CC BY
12ЭКОЛОГИЯ ПОЧВЫ
УДК 631.45; 67
Томина Т.К.
НЕФТЕПРОДУКТЫ В ГРУНТЕ РЕКУЛЬТИВИРОВАННЫХ УЧАСТКОВ БЫВШИХ АМБАРОВ НА ТЕРРИТОРИИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАРА-АРНА
Казахский научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии им. У.У. Успанова, 050060 Алматы, проспект аль-Фараби 75 В, Казахстан,
e-mail: tomina50@mail.ru Аннотация. В грунте рекультивированных в разные годы участков определено содержание нефтепродуктов, их распределение в профиле по расчетным слоям, превышение уровня ПДК. На территории северного крыла месторождения в замазученном грунте двух разрезов выявлено превышение 7,1 ПДК по содержанию нефтепродуктов, в грунте прикопок до 53 уровнеи ПДК.
Ключевые слова: нефть, нефтепродукты, концентрация нефтепродуктов в почве, загрязненные грунты, степень загрязнения почв и грунтов, превышение уровня ПДК.
ВВЕДЕНИЕ
Основными источниками загрязнений нефтью и нефтепродуктами являются добывающие предприятия, системы перекачки и транспортировки, нефтяные терминалы и нефтебазы, хранилища нефтепродуктов, железно-дорожныи транспорт, речные и морские нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы и станции. Ранее построенные хранилища нефтешламов и отходов превратились из средств предотвращения нефтеза-грязнении в постоянно деиствующии их источник.
Нефть, нефтепромысловые воды и нефтеводосолевая эмульсия - это основные виды продуктов нефтедобычи, которые могут вызывать загрязнение почв, оказывать влияние на своиства почв. Нефть и нефтепродукты - токсичные загрязнители почвы.
Нефть - маслянистая жидкость темно-бурого или почти черного цвета с характерным запахом. Она легче воды (плотность 0,73-0,97 г/см3), в воде практически не растворима. По составу нефть - сложная смесь углеводородов различнои молекулярнои массы главным образом жидких (в них растворены твердые и газообразные углеводороды). Обычно это углеводороды парафиновые, циклоалканы, ароматические
с разбросом соотношении в нефтях различных месторождении. Кроме углеводородов, нефть содержит кислородные, сернистые и азотистые органические соединения.
Одним из существенных источников загрязнения окружающеи среды являются нефтешламы. Нефтешламы -стоикие водонефтяные эмульсии, свои-ства которых переменны во времени и зависят от множества факторов: газосодержания, обводненности нефтяных скважин, минерализации пластовых вод, способа добычи, компонентного состава, физико-химических и коллоидно-химических своиств нефти и ее природных стабилизаторов, наличия частиц механических примесеи и их состава, температуры. Устоичивость таких систем сильно возрастает при их длительном хранении в открытых амбарах и прудах. Происходит это вследствие «старения» эмульсии, уплотнения и упрочнения во времени бронирующих оболочек на каплях воды, испарения легких фракции, осмоления нефтепродуктов, увеличения механических примесеи за счет атмосфернои пыли.
Накопление и хранение нефте-шламов осуществляется в открытых земляных резервауарах - нефтешламо-вых амбарах различнои конструкции.
В связи с возрастающими требованиями к охране окружающеи среды проблема утилизации нефтешламов и ликвидации нефтешламовых амбаров из года в год приобретает все большее значение.
В результате длительного накопления нефтешламов в амбарах и под воздеиствием внешних условии происходит их расслоение на плавающии эмульсионныи слои, содержащии 8198 % нефти, минерализованную воду и донные осадки, содержащие 10-44 % нефти. В зависимости от сроков хранения нефтешламов изменяется их фрак-ционныи состав и, соответственно плотность (от 885 до 988 кг/м) и вязкость (от 33,4 до 12497 мм/с при 200С) [1].
Необходимость проведения данных исследовании вызвана тем, что ранее общее содержание нефтепродуктов в рекультивированных в разные годы грунтах на участках бывших амбаров не определялось.
Восстановление жизненных процессов зависит от способностеи почвы перерабатывать органику (к таковои относятся углеводороды нефти) в безвредные для окружающеи среды легкоусвояемые продукты метаболизма. Места нефтяных разливов на многие годы остаются участками безжизненнои суши. И все же процессы разрушения и разложения нефтяных загрязнителеи в природе идут, и в основном за счет содержащихся в почве и воде микроорганизмов, обладающих способностью извлекать из углеводородов энергию, необходимую для строительства новых колонии и их жизнедеятельности. Природа создала мудрую экологичную систему, настроенную на самоочищение, которая, однако, не в состоянии противостоять темпам и масштабам интенсивного техногенного загрязнения -естественные концентрации полезных микроорганизмов в природе не могут быстро переработать масштабные и глубокие загрязнения.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ Объектом исследования явились почвы и грунты, образовавшиеся в промысловых условиях на предприятии АО «Матен Петролеум» загрязненные нефтью, устоичивыми нефтяными эмульсиями и нефтяными шламами. Это подвергшиеся рекультивации тех-ногрунты участков в местах бывших амбаров для слива буровых растворов и нефтянои эмульсии, очищенные цеолитно-микробиологическим методом в 20112014 годах на месторождении Кара-Арна
За время полевых экспедиционных работ на территории месторождения были проведены почвенные научные исследования по изучению экологического состояния почвенного покрова в условиях нефтяного загрязнения. В 2016 году было заложено 14 почвенных разрезов на рекультивированных в 2011-2014 г. участках (8) бывших амбаров, для сравнения на замазучен-ных грунтах этого же северного крыла месторождения (3), и один целинныи контрольныи разрез на зональнои бу-рои почве, дано их подробное описание. Всего проведен отбор 64 образцов почво-грунта, отбор проб грунтовых вод (12). В их числе сделан отбор почв для проведения лабораторных опытов с целинного разреза и с рекультиваци-онного участка 2011 года в юго-восточнои части месторождения. Почвенные разрезы, заложенные на территории месторождения Кара-Арна 2016 г.: участок рекультивации 2014 года: разрезы 5 и 6; участок рекультивации 2013 года- разрезы 1 и 4; участок рекультивации 2012 года - разрезы 2 и 3; участок рекультивации 2011 года - разрез 12. Целинныи разрез 13 был заложен на зональнои бурои солончаковои почве. На замазученных грунтах северного крыла месторождения, солончаке соровом обсыхающем -разрезы 9-11, прикопки.
Содержание нефтепродуктов в почве определялось по: «Методике вы-
полнения измерения массовои доли нефтепродуктов в пробах почв флуори-метрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». Спектрофото-метрическии метод основан на экстракции нефтепродуктов тетрахлори-дом углерода, дальнеишее определение проводилось в инфракраснои области спектра [2]. В качестве растворителя использовали четыреххлористьш углерод. Полосы поглощения четыреххло-ристого углерода компенсировали кю-ветои сравнения.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В последние годы повышенныи интерес вызывает использование цеолитов в биоремедиации нефтезагряз-неннои почвы. Природные цеолиты -перспективныи материал для решения многих технологических задач [3, 4]. Цеолитно-микробиологическая очистка почв и грунтов от загрязнении нефтью и НП не оказывает отрицательного воздеиствия на компоненты окру-жающеи среды, так как цеолит экологически чистыи, нетоксичныи материал. Из литературных данных [5, 6] следует, что в промышленности часто используют модифицированныи цеолит. Субстрат территории амбаров лишен растительности, т.к. техногрунты фито-токсичны для растительности. Факторами фитотоксичности выступают хлориды и сульфаты. Долевое участие этих солеи одинаково.
Впервые в 2011 году на территории месторождения Кара-Арна на зама-зученном участке подрядчиками Товарищество с ограниченнои ответственностью «Таза-Су» была применена технология очистки почвогрунта согласно патенту № 17975, от 15.11.2006, ТОО «Таза-Су» [7]. Формула примененного способа очистки почв и грунтов от нефтезагрязнении заключалась в следующем: обработка загрязненного участка биодекструктором нефтяных углеводородов, внесение разрыхляющего агента на основе навоза и введе-
ние азот- и фосфорсодержащих минеральных добавок, далее последующее увлажнение и фрезерование. Отличался тем, что в качестве биодеструктора использовали биомассу, представляющую собои комплекс природного цеолита с внедренными в структуру неф-теокисляющими микроороганизмами Pseudomonas sp., или Rhodoccus sp. (11 т биомассы на 1 га). В качестве минеральных добавок использовали минеральную селитру и нитроаммофос, которые вводили последовательно по 0,375 т на 1 га, а в качестве разрыхляющего агента использовали навоз в количестве 13 т на 1 га.
Примененныи способ описан также в патенте 2015 года «Способ биоло-гическои рекультивации почвы, загряз-неннои нефтью и нефтепродуктами». Согласно этои примененнои технологии при рекультивации нефтехимически загрязненных почвогрунтов применялись следующие дозы препаратов: цеолит 5-7,5 т/га; биопрепарат «Бакойл» - 75 кг/га; нитроаммофос -180 кг/га, биогумус (вермикомпост) -4-6 т/га [8]. Участки на месторождении очищались по даннои технологии в 2011-2014 годах.
Биомасса, представляющая комплекс природных цеолитов с нефтео-кисляющими микроорганизмами, позволяла значительно ускорить микробиологическую деструкцию углеводородов нефти и обеспечивала эффективную деградацию сложных нефтяных углеводородов, достичь высокои очистки почвы от загрязнении за короткое время.
Исследования проводились в основном на рекультивированных участках бывших нефтяных амбаров, содержащих до проведения рекультивации битумные коры с разливами пластовых жидкостеи (нефтяная эмульсия), буровых растворов и выявили изменения в профиле нефтехимически загрязненных почв.
На рисунках ниже приводятся данные по общему содержанию нефтепродуктов в расчетных слоях техно-грунтов рекультивированных участков, в целинном разрезе № 13, в замазучен-ных грунтах северного крыла месторождения и прикопках.
Исследования показали, что наибольшее загрязнение на территории месторождения выявлено в раио-нах расположения старых нефтяных скважин - это восточное крыло месторождения, почвы которого испытывают долговременное воздеиствие за период эксплуатации месторождения, также места старых разливов нефти, покрытые битумными корами и охватывающие большие площади, места расположения нефтяных амбаров. В северном крыле месторождения с меньшим периодом освоения высокии уровень загрязнения выявлен на зама-зученных грунтах, не подвергавшихся очистке от нефтепродуктов.
Анализ данных по содержанию нефтепродуктов (НП) в грунте разрезов на рекультивированных в разные годы (2011-2014 годах) участках (бывших нефтяных амбаров) показал, что проведенные мероприятия по рекультивации цеолитно-микробиологическим методом оказали положительныи эффект и содержание нефтепродуктов в замазучен-ных техногрунтах почти повсеместно резко сократилось (рисунок 1). Во всех разрезах содержание НП меньше уровня ПДК. Кроме грунта разреза № 3, где загрязнение сохранилось выше уровня ПДК в 8 и 4 раза: на глубине 10-30 -8559,28 и на глубине 30-50 - 4215,74 мг/кг. Грунт разреза 2 также загрязнен НП на уровне, приближенном к ПДК. На целинном разрезе в верхнем горизонте максимум - 207,55 мг/кг Рассмотрение миграции нефтепродуктов по расчетным слоям профиля показало снижение их содержания с глубиной максимум накопления приходится на верхние слои.
Рисунок 1 - Общее содержание нефтепродуктов в грунте разрезов на рекультива-ционных в 2011-2014 годах участках и целинном разрезе
Прошлогодние исследования на го, но в пределах 1 ПДК: до 738,5 мг/кг:
этом же участке также показали повы- максимальное значение также в верх-
шенное содержание в техногрунте раз- неи части профиля. Визуально здесь
реза 3 (участок рекультивации 2012 также отмечены признаки разложения
года) нефтепродуктов выше допустимо- и минерализации замазученных грун-
тов: темные остатки битумных кор на 3-й год последействия превратились в серые рассыпающиеся куски с рыхлои пластинчатои структурои распавшегося битума (рисунок 2).
Рисунок 2 - Кусок распавшегося битума на рекультивационном участке 2012 года
Поверхность техногрунта вспучена, имеются признаки выделения СО2.
Для сравнения с очищенными участками, были отобраны образцы с разрезов на замазученных, не рекультивированных грунтах также северного крыла месторождения. Выявлено, что общее содержание нефтепродуктов в расчетных слоях грунтов разрезов 911, заложенных на загрязненных нефтью грунтах в двух случаях (раз 9 и 10) превышает уровень ПДК в верхнем 0-10 см слое и составляет 7,1 и около 2-х уровнеи ПДК. В профиле бурои со-лончаковатои почвы разреза № 14, заложенного в восточнои долго эксплуа-тируемои части месторождения содержание нефтепродуктов в верхних слоях 331,5 мг/кг, что ниже уровня ПДК (рисунок 3).
Рисунок 3 - Содержание нефтепродуктов в расчетных слоях грунтов разрезов 911,14 на территории месторождения Кара-Арна, 2016 г.
На диаграмме рисунка 4 показано содержание нефтепродуктов в грунте прикопок, отобранных как в севернои, так и в восточнои, долго эксплуатируе-мои части месторождения. В грунте
всеи группы прикопок в севернои части (прикопки 2-5) выявлено загрязнение нефтепродуктами со значительным превышением уровня ПДК - до 53,75 ПДК.
Рисунок 4 - Содержание нефтепродуктов в грунте прикопок восточного и северного крыла месторождения Кара-Арна, 2016 год
Таким образом, загрязнение грунта нефтепродуктами выявлено в верхних горизонтах профиля разреза № 3 на участке, рекультивированном в 2012 году. Грунт разреза 2 на этом же участке также загрязнен НП на уровне, приближенном к ПДК.
Выявлено превышение уровня ПДК по содержанию НП в замазучен-ном грунте двух разрезов (9 и 10) до 7,1 ПДК и также в грунте прикопок северного крыла месторождения до 53 уровнеи ПДК.
Комплексныи нефтеэкологиче-скии мониторинг включает параметры, по которым отслеживается во времени изменение нефтяного загрязнения почвенных экосостем: концентрация нефти и нефтепродуктов в почве; состав загрязнителя; изменение площади загрязнения и глубины проникновения в почву; рН.
На основании анализа данных определения содержания нефтепродуктов в грунтах рекультивированных участков выявлена эффективность
проведеннои в разные годы рекультивации загрязненных нефтью техно-грунтов бывших амбаров. В результате проведенных работ по очистке нефтехимически загрязненных участков и примененнои технологии их рекультивации цеолитно-микробиологическим методом, грунты постепенно переходят в состояние с более безопасным уровнем загрязнения, при котором они способны уже к естественному самовосстановлению в исходные почвы. Тогда как по мнению большинства исследо-вателеи процесс самовосстановления среды, загрязненнои нефтепродуктами идет более 10-25 лет. Результаты исследовании показали эффективность примененнои технологии рекультивации нефтезагрязненных грунтов цео-литно-микробиологическим методом, значительно снижающеи уровень их загрязнения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Определение содержания нефтепродуктов в грунте рекультивированных в разные годы участков выявило
превышение уровня ПДК. Превышение уровня до 4,2-8,5 ПДК по содержанию нефтепродуктов выявлено в верхнем полу-метровом слое грунта разреза 3 на участке, рекультивированном в 2012 году.
Исследования выявили высокии уровень загрязнения замазученных грунтов 9 и 10 разрезов до 7,1 ПДК и до
53 уровнеи ПДК в грунтов прикопок северного крыла месторождения.
Исследования показали эффективность примененнои технологии рекультивации нефтезагрязненных грунтов цеолитно-микробиологическим методом, значительно снижающеи уровень их загрязнения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Фердман В.М. Комплексная технология утилизации нефтешламов и ликвидация нефтешламовых амбаров в промысловых условиях / автореф. канд. дис. - 2002. - 167 с.
2 Методика выполнения изменения массовои доли нефтепродуктов в пробах почв флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат - 02». Мет. № 03-03- 7. - Санкт-Петербург,1997. - 16 с.
3 Терещенко Н.Н., Лушников С.В., Бубина А.Б. Цеолиты и нефтяные загрязнения почвы // Энергия: Экономика, техника, экология. - 2007 - № 1. - С. 24-30.
4 Коновалова Е.В. Влияние цеолитов и фитомелиоранта на агроэкологиче-ские показатели нефтезагрязненных почв в приаридных условиях Забаикалья// Дисс. на соис. ученои степени кандидата с/х наук. - Улан-Удэ, 2009. - 142 с.
5 Челищев Н.Ф. Ионообменные своиства природных высококремнистых цеолитов. - М.: Наука, 1988. - 128 с.
6 Поляков В.Е. Тарасевич Ю.И. Медведев М.И. Ионообменная сорбция аммония и калия клиноптилолитом и разработка технологии их извлечения из сточных вод // Химия и технология воды. - 1979. - Т. 1, № 2. - С. 19-24.
7 Пат. 17975 Республика Казахстан 15.11. 2006 «Способ очистки почвогрун-та от загрязнении нефти и нефтепродуктов» / Идрисова УР.; заявитель и патентообладатель ТОО «Таза-Су», заявл. 15.11.2006; опубл. 15.02.2010, Бюл. - 2006. -№ 2. - 3 с.
8 Пат. 30176 Республика Казахстан 02.06.2014 «Способ биологическои рекультивации почвы, загрязненнои нефтью и нефтепродуктами» / Идрисова УР., Саданов А.К., Мусалдинова Т.Б., Идрисова Д.Ж., Айгкельдиева С.А., Ауэзова О.Н. заявитель и патентообладатель ТОО «Таза-Су», заявл. 02.06.2014; опубл. 15.07.2015, Бюл. - № 7. - 5 с.
REFERENCES
1 Ferdman V.M. Kompleksnaya tekhnologiya utilizatsii nefteshlamov i likvidatsiya nefteshlamovykh ambarov v promyslovykh usloviyakh / avtoref. kand. dis. - 2002. -167 s.
2 Metodika vypolneniya izmeneniya massovoy doli nefteproduktov v probakh pochv fluorimetricheskim metodom na analizatore zhidkosti «Flyuorat - 02». Met. № 03-03- 7. - Sankt-Peterburg,1997. - 16 s.
3 Tereshchenko N.N., Lushnikov S.V., Bubina A.B. Tseolity i neftyanye zagrya-zneniya pochvy // Energiya: Ekonomika, tekhnika, ekologiya. - 2007 - № 1. - S. 24-30.
4 Konovalova Ye.V. Vliyaniye tseolitov i fitomelioranta na agroekologicheskiye pokazateli neftezagryaznennykh pochv v priaridnykh usloviyakh Zabaykalya//Diss. na sois. uchenoy stepeni kandidata s/kh nauk. - Ulan-Ude, 2009. - 142 s.
5 Chelishchev N.F. Ionoobmennye svoystva prirodnykh vysokokremnistykh tseo-litov. - M.: Nauka, 1988. - 128 s.
6 Polyakov V.E. Tarasevich Yu.I. Medvedev M.I. Ionoobmennaya sorbtsiya ammoni-ya i kaliya klinoptilolitom i razrabotka tekhnologii ikh izvlecheniya iz stochnykh vod // Khimiya i tekhnologiya vody. - 1979. - T. 1, № 2. - S. 19-24.
7 Pat. 17975 Respublika Kazakhstan 15.11. 2006 «Sposob ochistki pochvogrunta ot zagryazneny nefti i nefteproduktov» / Idrisova U.R.; zayavitel i patentoobladatel TOO «Taza-Su», zayavl. 15.11.2006; opubl. 15.02.2010, Byul. - 2006. - № 2. - 3 s.
8 Pat. 30176 Respublika Kazakhstan 02.06.2014 «Sposob biologicheskoy rekulti-vatsii pochvy, zagryaznennoy neftyu i nefteproduktami» / Idrisova U.R., Sadanov A.K., Musaldinova T.B., Idrisova D.Zh., Aytkeldiyeva S.A., Auezova O.N. zayavitel i patentoobladatel TOO «Taza-Su», zayavl. 02.06.2014; opubl. 15.07.2015, Byul. - № 7. - 5 s.
TYËIH Томина Т.К.
КАРА-АРНА М¥НАЙ КЕН ОРНЫНЫН, БАЙЬ^Ы АМБАРЛАР АУМАFЫНДАFЫ РЕКУЛЬТИВАЦИЯЛАНFАН ГРУНТТАРДАFЫ М¥НАЙ 0Н1МДЕР1 9.О. Оспанов атындагы К,азак, топырацтану жэне агрохимия гылыми-зерттеу институты, 050060 Алматы, эл-Фараби дацгылы, 75 В, Цазацстан,
e-mail: tomina50@mail.ru
Эр алуан жылдары рекультивацияланган телiмдердегi мунай ешмдершщ мeлшерi, олардьщ грунт кескiнi бойынша орналасуы жэне олардьщ шектеулi жол берiлген концентрациядан асып тYскенi аныщталган. Аума;тыц солтYстiк ;анатындагы ластанган грунттар ШРК-дан 7,7 есе, жанама шуцк;ырларда ШРК-дан 53 есе арт;ан.
TyuiMdi свздер: мунаи, мунаи ешмдершщ топыра;тары концентрациясы, ластанган грунттар, топыра; пен грунттыц ластану дэрежей, ШРК-дан асып тYсуi.
SUMMARY Tomina T.K.
OIL PRODUCTS IN SOIL OF RECULTIVATIONS AREAS OF FORMER BARNS IN THE TERRITORY OF OIL FIELDS KARA-ARNA Kazakh Research Institute of Soil Science and Agrochemistry after U.U. Uspanov,
050060 Almaty, 75 Val-Farabi avenue, Kazakhstan, e-mail:tomina50@mail.ru
Maintenance of oil products is certain in recultivated soil on different years areas, their distribution in a profile on calculation layers, exceeding of level MPC. On territory of north wing of deposit in oily soil of two cuts exceeding is educed 7,1 MPC on maintenance oil products, in soil of прикопок to 53 levels of MPC.
Key words: oil, oil products, concentration of oil products in soil, muddy soils, degree of contamination of soils and soils, exceeding of level MPC.
