ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ КАК МЕТОД ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТОВ

Жизнь современного человека сложно представить без нефти и нефтепродуктов. «Черное золото» используется в энергетике, производстве различных материалов и топлив, а также во множестве других областей промышленности.

Однако добытая из недр Земли нефть может стать причиной серьезных проблем при попадании в грунт, почву или воду. Всего одного кубометра нефти достаточно для того, чтобы загрязнить поверхностный слой грунтовых вод площадью более 5 тыс. м². Попадая в почву или в водные объекты, нефть способна уничтожить обитающие там организмы. Некоторые компоненты нефти являются канцерогенами и обладают токсическим действием. Кроме того, могут образовываться глубинные скопления нефти (нефтяные линзы), которые могут стать причиной загрязнения грунтовых вод.

По статистике Россия теряет 3,5–4,5% нефтяного сырья при добыче и транспортировке. При уровне добычи в 510 млн. тонн в год потери составляют 18–23 млн. тонн. Большее количество нефти изливается при её транспортировке по трубопроводам в результате их изношенности или механических повреждений.

Следует помнить, что до того момента, пока нефть не добудут из недр, она не оказывает негативного воздействия на окружающую среду. Но стоит только нефти попасть в почву или грунт, она становится сильнейшим загрязнителем. Нефть и нефтепродукты в окружающую среду могут попасть различными способами. Одним из источников попадания нефтепродуктов в грунт являются предприятия, которые занимаются добычей нефти. В процессе бурения для промывки и смазки стволов скважин используются специальные буровые растворы, в состав которых входит нефть. Часть этого раствора в процессе добычи нефти также может попасть в почву и грунт, расположенные недалеко от мест добычи. Часть нефти теряется в процессе использования скважины по ее назначению, а также в случае аварийных ситуаций.

Другими источниками загрязнения грунта нефтью являются трубопроводы, по которым нефть перемещается на перерабатывающие заводы и в места хранения. Примерная длина нефтепроводов в России составляет около 400 тыс. км. Причинами, по которым нефть и нефтепродукты из трубопроводов попадают в землю, являются аварии с участием транспорта, коррозионные процессы в трубах, потеря прочности конструкций трубопроводов, повышенное давление и др.

Кроме того, в окружающую среду нефть может попасть в результате ее перемещения по железной дороге, а также в процессе использования автомобильного и водного транспорта.

Следующими источниками попадания нефти в окружающую среду являются нефтеперерабатывающие заводы и хранилища нефти. В России располагается около 1600 баз хранения нефти и нефтепродуктов и около 30 заводов, перерабатывающих нефть. В процессе первичной и последующих обработок на перерабатывающих заводах часть нефти может попасть в грунт, при этом образуя загрязнение. На заводах причиной разлива может стать аварийная ситуация, возникшая в результате поломки оборудования, ошибки и неисправности в процессе распределения и перемещения нефти, нарушение правил при выгрузке нефти из транспорта, в том числе морского, и т.д. В хранилищах причиной разлива нефти являются потеря герметичности резервуаров, случайные и аварийные проливы, выход из строя оборудования.

Помимо вышеперечисленных источниками попадания нефти и нефтепродуктов в почву и грунт являются места захоронения отходов, содержащих остаточные количества нефти. Такие источники являются достаточно опасными, так как не всегда поступление нефти в грунт можно быстро обнаружить. Эта проблема актуальна для несанкционированных свалок и в тех случаях, когда места накопления таких отходов не соответствуют установленным требованиям или происходит разгерметизация емкости, в которой хранится нефтезагрязненный отход.

В случаях, если все же происходит разлив нефти, почти вся потерянная нефть попадает в окружающую среду. Необходимо учитывать, что нефть оказывает серьезное негативное воздействие на окружающую среду. Например, попадание нефти и нефтепродуктов в почву и грунт может привести к серьезным последствиям, таким как изменения в химическом составе почвы и грунта. Количество гумуса резко увеличивается, но при этом ухудшается его качество. Нефть мешает корням растений получать влагу, необходимую им для жизни.

Загрязнение грунта и почвы нефтью также приводит к гибели одних микроорганизмов и резкому увеличению численности других микроорганизмов. Так, численность углеродоокисляющих микроорганизмов в разы увеличивается, но после очищения грунта от нефти количество этих микроорганизмов долгое время не способно прийти к норме, что может негативно сказаться на качестве грунта и почвы. Помимо микроорганизмов от загрязнения нефтью страдают животные, обитающие в грунте и почве, так как вещества, входящие в состав нефти и нефтепродуктов, являются токсичными, нередко канцерогенными.

Серьезным негативным последствием попадания нефти в грунт является проникновение ее на большую глубину. Такая нефть может в течение долгого времени накапливаться в земле, образуя нефтяную линзу. Загрязнение такого типа устранить достаточно сложно из-за необходимости подъема скопившейся нефти на поверхность с помощью специальных скважин. Кроме того, для очищения загрязненного нефтью грунта необходимо проводить сложные мероприятия. Также нефть может попасть в подземные воды привести к серьезному загрязнению.

Для решения проблемы загрязнения грунтов нефтью и нефтепродуктами было создано несколько методов: механические, физико-химические и биологические. Каждый метод имеет свои достоинства и недостатки.

Первый метод – механический. Этот метод включает откачку нефти из грунта с помощью насосов, сбор и замену загрязненного нефтью грунта, вывоз грунта на свалку. Один из механических методов основан на отделении грунта от нефти с помощью центрифуг. Загрязненный нефтью грунт собирают и отправляют на последующую обработку в декантерную центрифугу. В центрифуге происходит разделение нефтезагрязненного грунта на нефть, которую можно вновь использовать после специальной очистки, воду и остаток, состоящий из неочищенного грунта и нефти, которая не смогла отделиться от грунта. Механические методы достаточно просты и быстры. Но есть несколько недостатков: как таковой очистки грунта от нефти нет, нефть просто отделяется от грунта. Кроме того, образуется отход III класса опасности – грунт с остаточными количествами нефти. Этот отход требует затрат на захоронение на специальных полигонах. Из-за наличия такого отхода этот метод нельзя назвать экологически чистым.

Следующим является физико-химический метод. Он включает в себя процесс сжигания загрязненного грунта, промывание грунта со специальными поверхностно-активными веществами (ПАВ), сорбцию и др. Эти способы очистки также являются относительно простыми, удобными и качественными. Однако есть недостатки. Например, в процессе сжигания нефти в атмосферу выделяются различные опасные загрязняющие вещества и сгоревший остаток необходимо вывозить на полигон захоронения отходов, использование ПАВ требует наличия специальных промывных барабанов и гидроизолированных емкостей, в которых идет весь процесс, а сорбция подходит только в тех случаях, если разлив нефти произошел на твердой поверхности.

Последним является биологический метод. В этом методе можно выделить два основных способа очистки: фитомелиорация и биоремедиация. Первый способ основан на том, что на место разлива нефти сажаются растения, которые приводят в действие микроорганизмы, обитающие в земле. Этот способ прост, но его можно использовать при очень малых количествах нефти в грунте или в качестве последней стадии после использования какого-либо другого метода, который устранил основную часть загрязнения нефтью.

Второй способ основан на внесении в почву специальных микроорганизмов и бактерий, которые способны разлагать нефть и нефтепродукты. Этот способ является экологически чистым и не требует наличия какого-либо сложного и дорогостоящего оборудования, однако он действенен при глубине загрязнения грунта не более 0,5 м и при температуре грунта от +2 до +45˚С.

Для использования этого способа нужно внести в загрязненный грунт специальный биопрепарат, который содержит в своем составе сорбент и сами микроорганизмы. Перед внесением биопрепарата собирают свободные нефтепродукты, добавляют в почву удобрения, вспахивают грунт и поливают водой. Затем через 2-3 дня после внесения удобрений добавляют биопрепарат и запахивают его в грунт. Необходимо периодически вспахивать грунт с биопрепаратом и поливать водой, так как микроорганизмы наилучшим способом работают при наличии воздуха и воды. В случае сильного загрязнения грунта нефтью и нефтепродуктами возможно повторное использование биопрепарата.

Биопрепарат, используемый для очистки грунта относится к IV классу опасности, не токсичен, не обладает канцерогенным и кумулятивным действием, он пожаро- и взрывобезопасен.

При применении биопрепарата снижается время, которое необходимо грунту для переработки нефти и нефтепродуктов, а также снижаются экономические затраты на восстановление загрязненных земель.

Применение биопрепарата возможно не только непосредственно на месте разлива нефти, но и на специальных площадках, куда свозится загрязненный грунт. При этом эффективность биопрепарата не снижается, очистка проходит качественно и метод очистки не требует существенных изменений.

Также биопрепарат можно использовать в водоемах, загрязненных нефтепродуктами. В этом случае необходимо приготовить препарат в жидкой форме, смешав биопрепарат с водой и специальными добавками, которые восполнят необходимое количество микроэлементов в воде, подверженной воздействию нефти и нефтепродуктов.

При использовании биопрепарата не образуется отходов производства, что исключает необходимость вывоза отходов на полигоны захоронения.

В заключение хочется отметить, что использование биологического метода рекультивации грунтов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, является перспективным и экологически чистым методом. Этот способ эффективно очищает грунт от нефти, не требует наличия специальных дорогостоящих установок и пригоден для использования при ликвидации разливов нефти.

Список литературы:

1. Другов Ю.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. СПб.: Анатолия, 2000. 250 с.
2. Владимиров В. А. Разливы нефти: причины, масштабы [Электронный ресурс] // Научная электронная библиотека «КиберЛенинка»: сайт. – URL: http://cyberleninka.ru/article/n/razlivy-nefti-prichiny-masshtaby-posledstviya (дата обращения: 6.10.2016)
3. Мотузова Г.В., Карпова Е.А. Химическое загрязнение биосферы и его экологические последствия. М.: Изд-во МГУ, 2013. 304 с.
4. Miertus S., Гречищева Н.Ю. и др. Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами: справочник. М.: РЭФИА, НИА-Природа, 2001. 258 с.