ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ ПОРОД ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ

Одними из основных загрязнителей окружающей природной среды являются нефть и нефтепродукты. По опасности влияния на окружающую среду нефтяная промышленность занимает одно из главных место в числе основных отраслей современного производства. В процессе добычи, транспортировки и переработки нефти происходит загрязнение окружающей среды, где особенно сильное воздействие испытывает почвенный покров.

В результате загрязнения нефтяными углеводородами большие площади оказываются практически непригодными для хозяйственного использования. Последствия загрязнения экосистемы нефтью и нефтепродуктами обусловлены ее свойствами. Нефть, как природное химическое вещество — это раствор органических соединений сложного состава, где обнаружено более 450 различных веществ.

Попадая в почву, нефть подвергается трансформации, в результате ряда физико-химических процессов, а также микробиологического окисления. На загрязненных участках по происшествию двух лет остаточные массы токсикантов колеблются от 40 до 25 % от внесенного количества.

Снижение уровня загрязнения почв нефтью тесно связано с изменением ее фракционного состава. В течение первого года практически полностью испаряются и вымываются фракции нефти с температурой кипения ниже 200^оС. На разливах 10-летней давности в составе остаточной нефти абсолютно преобладают асфальтены и смолы (С17 и более) с температурой кипения выше 300 ^оС. Они относительно малотоксичны для растений, но при высоких концентрациях способны существенно повлиять на гидрофобные свойства почв и замедлить процессы минерализации органогенных остатков [3].

Нефть повреждает только те части растений, которые были подвергнуты непосредственному воздействию, т. к обладает контактным гербицидным действием. После загрязнения корневищ происходит отмирание многолетников. Глубина проникновения нефти и глубина размещения в почве органов вегетативного размножения растений определяют сохранение живого напочвенного покрова. Более 90 % разливов нефтепродуктов требуют рекультивации, которая будет направлена на уменьшение в почве остаточных нефтепродуктов и создание условий, пригодных для прорастания и укоренения семян [2].

Как известно из литературных данных, при слабом загрязнении, когда остаточное количество нефтепродуктов на разливах давностью более 2 лет составляет менее 4—5 кг/м², почвы способны самоочищаться, фитоценозы самовосстанавливаться. В живом напочвенном покрове наиболее быстро восстанавливаются травы. В качестве пионерных видов на старых разливах встречаются рогоз, ситник лягушачий, осоки, частуха, ситняг канареечник, вейники, кипрей болотный, иван-чай, пушица. Достижение травянистой растительностью исходного обилия при слабом загрязнении происходит за 3—5 лет, при среднем — течение 5—15 лет. Для восстановления на сильно загрязненных участках брусники, черники и других ценных кустарничков потребуются десятки и сотни лет, нередко наблюдается полное их исчезновение. По сравнению с древостоем живой напочвенный покров является более чувствительным к токсикантом и является потенциальным фитоиндикатором лесопригодности замазученных участков до и после рекультивации [3].

Таким образом, все вышеперечисленные факторы делают крайне актуальной проблему ликвидации нефтяного загрязнения и восстановления нарушенных почв. Для этого используют различные методы. В основном это фиторемедиационные, биотехнологические, адсорбционные и технические. При решении проблемы рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв целесообразным представляется разработка способов стимулирования активности аборигенной нефтеусваивающей микрофлоры загрязненного грунта, не требующих трудоемких, дорогостоящих операций, связанных с выделением, культивированием и внесением углеводородокисляющей культуры микроорганизмов [4].

Отдельное место занимают методы, которые основаны на использовании материалов природного происхождения обладающих сорбционными свойствами. Одними из таких материалов являются природные алюмосиликатные материалы. Их применение для восстановления загрязненных почв позволяет получить, в ряде случаев, более эффективные результаты по сравнению с другими методами. Природные алюмосиликатные материалы обладают более высокой устойчивостью к экстремальным факторам окружающей среды, их значительно проще получать и использовать, чем например, микробные препараты.

В Нижневолжском регионе находятся перспективные месторождения алюмосиликатных пород, которые могут быть использованы для восстановления загрязненных почв. Породы, сложенные преимущественно опалом, можно рассматривать как определенную альтернативу цеолитам. Это аморфные кремнистые образования с сильно развитыми пористостью и поверхностью, также обладающие сорбционными свойствами. В среднем по месторождению, изученные породы представляют собой довольно плотную алюмосиликатную, цеолитсодержащую породу светло-серого и темно-серого цвета от алевритовой до мелкосаммитовой размерности [1].

В ходе проделанной работы было смоделировано загрязнение почвы нефтепродуктами, в концентрациях превышающих 10 ПДК. Опоки вносились в количестве 500 кг/га почвы. Данный эксперимент проводился в 5 повторностях. Вариант без внесения опок, при том же уровне загрязнения, служил контролем. Остаточная концентрация нефтепродуктов в промывочных водах, урожайность зеленой массы растений — использовались в качестве критерия эффективности исследуемых материалов.

В опытах по оценке влияния опок на качество сельскохозяйственной продукции, выращенной на почвах загрязненных нефтепродуктами, были получены результаты, позволяющие дать оптимистичные прогнозы по дальнейшему использованию опок для обеспечения задач экологической безопасности (табл. 1).

Таблица 1.

Средняя зеленая масса пшеницы, выращенной в различных условиях опыта

По увеличению зеленой массы можно сделать следующие выводы: опоки за счет адсорбции, ионов калия и аммония продлевают действие удобрений, а также уменьшают их вынос с урожаем. В опытах без удобрений, положительный эффект объясняется более быстрым разложением токсичных фракций нефти.

Также были проведены исследования направленные на определение остаточных концентраций нефти в промывочных водах. Для этого моделировали загрязнения почвы, пропускали через сосуды заполненные почвой 200 мл воды в течении 5-ти месяцев. Концентрацию нефтепродуктов в воде определяли с использованием тонкослойной хроматографии с УФ-детектированием. Опыт проводили в трех вариантах: контроль (почва загрязненная нефтью), контроль+опока, контроль+опилки. Все опыты проводили в шести повторностях, данные статистически обрабатывались в программе Statistica 6.0. Результаты исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Концентрация нефтепродуктов в воде (мг/л)

Полученные результаты коррелируют с экспериментальными данными по массе урожая и позволяют сделать вывод о том, что использование опок уже на ранних сроках внесения снижают концентрацию нефтепродуктов. Это может быть связано с созданием оптимального режима для микроорганизмов являющихся природными деструкторам нефти в почве. Достижение такого режима обусловлено способностью опок интенсивно адсорбировать биогенные микроэлементы из почвы.

Количество внесенных опок напрямую определяет эффективность снижения остаточных концентраций нефтепродуктов в промывочных водах. Для этого через 5 месяцев после начала опыта было моделировано загрязнение нефтью на уровне 3 мг\л и вносили разное количество опок от 500 до 2000 кг\га. Увеличение массы опок позволило сократить концентрацию нефти на 10 % в предельном варианте, однако исходя из экономических соображений подобное увеличение не оправдывает, по нашим расчетам, затрат на транспортировку и рекультивацию загрязненных территорий.

Полученные результаты позволяют сделать положительные прогнозы относительно дальнейшего использования для рекультивации нефтезагрязненных почв цеолитсодержащие опоки.

Список литературы:

1. Опоки Астраханской области: Монография / Н.Н. Алыков, Т.В. Алыкова, Н.М. Алыков; под ред. Н.М. Алыкова. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2005.140 с.
2. Петров М.Т. Экологические основы рекультивации земель. М.: Наука, 1995. — 183 с.
3. Соромотин А.В., Гашев С.Н., Гашева М.Н., Быкова Е.А. Влияние нефтяного загрязнения на лесные биогеоценозы // Материалы I Всесоюз. конф. «Экология нефтегазового комплекса». Вып. I. Ч. 2. М., 1999. С. 180—191.
4. Терещенко Н.Н., Лушников С.В., Пышьева Е.В. Рекультивация нефтезагрязненных почв // Экология и промышленность России, 2002. № 10. С. 14—17.