Курсовая работа на тему: Биопрепараты для рекультивации нефтезагрязненных земель. Актуальность работы
 Скачать 154.36 Kb.
|
|
Содержание Введение Актуальность работы Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов, имеющие место на объектах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, при транспорте этих продуктов наносят ощутимый вред экосистемам, приводят к негативным экономическим и социальным последствиям. В связи с увеличением количества чрезвычайных ситуаций, которое обусловлено ростом добычи нефти, износом основных производственных фондов (в частности, трубопроводного транспорта), и диверсионными актами на объектах нефтяной отрасли, участившимися в последнее время, негативное воздействие разливов нефти на окружающую среду становится все более существенным. Экологические последствия при этом носят трудно учитываемый характер, поскольку нефтяное загрязнение нарушает многие естественные циклы и взаимосвязи, существенно изменяет условия обитания всех видов живых организмов и накапливается в биомассе. Несмотря на проводимую в последнее время государством политику в области предупреждения и ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, данная проблема остается актуальной и в целях снижения возможных негативных последствий требует особого внимания к изучению способов локализации, ликвидации и к разработке комплекса необходимых мероприятий. Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение многофункционального комплекса задач, реализацию различных методов и использование технических средств. Независимо от характера аварийного разлива нефти и нефтепродуктов (ННП) первые меры по его ликвидации должны быть направлены на локализацию пятен во избежание распространения дальнейшего загрязнения новых участков и уменьшения площади загрязнения. Цель работы – анализ биопрепаратов для рекультивации нефтезагрязненных земель. Задачи работы - рассмотреть работы по ликвидации разливов нефти на грунт; - описать методы сбора аварийной нефти; - рассмотреть технологии рекультивации нефтезагрязненных земель; - описать способы реабилитации загрязненных территорий; - проанализировать биопрепараты для рекультивации нефтезагрязненных земель. 1 – Ликвидация разливов нефти 1.1 Работы по ликвидации разливов нефти на грунт 1.1.1 Локализация разливов нефти Работы по ликвидации разлива нефти на грунт можно разделить на три этапа[3]: - первый - локализация разлитой нефти; - второй - сбор нефти; - третий - рекультивация земель. Следует отметить, что четкой границы между этапами нет, так как работы проводят одновременно как по сбору разлитой нефти, так и по технической и биологической рекультивации и они занимают продолжительное время. Разливы нефти и нефтепродуктов на любой площади от нескольких квадратных метров до сотен и тысяч квадратных метров забрасываются (покрываются) гранулированным нефтесорбентом вручную или с помощью специальных устройств (мониторов). Реакция поглощения нефти нефтесорбентом происходит очень энергично и завершается, как правило, в течение нескольких минут или в отдельных случаях - нескольких часов без дополнительного вмешательства операторов. Дозировка необходимого количества нефтесорбента для ликвидации разлива легко определяется и составляет примерно 1/10 от массы разлива нефти (нефтепродукта). Локализация большого объема разлитой нефти осуществляется путем строительства дамб, нефтеловушек, каналов и отстойников, применением локализующих бонов [2]. В большинстве случаев возводятся земляные дамбы, строительство которых осуществляется насыпным способом. При отсутствии растительного грунта подготовка основания заключается в уплотнении грунта катками после предварительного рыхления на глубину 0,15-0,30 м. Нефтеловушка (гидрозатвор) представляет собой гидротехническое сооружение для перекрытия водотоков с целью предотвращения распространения аварийной нефти. Гидрозатвор состоит из земляной плотины, ограждающей дамбы, водопропускного сооружения и отстойника. Гидрозатворы позволяют предотвратить распространение нефти и произвести ее сбор в отстойнике[1]. Для локализации аварийной нефти и отвода избыточной воды на переувлажненных землях и болотах прокладывают открытые каналы, устраивают отстойники, где с поверхности воды собирают аварийную нефть и нефтепродукты. Для локализации аварийной нефти на водотоках и водоемах используются боны: береговые (секция 21 м), речные (секция 10 м), заградительные (секция 30 м), портовые и болотные. Боновые заграждения в отстойниках перемещают нефть по поверхности воды к месту сбора, где она собирается с помощью скиммеров, экскаваторов, насосами и вакуумными бочками с берега. Для защиты берегов от нефтезагрязнения на водотоках применяют боновые береговые заграждения. Они позволяют направлять аварийную нефть к местам сбора, не пропуская ее по всему сечению водотока. Особую заботу при разливе нефти вызывает защита водозаборов. В этом случае применяют установку направляющих бонов двумя ветвями с применением якорей. Работы по сбору аварийной нефти на земле делятся на два вида - грубые и щадящие. При грубой очистке бульдозерами и экскаваторами нефть счищается вместе с поверхностным слоем земли. При щадящей - верхний почвенный слой и растительность сохраняются: загрязненный участок временно заводняется, а нефть собирается уже с поверхности воды. Кроме того, нефть смывается с помощью водяных струй и счищается скребками-драгами[4]. В северных условиях, где добывается основная часть российской нефти, при низких температурах нефть имеет высокую вязкость, поэтому находят применение следующие методы сбора аварийной нефти. На болотах используется метод выдавливания - механическое удаление нефти с использованием заваренной с торцов трубы, которую протаскивают по загрязненным землям, подгоняя нефть к местам сбора. Заполнение трубы водой позволяет изменять давление на грунт. Сбор аварийной нефти при помощи скребка, изготовленного из разрезанной трубы, эффективен при наличии поверхностной вязкой аварийной нефти. Трактор через лебедки перемещает скребок с аварийной нефтью к местам сбора. Перемещение трубы и скребка выполняется при помощи троса, прикрепленного к лебедкам двух тракторов, находящихся на локализующих дамбах. В северных условиях сбор аварийной нефти может осуществляться при помощи одноковшовых экскаваторов и бульдозеров[4,5]. В случае разлива нефти на ледовой поверхности она собирается механическим способом, может сжигаться или собираться специальными сорбентами. Так, если разлив небольшой (до 100 т), рекомендуется прорезать траншеи под углом 50-60° от оси движения нефтяного пятна, очистить траншеи от льда, механическим способом собрать нефть или сжечь ее. При обширном разливе нефти подо льдом (более 100 т) - предлагается прокладывать ледоколом 1-3 прохода на пути движения нефтяного пятна. Всплывшую нефть можно собрать механическим путем, сжечь или собрать сорбентом. 1.1.2 Рекультивации нефтезагрязненных земель После завершения сбора «видимой» нефти, при наличии остаточной концентрации нефти в грунте, осуществляется рекультивация земель. Обязательные требования при проведении рекультивации - очистить почву до такой степени, чтобы на всей территории разлива содержание нефти было не более 1 г на 1 кг почвы. Под термином «рекультивация нефтезагрязненных земель» понимается комплекс мер, направленных на ликвидацию разлива нефти как источника вторичного загрязнения природной среды, нейтрализацию остаточной нефти в почве и восстановление плодородия загрязненных почв до приемлемой хозяйственной значимости[5]. Допустимое остаточное содержание нефти в почве после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ определяется таким, при котором: - исключается возможность поступления нефти и продуктов ее трансформации в сопредельные среды на и сопредельные территории; - допускается вовлечение земельных участков в хозяйственный оборот по основному целевому назначению. Различают техническую и биологическую рекультивацию зараженных земель. Цель и задачи технической рекультивации - максимальное снижение риска распространения загрязнения за пределы очага выброса нефти, уборка нефти с поверхности, максимально возможное снижение уровня загрязнения почвы. В конечном счете - подготовка загрязненных субстратов к биологической рекультивации или самовосстановлению[4,5]. Использование методов технической рекультивации после аварийных разливов нефти необходимо и неизбежно. Технические технологии рекультивации классифицированы по категориям exsitu и insitu. Технология exsitu используется для обработки загрязненной почвы, предварительно удаленной с поверхности выделенного участка земли. Изоляция и обработка загрязненных материалов вне участка позволяют применять особо сложные приемы обработки, которые могут быть более эффективными и быстродействующими, а также более безопасными для грунтовых вод, животного и растительного мира и местных жителей. Экскавация и последующий вывоз загрязненной почвы или грунта широко применяются для очистки почвы от любых видов загрязнителей. При этом почву снимают и помещают в специальные резервуары, в некоторых случаях проводится дополнительная обработка почвы, предшествующая ее транспортировке, переработке или захоронению. Однако данная технология имеет существенные недостатки. Стоимость работ по очистке может быть весьма высокой. В данном случае не происходит естественного восстановления почвенного слоя, почву после восстановления необходимо или помещать в исходное место экскавации, или использовать каким-либо иным способом. Технологии insitu имеют преимущество вследствие непосредственного применения их на месте загрязнения. Выбор и применение технологий insitu могут быть сделаны только на основании полученных данных о качестве обрабатываемой поверхности почвы. Кроме того, может потребоваться специализированная очистка загрязненной зоны[5,6]. Технологии insitu используют биологические, механические и физико-химические методы. Наиболее перспективными считаются биологические методы. Биологическая рекультивация - этап рекультивации земель, включающий мероприятия по восстановлению плодородия земель, осуществляемый после технической рекультивации. Принято различать в биологическом этапе восстановления земель два направления. Первое - это активизация разложения нефти в почве (восстановление почвы), второе - восстановление растительного покрова. Выбор направления зависит от исходного состояния почвы после технической рекультивации. В случае разлива и последующих операций по очистке собранные нефтепродукты и замазученный мусор становятся отходом, который нужно разделить, хранить, переработать или удалить. Наилучшим вариантом будет очистка и утилизация собранных материалов на месте, максимально приближенном к месту их сбора, следуя при этом принципам сведения отходов до минимума и обеспечения их сортировки на различные виды отходов. Практика показывает, что в результате нефтяных разливов, воздействующих на береговую линию, образуется такое количество отходов, которое порой в 20-30 раз превышает объемы первоначально разлитой нефти. 1.2 Сбор аварийной нефти Работы по сбору аварийной нефти на земле делятся на два вида -грубые и щадящие. При грубой очистке бульдозерами и экскаваторами нефть счищается вместе с поверхностным слоем земли. При щадящей -верхний почвенный слой и растительность сохраняются: загрязненный участок временно заводняется, а нефть собирается уже с поверхности воды. Кроме того, нефть смывается с помощью водяных струй и счищается скребками-драгами. На сильно загрязненных нефтью участках (толщина слоя - 30-50 см) хорошо зарекомендовала себя следующая последовательность очистных работ. Вначале нефть собирается при помощи скребков-драг или, при заводнении участка, нефтесборщиков. Потом оставшаяся нефть либо смывается водой под высоким давлением, либо верхний загрязненный слой почвы срезается[7]. Наиболее распространенным методом ликвидации последствий нефтяных разливов является засыпка замазученных земель песком. Используемый для засыпки разливов нефти карьерный и намывной песок не способен восстановить плодородие почвы в полной мере. Засыпка нефтяных разливов на почве торфом является более удачной технологией, но без перемешивания мульчирующего торфяного слоя с загрязненным грунтом. Но, как показал опыт ликвидации последствий усинского разлива в Республике Коми, механическая очистка земель от нефти до предельно допустимого уровня содержания углеводородов не всегда возможна и экологически оправдана. В северных условиях, где добывается основная часть российской нефти, при низких температурах нефть имеет высокую вязкость, поэтому находят применение следующие методы сбора аварийной нефти. На болотах используется метод выдавливания - механическое удаление нефти с использованием заваренной с торцов трубы, которую протаскивают по загрязненным землям, подгоняя нефть к местам сбора. Заполнение трубы водой позволяет изменять давление на грунт. Сбор аварийной нефти при помощи скребка, изготовленного из разрезанной трубы, эффективен при наличии поверхностной вязкой аварийной нефти. Трактор через лебедки перемещает скребок с аварийной нефтью к местам сбора. Перемещение трубы и скребка выполняется при помощи троса, прикрепленного к лебедкам двух тракторов, находящихся на локализующих дамбах[8]. В северных условиях сбор аварийной нефти может осуществляться при помощи одноковшовых экскаваторов и бульдозеров. Для России злободневной является ликвидация нефтяных разливов, которые происходят в зимнее время (например, разлив нефти на реке Белой в 1995 году). В случае разлива нефти на ледовой поверхности она собирается механическим способом, может сжигаться или собираться специальными сорбентами. Однако в случае разлива нефти подо льдом сценарий детально не разработан, а только намечен. Так, если разлив небольшой (до 100 тонн), рекомендуется прорезать траншеи под углом 50-60° от оси движения нефтяного пятна, очистить траншеи ото льда, механическим способом собрать нефть или сжечь ее. Несожженную часть нефти можно собрать специальным сорбентом. При обширном разливе подо льдом (более 100 тонн нефти) - предлагается прокладывать ледоколом 1-3 прохода на пути движения нефтяного пятна. Всплывшую нефть можно собрать механическим путем, сжечь или собрать сорбентом. Разработчики предпочитают сжигание, полагая, что в условиях полыньи нефть не будет сильно эмульгирована из-за отсутствия волнения. 1.3 Технологии рекультивации нефтезагрязненных земель В обычной практике под рекультивацией подразумевают восстановление первоначального плодородия ранее нарушенных земель. Это является конечной целью любых рекультивационных работ. Рекультивация земель, загрязненных нефтью и тяжелыми нефтепродуктами, предполагает снижение их содержания в почве и воде до биологически безопасных концентраций. Однако, величина этих концентраций до настоящего времени не установлена из-за сложного и непостоянного химического состава нефти и вряд ли будет установлена однозначно. Нефти различных месторождений и даже разных пластов одного месторождения существенно различаются по химическому составу. А поскольку основную опасность представляют канцерогенные и мутагенные вещества, содержащиеся в нефти в непостоянных и очень малых концентрациях, практически не влияющие на продуктивность первых поколений зеленых растений, по которой и оценивается обычно плодородие земель, задача установления биологически безопасного уровня нефтяного загрязнения крайне затрудняется[9]. Рост и размножение многих видов зеленых растений возможны при содержании нефти в почве до нескольких процентов (в зависимости от типа почв). А для некоторых нефтестойких растений, например, рогоза широколистного, нефть является стимулятором роста, что можно наблюдать на некоторых старых разливах нефти. Но накопление в растениях мутагенов и канцерогенов делает эти растения опасными для высших форм жизни. Поэтому становится очевидным, что рост зеленых растений не может служить истинным критерием реабилитации загрязненных нефтью земель и свидетельствует лишь о снижении концентрации нефти в почве ниже пределов фитотоксичности, различных для разных видов растений и типов почв. В случае нефтяного загрязнения земель мы должны четко понимать, что быстрое достижение истинной цели рекультивации — обеспечение биологической безопасности загрязненных земель и развивающейся на них биомассы — в приемлемые для производственников сроки возможно только при полном изъятии загрязненного грунта с места разлива и замене его чистым плодородным грунтом. В реальных производственных условиях фактической целью проведения рекультивационных работ является лишь снижение содержания в почве нефти и нефтепродуктов до условного предела [4], при котором возможно развитие, рост и размножение зеленых растений, и достижение близкого к первоначальному общепроективного покрытия растениями «рекультивированной» земли Достижение этой цели вполне реально за 1-5 лет. На самом деле это всего лишь начальный этап рекультивации, при котором возможно дальнейшее самоочищение почвы до биологически безопасного уровня с участием зеленых растений и почвенной микрофлоры. И на это потребуются уже не годы, а десятилетия[9]. Именно поэтому, даже после восстановления плодородия рекультивируемых земель, они не должны использоваться для выращивания пищевых и кормовых растений. На этих землях нельзя косить сено и выпасать скот, нельзя собирать грибы и ягоды. Не следует и ловить рыбу в загрязненных нефтью водоемах. Единственным критерием для снятия этих ограничений могут быть результаты специальных физико-химических и токсикологических исследований почвы, произрастающих на ней растений и обитателей рекультивированных нефтезагрязненных водоемов. К сожалению, практически все действующие нормативные документы, регламентирующие рекультивационные работы и приемку рекультивированных земель, не учитывают опасность накопления в почве и воспроизводящейся в ней биомассе токсических продуктов окисления и биоразложения разлитой нефти. В соответствии с современной практикой рекультивационных работ, грунты и отходы бурения с содержанием нефтепродуктов, приведенным в таблице, считаются в достаточной степени безопасными. И, хотя требования наиболее жесткого из нормативных документов [4] предусматривают запрещение использования рекультивированных после нефтяного загрязнения земель для сбора ягод, грибов, сенокошения, выращивания продуктов питания и кормов для животных до снижения концентрации опасных веществ ниже уровня ПДК, на практике это положение никем и никогда не реализуется. 1.4 Способы реабилитации загрязненных территорий Процесс реабилитации территории, загрязненных в результате аварийных разливов нефтепродуктов, включает[11]: - удаление из состава почвы нефтепродукта; - рекультивацию земель (технический и биологический этап). Удаление из состава почвы нефтепродукта производится на этапе ликвидации последствий аварийного разлива путем создания ям-накопителей, перекачки собранных в ямы-накопители нефтепродуктов в автоцистерны, нанесением сорбента на зеркало нефтепродукта. Рекультивация загрязненных нефтью земель проводится в несколько стадий. Сроки и стадии рекультивации определяются в соответствии с уровнем загрязнения, климатическими условиями и состоянием биогеноценоза. Выделяется два уровня загрязнения: - умеренное загрязнение (менее 6% остаточной нефти в гумусовом горизонте почвы), которое может быть ликвидировано путем активизации процессов самоочищения агротехническими приёмами (внесением удобрений, поверхностной обработкой и глубоким рыхлением); - сильное загрязнение (более 6% остаточных нефтепродуктов в гумусовом горизонте почвы), которое может быть ликвидировано путем проведения специальных мероприятий, способствующих созданию аэробных условий и активизации углеводородокисляющих процессов. На сильно загрязненных нефтепродуктами участках для ускорения процесса биодеградации нефтепродуктов вносятся биологические препараты, имеющие разрешение государственных служб к их применению. На техническом этапе происходит выветривание нефти, испарение и частичное разрушение легких фракций, фотоокисление нефтяных компонентов на поверхности почвы, восстановление микробиологических сообществ, развитие нефтеокисляющих микроорганизмов, частичное восстановление сообщества почвенных животных. Часть компонентов превращается в твёрдые продукты, что улучшает водно-воздушный режим почвы. Аэрация и увлажнение почвы в значительной мере способствуют интенсификации этих процессов, снижению концентрации нефти и более равномерному её рассеиванию. Биологический этап включает две стадии - пробный посев трав и фитомелиоративный с внесением минеральных удобрений и посевом устойчивых к загрязнению многолетних трав. При умеренном загрязнении проводится только технический этап рекультивации в расчёте на самоочищение почвы, учитывая суглинистый состав почвы, проводится рыхление, преимущественно в виде отвальной обработки почвы на глубину до 20 см[10]. Эти участки остаются в течение технического этапа рекультивации в виде пара (пахотный участок без посева). Там, где рыхление может привести к появлению эрозии, на загрязнённых нефтепродуктами участках проводится поверхностная обработка на глубину 8-10 см с оставлением необработанных полос шириной 2-3 м поперёк направлений господствующих ветров. В течение технического этапа периодически проводится увлажнение загрязнённых участков, а в зимний период снегозадержание. На биологическом этапе рекультивации вначале проводится пробный посев трав. Цель этого мероприятия- оценить остаточную фитотоксичность почвы, интенсифицировать процессы биодеградации нефти и улучшения агрофизических свойств почвы, уточнить сроки перехода к заключительной стадии рекультивации. Перед пробным посевом трав проводится вспашка (на глубину загрязнения), рыхление и дискование[12]. В подготовленную почву высеваются бобовые культуры (горох, люпин, и др.). На второй стадии биологического этапа спустя 1,5 - 2,5 года после загрязнения проводится посев многолетних трав. Он начинается, если пробный посев трав дал всходы не менее чем на 75% площади. Перед посевом многолетних трав проводится боронование, внесение минеральных удобрений, культивация почвы. Внесение удобрений проводится с целью интенсификации жизнедеятельности микробных сообществ в почве и увеличения биомассы растений, что в свою очередь, способствует усилению процессов восстановления земель. Зеленая масса возделываемых трав по окончании рекультивации используется на рекультивируемом участке в качестве минерального удобрения. Приёмка рекультивируемых земель осуществляется после письменного извещения о завершении работ по рекультивации в органы местного самоуправления. Ликвидация последствий разлива нефтепродукта - действия по реабилитации загрязненных территорий и водных объектов, которые осуществляются в соответствии с проектами (программами) рекультивации земель и восстановления водных объектов, имеющими положительное заключение государственной экологической экспертизы и могут считаться завершенными при достижении допустимого уровня остаточного содержания нефтепродукта (или продуктов их трансформаций) в почвах и грунтах, донных отложениях водных объектов, при котором[13]: - исключается возможность поступления нефтепродукта (или продуктов их трансформации) в сопредельные среды и на сопредельные территории;- допускается использование земельных участков по их основному целевому назначению (с возможными ограничениями) или вводится режим консервации, обеспечивающий достижение санитарно-гигиенических нормативов содержания в почве нефтепродукта (или продуктов их трансформации) или иных установленных в соответствии с законодательством Российской Федерации нормативов в процессе самовосстановления почвы (без проведения дополнительных специальных ресурсоемких мероприятий).При возникновении чрезвычайной ситуации, связанной с аварийным разливом нефти, возможно загрязнение береговой черты, имеющей чувствительность к нефтяному загрязнению.2 – Биопрепараты для рекультивации нефтезагрязненных земель 2.1 Биологическая рекультивация После того, как будут проведены работы, направленные на техническое рекультивирование нарушенных земель, осуществляются работы, которые направлены на восстановление почвенного плодородия, на возобновление фауны и флоры на нарушенных землях. Основная ценность этого этапа рекультивирования возникает в процессе восстановления бывших земель сельскохозяйственного назначения, так как численность людей на Земле растет, а площадей, которые будут пригодными для пашни, снижается[14]. Для того, чтобы провести биологическое рекультивирование земель, на них проводится высадка таких растений, которые могут выживать даже на загрязненных почвах, повышая степень их плодородия. Например, это олиготрофные растения (которые не привередливы к плодородию почвы), солеустойчивые растения – береза, сосна, лиственница, люцерна и клевер. Когда осуществляются действия, направленные на биологическую рекультивацию земель, нужно принимать во внимание степень загрязненности атмосферы отходами промышленности. Известно, что к такому воздействию насаждения приспосабливаться не могут, а потому нужно внимательно подбирать растения, если на нарушенных землях выявляется столь негативный фактор. Биологическое рекультивирование выступает в качестве самого эффективного мероприятия, если учесть некоторые виды с широкой, экологической амплитудой; они могут быстро формировать растения, которые стабильно выживают в загрязненной среде. В биологической рекультивации встречается 2 направления: для лесного и сельского хозяйства. В этом плане рекультивация загрязненных земель позволяет создавать угодья для потребностей сельского хозяйства. Кроме прочего, появляется новый рельеф местности, наносится почвенный, плодородный слой, торф; вносятся удобрения с минералами (весной – с азотом, а осенью – калием и фосфором). Обычно на нарушенных почвах осуществляется высадка трав-многолетников (эспарцет, клевера, люцерны), а также кустарники – малину, облепиху, шиповник и смородину. Со временем окрепшие растения станут некими полосами для почвенной защиты, помогут накопить снег и снизить эрозию от ветра и воды. В перспективе проводится уход за перечисленными растениями[13,14]. Перед тем, как высаживать растения, применяют вспашку, без отвалов, с углублением в почву и боронование. Семена сажают либо с конца апреля до середины мая, либо с конца июля до середины августа. Семена трав, относящихся к злакам, обогревают воздушным теплом, чтобы всхожесть была лучше. Лесное рекультивирование состоит в высаживании растений, характерных для лесов, для защиты полей, препятствию распространения эрозии почвы, озеленения, для санитарно - гигиенических и рекреационных нужд. Как итог – образуется рукотворный биогеоценоз леса. На отвалах, образовавшихся в результате промышленной деятельности человека, высаживают растения, которые быстро растут и не требуют особых условий и ухода (акация, ольха, тополь), а затем их со временем заменяют более нужными растениями. Когда подбирают деревья и кустарники для высаживания на нарушенных землях, то в основном выбирают смешанные растения, такие насаждения являются наиболее устойчивыми к неблагоприятным условиям окружающей среды, а также они наиболее полно пользуются почвенными и атмосферными ресурсами. При этом от 30% до 50% этих насаждений должны состоять из кустов. Обычно за такими насаждениями нет необходимости ухаживать. Здесь почти нет травы. А если и есть, то она не особо густая и не наносит вреда деревьям и кустарникам. В редких случаях, если сорняки особенно густые, то их выпалывают. Если почвы являются глинистыми, то их рыхлят, из-за возможности появления плотной грунтовой корки на поверхности почвы. Как уже было сказано, лесные насаждения, на нарушенных землях высаживают для защитного, санитарно-гигиенического и рекреационного применения. Однако их применяют и в лесохозяйственных целях. Из всего вышесказанного, можно сделать вывод: все работы по биологическому рекультивированию земель направлены на ускорение почвенного самоочищения, мобилизирования собственных биологических ресурсов живых организмов данной территории. Чтобы восстановить первоначальные функции для роста, развития и размножения почвенных компонентов и окружающих биогеоценозов, а также для создания густой растительности на загрязненных землях и дальнейшего использования восстановленных земель для хозяйственной деятельности человека (в основном для сельского хозяйства)[14,15]. Биопрепараты используются для очистки от нефтезагрязнений грунта, водоемов, промстоков предприятий и т.д. Биопрепараты могут быть использованы как самостоятельно, так и в комплексе природоохранных мероприятий. Чаще всего биопрепараты поставляются в виде водной суспензии. Суспензия, приготовленная из сухого препарата, подвергается далее предварительной активации. Для этого обеспечивают ее аэрацию при температуре 23-32°С в течение 4-6 часов, при более низких температурах время выдержки увеличивается до 16-20 часов. Готовая рабочая суспензия используется согласно технологии. Для обеспечения бездефицитного питания, необходимого для нормальной жизнедеятельности клеток препарата, стимуляции активности местных микробиоцинозов и восстановления растительности в загрязненную среду вносят азотнофосфорные удобрения с соотношением N2: P2O5= 1:(2,5-5,0) (например: аммофос, аммофоска, диаммофос) согласно нормам. Ликвидация нефтяных загрязнений является трудоемкой и затратной частью расходой нефтедобывающих и перерабатывающих компаний. Для ускорения процесса бактериологического разложения нефти часто используют стимуляторы роста биомассы, которые поставляются вместе с биопрепаратами. Биопрепараты применяются для очистки[16]: -Водоемов; -Грунтовых поверхностей; -Территорий предприятий нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, аэропортов, АЗС, складов ГСМ, СТО, автомоек, авторанспортных предприятий и т.д.; -Промышленных стоков; -Нефтезагрязненных резервуаров. Действие препаратов основано на высокой окислительной активности микробной культуры в отношении углеводородов нефти и нефтепродуктов. Нефтеокисляющие бактерии разрушают практически все углеводороды, от метана до самых тяжелых остатков. В качестве источников питания используются углеводороды и минеральные соли. Внесение минеральной подкормки стимулирует при этом и местные биоценозы. Отмершие клетки культуры-продуцента образуют непатогенную и нетоксичную биомассу, которая в трофической цепи легко утилизируется местной сапрофитной микрофлорой, создавая основу для формирования гумуса в почве или образуя донный ил. Очистка нефтезагрязненных объектов с помощью специализированных биопрепаратов -эффективный экологически чистый метод. Эффект от применения биопрепаратов[15]: - в 5 - 10 раз ускоряются естественные процессы деструкции и утилизации нефтепродуктов; - за вегетационный период (90 дней) на 50 - 70 % утилизируются нефтезагрязнения грунтовой поверхности, заболоченной почвы, водоемов(нефтезагрязненные земли); - в отличие от естественного течения восстановления биоценозов, протекающего 7-10 лет, биопрепараты способствуют быстрому (в течение одного сезона) восстановлению растительного покрова на нефтезагрязненных участках(нефтезагрязненные почвы); - за 5 - 7 дней в 15 - 20 раз снижается концентрация углеводородов в промышленных стоках; - до 10 раз сокращаются расходы на очистку промстоков; - увеличивается плодородие почвы за счет экологически нейтральных продуктов распада углеводородов и биомассы микробной культуры. Достоинства применения биотехнологии[18]: - высокая активность окисления углеводородов различных классов до образования нетоксичных соединений; - сохраняется способность к биодеградации углеводородов в широком диапазоне рН - 4,5-8,5 и температур -от +5 до +38ºС; - сохраняется жизнеспособность в интервале температур от - 40 до +42ºС; - в отличие от механических способов очистки утилизируются водорастворимые фракции нефтепродуктов; - возможность использования самостоятельно или в комплексе природоохранных мероприятий; - используются для очистки почвы непосредственно на месте загрязнения; - обладают стабильным качеством, что достигается хорошей развитостью используемых технологических решений (нефтезагрязненный грунт); Технология применения не требует специального оборудования: для нанесения суспензии препарата используются имеющиеся на предприятии емкости и пожарные, поливочные и др. машины. Биопрепараты не токсичены для человека, теплокровных животных, птиц, гидробионтов и окружающей среды. В рекомендуемых нормах не образуется токсичных соединений в воздушной среде, почве и воде[6]. 2.2 Основные биологические препараты Нефтезагрязненные почвы обрабатывают Acinetobactersp., Alcalgenessp., Pseudomonassp., одновременно вносят растворы фосфорных и аммонийных солей. Нефтепродукты на поверхности почвы уничтожают бактерии видов Actinomycorelegans и Geotrichummarinum. Использование Actinebactersp. дает 80%-ный эффект очистки от ароматических соединений по истечении 5 недель. Для деструкции нефти и нефтепродуктов выделены штаммы галотолерантных и галофильных архебактерий. В условиях высоких температур могут быть использованы бактерии вида Bacillusalbiaxialis. Бактерия рода Desulfobacterium осуществляет деградацию салицилата в условиях сульфатредукции. Streptomycesalbiaxialis разлагает углеводороды нефти при содержании соли до 30%; эффективность при оптимальной температуре 28-30°С достигает 50% [1]. На рис. 1 представлена блок-схема рекультивационных мероприятий нефтезагрязненных земель при помощи биопрепаратов.  Рисунок 1 - Блок-схема рекультивационных мероприятий рекультивация земля полигон отвал[3] Принцип организации системы биологической очистки грунта на месте загрязнения (insitu) представлена на рис.2.  Рисунок 2 - Схема процесса очистки почвы от нефтепродуктов с внесением нефтеокисляющих микроорганизмов[4] Например, препарат «Альбит» вносят в почву совместно с высевом трав или после высева в концентрации 1,5-3,5л на гектар (рабочий раствор 100-300л/га). «Альбит» за один вегетационный сезон снижает загрязнение почвы до 10раз. Нетоксичныйбиоагент «Файрзайм» включает в себя сброжженные ферменты и питательные вещества. Микроорганизмы быстро размножаются и разлагают (съедают) нефтяное пятно и другие загрязнители с образованием углекислого газа и воды. Обработка почв производится водным раствором методом дождевания (опрыскивания) поверхности грунта. Количество концентрата зависит от глубины пропитки нефтепродуктами почвы. Например, для уничтожения пропитки толщиной 5см требуется 50г на 1м2, 200см - 200г[3]. Для зачистки загрязненной площадки применяют биопрепарат «Микромицет» фирмы «Биолант». Уже через месяц после обработки препаратом отмечается спороношение грибов, т.е. происходит активная работа микроорганизмов. Достоинство метода - отсутствие побочных эффектов от воздействия на окружающую природную среду. Препарат «Путидойл» состоит из нефтеокисляющих бактерий, минеральных солей, остатков питательной среды. Используется для рекультивации земель и очистки поверхности водоемов. Биопрепараты серии «Биодеструктор», производимых в России, предназначены для ликвидации загрязнения нефтью и нефтепродуктами, конденсатом и другими органическими соединениями почвы (поверхностных и нижних слоев), извлеченных грунтов, грунтовых и сточных вод, а также технологических емкостей (поверхностей цистерн, резервуаров). Биопрепарат восстанавливает единый цикл обмена веществ путем внесения массированных количеств микроорганизмов, разлагающих токсиканты. Применяются препараты «Торнадо», «Гера», «Валентис», «Лидер», «МАГ», разлагающие сырую нефть, бензин, масла, животные жиры, пестициды, диоксины. Для ликвидации загрязнений нефтью почвогрунтов и поверхностных вод, включающих водотоки, применяются бактериальные препараты «Деворойл» (Институт микробиологии РАН, Россия), «Бациспецин» (фирма «Новодекс»), «Дестройл», «Мультис», «Пит Сорб» (Англия) и др[4,5]. Для очистки и рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами земель фирмой ЗАО «ПОЛИИНФОРМ» разработана и запатентована комплексная биотехнология «СОЙЛЕКС», включающая последовательное использование биопрепаратов разного целевого назначения. Технология включает механические, химические, сорбционные, микробиологические и другие методы удаления и деструкции нефтепродуктов. За рубежом довольно широко для локальной очистки сильнозагрязненных почв и других материалов используется технология "биовосстановления", являющаяся весьма эффективной, но дорогостоящей. Суть этой технологии сводится к тому, что загрязненный материал загружается в биореактор, оборудованный паровой экстракцией, трубопроводами для подвода кислорода (или воздуха), питательных веществ и системами контроля рН и температуры. Биологическую очистку можно комбинировать с физическими методами, такими, как экстракция паром или адсорбция на угле для удаления летучих соединений, или с химическими методами для удаления токсичных компонентов или металлов. В условиях города, когда многочисленны небольшие локальные разливы нефтепродуктов, непосредственное использование биопрепаратов на месте бывает нерационально. В этих случаях наиболее рационален сбор загрязненного грунта или породы путем срезки с последующей их биологической очисткой на специальных площадках [1]. Биопрепарат «Бионэтик» представляет собой концентрированную сублимированную биомассу, с содержанием жизнеподобных клеток не менее 1х106 на 1 г препарата. Препарат применяется для биодеградации нефти и продуктов её переработки с целью очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений. Места применения[8]: - нефтяные загрязнения почв и воды вокруг нефтедобывающих вышек; - территории, загрязненные в результате порывов нефтепроводов; - полотна железных дорог; - пресные водоёмы и морские акватории; Препарат является экологически безопасным, поскольку в результате биодеструкции нефти образуются нейтральные продукты, не оказывающие отрицательного действия на экосистемы. В результате биологической обработки нефтяного загрязнения в окружающей среде остаются нетоксичные продукты разложения нефти (вода и углекислый газ). Особенности и преимущества[8,9]: - экономичное решение рекультивации; - степень деструкции нефти – 90-98%; - эффективен при температуре от +4°С и устойчив к резким колебаниям температуры; - возможность работы на сложных рельефах (водоемы, болота, полотна ж/д и др.); - удобство и простота хранения и транспортировки; - способен действовать непосредственно в толще нефти/нефтепродуктов. Заключение Вероятность возникновения разливов нефти велика, и это подразумевает комплексное реагирование и борьбу с разливами нефти различными средствами. Своевременная и качественная борьба с разливами нефти может существенно снизить размеры экологического и экономического ущерба. Серьезные разливы нефти невозможно предугадать заранее, однако, в случае возникновения разливов, борьба с ними должна производиться всеми возможными и целесообразными методами локализации и ликвидации. В связи с увеличением площадей земель, загрязненных нефтью и ее компонентами, проблема охраны почв приобретает все большее значение. Вопросам реабилитации природных объектов уделяется особое внимание, в частности, разрабатываются различные методы очистки и восстановления биологической активности почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Наиболее перспективным направлением ремедиации нефтезагрязненных объектов является применение биологического метода, основанного на потенциале почвенных микроорганизмов трансформировать поллютанты различного состава и происхождения. Биологическое рекультивирование выступает в качестве самого эффективного мероприятия, если учесть некоторые виды с широкой, экологической амплитудой; они могут быстро формировать растения, которые стабильно выживают в загрязненной среде. Список использованных источников Методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах., ИПТЭР, 2006г. Методическое пособие по курсовой работе по дисциплине «Антропогенное воздействие на гидросферу», 2008г. СНиП 23-01-09 Климатология/Госстрой России. – М.: 2004г. Постановлением Правительства Российской Федерации от 21.08.2000 г. № 613 «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов». Постановление Правительства Российской Федерации от 28.08.92 г. № 632 « Об утверждении порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия». Антипьев В.Н., Архипов В.П., Земенков Ю.Д. Определение количества нефти, вытекшей из поврежденного трубопровода при работающих насосных станциях //НТИС/ВНИИОЭНГ. Сер. «Нефтепромысловое дело и транспорт нефти». – 1985. – Вып.9. – С.43-35. РД 39-0177098 – 015 – 90. Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтепрома. Руководство по методам химического анализа морских вод. – Л.: Гидрометеоиздат, 2007. Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами. – М.: Роскомзем. 2003. Альтштульц А.Д. Гидравлические сопротивления. – М.: Недра, 2012. СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология» Межгосударственный стандарт ГОСТ 25100-95 "Грунты. Классификация" (введен в действие постановлением Минстроя РФ от 20 февраля 1996 г. N 18-10) Учебное пособие по ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов для студентов специальности 09.07 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»: Учебное пособие. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. - 44с. Постановление Правительства Российской Федерации от 15.04.2002 г. № 240 « О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российкой федерации». Методические рекомендации по разработке типового плана по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов для нефтегазовых компаний, утвержденные Федеральным агентством по энергетике от 04.04.2006 г. «Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов» - Ю.Л. Воробьев, В.А. Акимов, Ю.И.Соколов. - М.: Ин-октаво, 2005. - 368 с. Обеспечение пожарной безопасности установок по ликвидации аварийных проливов нефти и нефтепродуктов согласованы письмом ДНД МЧС России от 2 июля 2008 г. № 19-2-3-2261. А. Ю. Чебан, Методическое пособие по курсовой работе по дисциплине «Спасательная техника и базовые машины» 2012 г. 19. Abbasi Maedeh, P. Evaluation of oil pollution dispersion in an unsaturated sandy soil environment / P. Abbasi Maedeh, T. Nasrabadi, W. Wu, M. Al Dianty // Pollution. - 2017. - V. 3, № 4. - Р. 701-711. 20. Abdel-Mawgoud, A.M. Rhamnolipids: diversity of structures, microbial origins and roles / A.M. Abdel-Mawgoud, F. Lepine, E. Deziel // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2010. - V. 86, № 5. - P. 1323-1336. 21. Benson, A. Inoculation of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase-producing bacteria along with biosurfactant application enhances the phytoremediation efficiency of Medicago sativa in hydrocarbon-contaminated soils / A. Benson, G. Ram, A. John, M.M. Joe // Bioremed. J. - 2017. - V. 21, № 1. - P. 20-29. 22. Benyahia, F. Bioremediation of crude oil contaminated desert soil: effect of biostimulation, bioaugmentation and bioavailability in biopile treatment systems / F. Benyahia, A.S. Embaby // Int. J. Environ. Res. Public Health. - 2016. - V. 13, № 2: 219. - doi: 10.3390/ijerph13020219. 23. Chaineau, C.H. Bioremediation of a crude oil-polluted soil: Biodegradation, leaching and toxicity assessments / C.H. Chaineau, C. Yepremian, J.F. Vidalie [et al.] // Water Air Soil Poll. - 2003. - V. 144, № 1. - P. 419-440. 24. Chaineau, C.H. Effects of nutrient concentration on the biodegradation of crude oil and associated microbial populations in the soil / C.H. Chaineau, G. Rougeux, C. Yepremian, J. Oudot // Soil Biol. Biochem. - 2005. - V. 37, № 8. - P. 1490-1497. |