної поверхні [1] (малюнок 1):

I етап — триває загалом 1,5 року. Тут переважають фізико-хімічні процеси, які включають проникнення нафти всередину грунту, випаровування легких фракцій, вимивання, окислювання атмосферним киснем і фотохімічне розкладання нафтових вуглеводнів. Концентрація нафти на грунті цей період знижується на 40−50%.

II етап — триває 3−4 року по закінченні першого. Тут розкладання нафти відбувається під впливом ґрунтових углеводородокисляющих мікроорганізмів, чисельність яких за цьому зростає в 25 раз. Відбувається руйнація метано-нафтеновых фракцій, є найбільш токсичними компонентами нафти для рослин i ґрунтових животных.

III етап — починається через 4,5−5 багатьох років після розливу нафти і до її повного руйнації. Етап характеризується мікробіологічними розкладанням іншої менш токсичною частини вуглеводнів і смолисто-асфальтеновых компонентів, що утворюють на забрудненій поверхні суцільні жорсткі кірочки — звані кири. Фактично, вже в початку етапу можливо поновлення деяких видів рослин, стійких до підвищеному змісту нафти на грунті. Та всіх їх появі перешкоджають кири, які дозволяють повітрю проникати у корнеобитаемый шар торфу, викликаючи своєрідне ядуха рослин i ґрунтових тварин. З хімічної погляду, повністю процес природного руйнації нафти закінчується не менше ніж за 25 років, проте токсичні властивості нафти зникають вже 10−12 років, її розкладання частково входять у грунтовий гумус, частково розчиняються і видаляються з грунтового профиля.

Собственные дослідження, проведені у літній сезон 1996 р. біля Ватинского родовища нафти (ВАТ «Славнефть-Мегионнефтегаз »), підтвердили наявність етапності природною деградації нафти і забруднених ділянках верхових боліт. Спостереження проводилися на трьох однотипних ділянках, які мають біоценоз грядово-мочажинного верхового болота, які у різний час була піддані нафтовому забруднення: щодо свіжий розлив 1994 р., давній — 1989 г. і старий — 1985 р. Терміни аварій були з урахуванням вже зазначених етапів фізико-хімічної і мікробіологічної деструкції нафтових вуглеводнів і що з ними стадій самовідновлення порушених фітоценозів. Проте тривалість кожного їх, як показало польове обстеження, за умов верхових торфовищ перевищує наведені (стосовно для дренированных ділянок) в 1,5 — 2 разу, що з специфікою торф’яних болотних грунтів (низькі внутрипочвенные температури, недолік кисню і мінеральних речовин).

Только з урахуванням всього згаданого вище ми можемо правильно вибудувати хід рекультивационного процесу, оптимально задіяти і використовуючи що існують природні механізми самоочищення, й одержати значний екологоекономічний ефект, коли цей термін доречний у разі. Цей ефект досягається за рахунок двох показателей:

— істотного скорочення періоду очищення і відновлення порушених ділянок до вихідних состояний;

— зниження загальних матеріальних витрат за рекультивацию.

Теперь безпосередньо про найбільш типових помилках що допускаються під час проведення рекультивационных робіт на нефтезагрязненных ділянках боліт. Дуже часто можна спостерігати, як із ліквідації свіжих розливів нафти на роки застосовуються такі мероприятия:

1) засипання забруднених ділянок піском і торфом,.

2) перепахивание чи розпушування поверхні сельхозорудиями (борони, плуги тощо.) і гусеницями вездеходов,.

3) внесення нефтеокисляющих мікроорганізмів.

К жалю, кожну із зазначених заходів фактично непотрібної тратою зусиль і коштів із екологічної погляду. Понад те, переважно випадків природі виявляється своєрідна «ведмежа послуга », в результаті якої болотним екосистемам наноситься набагато більший збитки, ніж безпосередньо від самої розливу нафти.

Так, виконання у перших двох заходів призводить лише до тимчасовому облагороджуванню потворного пейзажу і досягнення прийнятних концентрацій нафти на «верхньому «(привізному чи вивернутому нижележащем) шарі почво-грунтов відповідно до вимог природоохоронної інспекції. Насправді ж відбувається поховання і консервація нафти на нижележащих обводнених шарах торфу, де спостерігаються низькі температури і недостача вільного кисню. Наприклад, при русі по нефтезагрязненной поверхні болота важких гусеничних болотоходов типу ГПЛ, «Витязь «та інших., відбувається продавлювання і поховання нафти в торф’яний поклади на глибині до 50 див. При природному розподілі нафти поверхнею забруднюється загалом 5−10-ти сантиметровий шар торф’яний поклади. Усе це виводить залишкову нафту кілька років з-під дії природних фізико-хімічних механізмів розкладання (атмосферного кисню і сонячного світла), отже істотно сповільнюється загальний перебіг відновлення стійкого почвенно-растительного покриву. У цьому також повністю руйнується (засипається чи здирається гусеницями) існуючий рослинний покрив, який міг би зберегтися на окремих підвищеннях і купинах і «бути джерелом розселення рослинності на забруднених землях в наступні годы.

Нецелесообразным поки що є й застосування їх нефтеокисляющих мікроорганізмів (бакпрепаратів), оскільки більша частина гине внаслідок гострої токсичності свежеразлитой нафти. Крім цього, до процесів биоразложения під час першого чергу втягуються легші фракції нафти (своєрідні «вершки »), що й так б швидко зруйнувалися під впливом атмосферного кисню і сонячного света.

Таким чином, прискорювати природні процеси руйнації залишкової нафти і тим самим скорочувати час, необхідну відновлення вихідного рослинного покриву доцільне лише з початком півтора-двох років після аварії (на II і III етапах).

Однако це отже, що свіжими розливами зайве займатися. Просто тут усе зусилля необхідно доручити надійну локалізацію розливу нафти на межах мінімально можливої площі й збір якомога більшої кількості нафти. Сучасні технічні засоби дозволяють збирати до70%, а при сприятливих природні умови до 90% розлитої нафти [2].

На болотах локалізація розливів здійснюється, зазвичай, або створенням по периметру розливу потужної торф’яний обваловки (використовуються болотоходы типу «КАРТ »), або відриванням направляють траншей і борозен до спільної приймальні ямі, або установкою мобільних бонових загороджень (останнє до жалю не практикується). Збір нафти здійснюється з використанням звичайній откачивающей техніки і спеціалізованих нефтесборщиков. Ефективно на болотах й застосування їх для збору нафти з межкочковых заглиблень та інших важкодоступних місць ранцевих вакуумних насосів, як вітчизняного, і імпортного виробництва. Основним умовою має бути мінімальне переміщення техніки і по рекультивируемой поверхні, особливо, зі збережених ділянкам живої рослинності.

Наиболее прийнятним методом для ретельного збору залишкової нафти, за власним бажанням досвіду проведення таких робіт, є метод примусової відмивання грунтів і рослинного покриву від нафти водою. Це досягається або повним заводнением забрудненої ділянки на короткий період, або його періодичним дождеванием поливальными установками (мотопомпы, лесопожарные машини). Ефективність робіт з нефтеотмывке ділянки істотно збільшує застосування дозволених поверхнево-активних речовин.

При незначних обсягах розлитої нафти ефективним заходом є використання сорбентів, зокрема торф’яних матів (утримуюча здатність 1 м² залежно від технології виготовлення становить від 10 до 40 кг нафти при 12−15-тикратном використанні). Такі мати зручні до швидшого розгортання на свіжих розливах І що найголовніше, зручні при наступному їх зборі для утилізації, на відміну розсипних видів сорбентів [2]. До речі, є нескладні вітчизняні технології виробництва таких матів на місцях. Унікальні сорбційні властивості має і природний мінерал — вермикуліт, значні запаси якого є у нашому гірському Зауралля.

Можно порекомендувати і біопрепаратів, містять готові ферменти, руйнують нафтові вуглеводні. Наприклад, вітчизняний препарат «Белвитамин «(г.Уфа).

Весьма ефективним та корисним заходом є мульчування забрудненій поверхні, з допомогою лесопожарных грунтометов, тонким шаром (3−5 див) висушеною торф’яний (сфагновой) крихтою. Дане захід виробляється після збору основної маси разлившейся нафти, що сприяє зниження дільниці залишкової концентрації нафти з допомогою високих сорбционных здібностей торф’яний крихти і поліпшення гидротермических і мікробіологічних показників на рекультивируемой поверхности.

На протязі всього першим етапом на початок наступній стадії рекультивації повинні вестися роботи з періодичної, а чи не разової, відкачування нафтопродуктів з місць їх накопичення (збірні приямки, межкочковые поглиблення та інших.).

Обязательным умовою перед проведенням наступній стадії рекультивационных робіт повинна стати надійна гарантія захисту робочого ділянки від повторного нафтового забруднення, зводить нанівець всі прикладываемые зусилля (захисні дамби, траншеї та інших. заходи).

После максимальної очищення болотного поверхні від вільної нафти і тенденції зниження її загальної токсичності процеси природного розкладання нафти може бути значно прискорені за правильної організації робіт з активізації мікробіологічного етапу. Аналізуючи цей етап компоненти нафти, використовувані в ролі джерел харчування нефтеокисляющими мікроорганізмами, розкладаються до нешкідливих води та вуглекислого газа.

Основными помилками під час проведення робіт на етапі мікробіологічного розкладання нафти (притаманно старих розливів), крім згаданої їзди рекультивируемой поверхні важкої болотоходной техніки, являются:

1) проведення цих робіт без попереднього обстеження забрудненої ділянки з відбором проб торфу для хімічного аналізу зміст нафтопродуктів, мінеральних солей й універсального визначення його кислотності і розбивки ділянки на частини по ступеня їх замазученности і доступності, потребують різних методів рекультивации,.

2) неправильний розрахунок і мінеральних добрив, розкислювачів і бактеріальних препаратов,.

3) відсутність робіт з аерації рекультивируемой поверхні і є повторної обробці сильнозагрязненных участков.

Как правило, основною причиною перелічених помилок є на підприємствах фахівців-екологів, які мають відповідними знаннями й навичками у сфері біології та медичної екології. Крім цього, найчастіше через економії коштів проводиться не повним комплексом рекультивационных заходів. Наприклад, відмови від внесення добрив і розкислювачів, рыхления чи дождевания робочих ділянок та т.д. Через війну таких половинчатих зусиль маємо чималі витрати матеріальних й людських ресурсів із повною відсутністю будь-яких дієвих результатів.

Что ми рекомендуємо на даної стадії робіт?

Нанесение на рекультивируемую поверхню методом дождевания розрахункових кількостей мінеральних добрив і раскислителя, необхідні бурхливого зростання наявних у торфі нефтеокисляющих мікроорганізмів, і навіть аерації верхніх горизонтів торфу падаючої водою. Рекомендовані дозування мінеральних елементів, залежно від ступеня трофности болотного ділянки, становлять: азоту (N) — 14−35 кг/га, фосфору (Р) — 5−12 кг/га, калію (До) — 11−27 кг/га. При застосуванні комплексного добрива «Нитроаммофоска 17−17−17 », що містить окреслені компоненти, норма внесення становить 80−200 кг/га [3]. Кількість раскислителя расчитывается по формуле:

Д=0.05 x М x d x h,.

де Д — норма внесення карбонату кальцію в т/га,.

М — гидролитическая кислотність грунтів в мг-экв/100 г,.

d — щільність грунту в г/см3,.

h — глибина известкуемого шару грунту в см.

Процессы розкладання пришвидшуються у кілька разів із внесенням накопичених і активізованих культур нефтеокисляющих мікроорганізмів. Тут може бути використані як аборигенні види мікроорганізмів, що краще, і промислово напрацьовані бакпрепараты типу: «Путидойл », «Валентис », Деваройл «та інших.

Особое увагу тут має приділятися точному розрахунку кількостей внесених компонентів, зокрема, мінеральних добрив, оскільки негативний вплив на швидкість розкладання залишкових нафтопродуктів триватиме як його недолік, і надлишок. Також небезпечний змив великих кількостей мінеральних добрив в природні водотоки, які можуть викликати загибель живого населення последних.

Не менш важливим поки що є зруйнування смолисто-асфальтеновой кірочки на рекультивируемой поверхні і є аерація грунту без перекидання торф’яний поклади. Це є необхідною передумовою поновлення мохово-травянисто-кустарничкового покриву і дозволяє уникнути можливого поховання нафти на торфянной масі. Рекомендується створювати гривистый рельєф болотного.

поверхности шляхом устрою борозен за принципом розсовування торфів клинообразным пристроєм, агрегируемым або простує болотоходом, або болотоходом на пневматичному ходу. По новоствореним торф’яним валам і гривам, з допомогою зменшення його вогкості та набуттям більшої продуваемости (аерації), відбуватиметься інтенсивне природне заселення пионерной трав’янистою (іван-чай, вейники, злаки та інших.) і деревної рослинності (береза, верба і сосна).

Ответственным є й така стадія рекультивації - з відновлення стабільного рослинного покриву на нейтралізованої поверхні. Адже це головне і був надійним екологічним показником якості виконаного рекультивационного комплексу робіт.

Стадия фитомелиоративных робіт на болотах — також потребує перегляду традиційних підходів, оскільки болотна рослинність дуже специфічна у свого проростання на зволожених і бідних за мінеральним складу торф’яних грунтах. До типовим помилок під час проведення даної стадії рекультивації относятся:

1) посів нехарактерних для видів трав, зазвичай лугових — багаття, мятлика, конюшини і ін., або посадка черешків та саджанців для деревьев,.

2) внесення мінеральних удобрений,.

3) проїзд у ділянці гусеничної техники.

Здесь для специалиста-эколога відразу напрошується висновок: на обводненном верхівковому болоті зростатиме лише болотна чи водна рослинність, хотілося нам цього чи ні. Тому до посіву мають приймати лише болотні види трав. З типових і поширених болотних трав, досить стійких до підвищеному змісту нафтопродуктів на торф’яних грунтах, рекомендується використання рогоза, осок і пухівки. Вибір кожного виду визначається ступенем обводненості і трофности конкретного болотного ділянки, визначення яких немає становить праці для специалиста-эколога при візуальному обстеженні участка.

Сбор насіння зазначених видів трав може виробляється організаціями на місцях, однак у цьому випадку перед застосуванням необхідно їх стратифицировать, тобто. протримати зиму в торфі під снігом. Вони можуть також закуповуватися у спеціалізованих організацій. Рекомендується також розкидання у ділянці характерного мохового очеса (зазвичай сфагнового), зібраного цього літа таких ненарушенных болотах для занесення суперечка мохів. По гривам можна порадити посів насіння сосни. Недоцільним є посадка черешків та саджанців для дерев. Їх приживлюваність на болотах чи становитиме і десяті частки процента.

Следующим моментом може бути відмови від внесення мінеральних добрив, тут зайві. Болотна рослинність пристосована до бідної торф’яний грунті, так навіщо зайві затраты?

Про їзду усюдиходів зазначалося вище. Відбувається здирання верхнього корнеобитаемого шару торфу та інформаційний процес відновлення рослинного покриву, як правило, відсувається сталася на кілька лет.

Особо хочу зупинитися на рекультивації нефтезагрязненных ділянок боліт віком понад 12−14 років. Тут найкращим методом буде, хоч як це видасться дивним, відмови від діяльності (крім одного-двох заходів), якщо на родовищі ще є нерекультивированные ділянки більш «молодого віку » .

Собственные дослідження низки подібних ділянок дозволяють говорити, що грунт ними не токсична більшість видів рослин, відновлення яких спостерігається повсюдно, де зруйнована асфальтеновая кірка. Концентрація наявних нафтових вуглеводнів, зазвичай, вбирається у порога токсичності - 15% вагового змісту, встановленого автором виходячи з аналізу ґрунтових образцов.

Единственно рекомендуемым заходом для таких ділянок є механічне руйнація поверхневою палітурки без порушення верхніх торф’яних верств. Це можливо за використанні пожежних брандсбойтов (розбивання палітурки струменем води). У цьому є і аерація корнеобитаемого шару. Посів насіння ріпаку і розкидання моху можливі, але навряд чи доцільні через наявність природною растительности.

Обобщая усе сказане вище, можна говорити, що відновлення нефтезагрязненных ділянок верхових боліт можливо скоротити з двох-трьох десятиліть, які знадобилися у разі природного перебігу процесів їх самовідновлення, до 1−3 років (малюнок 2). Це прямо залежить від дотримання таких засадничих условий:

— обліку природної етапності розкладання нефти;

— правильності вибору рекультивационных технології кожної конкретної порушеного дільниці і здійснення повному обсязі;

— максимального використання природних механізмів самоочищення природы;

— мінімально можливої технічної навантаження на рекультивируемую поверхню боліт.

Список литературы

1. Оборін А.А., Калачникова І.Г., Масливец Т. А. та інших. Самоочищення і рекультивація нефтезагрязненных грунтів Предуралья та Західній Сибіру //Відновлення нефтезагрязненных ґрунтових екосистем. -М.: Наука, 1988.

2. Вавер В.І. Рекультивація земель, загрязненых нафтою. //Біологічні ресурси, і природокористування. Вип. 1 — Нижнєвартовськ. 1997.

3. Регламент рекультивації нефтезагрязненных земель НГВУ «Приобьнефть ». — Нижнєвартовськ, 1993.