CC BY
62
ВЕСТНИК БЕЛОРУССКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ
АКАДЕМИИ № 2 2016
ЗЕМЛЕДЕЛИЕ, СЕЛЕКЦИЯ, РА СТЕНИЕВОДСТВО
УДК 502.55:553.98
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТАМИ, ПРЕПАРАТОМ «DESTROIL» А. С. ПАНАСЮГИН, А. Р. ЦЫГАНОВ
Белорусский национальный технический университет г. Минск, Беларусь, 220013, e-mail: [email protected]
Н. Д. ПАВЛОВСКИЙ
Гродненский медицинский университет г. Гродно, Беларусь, 230009
В. А. ЛОМОНОСОВ
Белорусский государственный университет г. Минск, Беларусь, 220030 (Поступила в редакцию 10.02.2016)
К источникам загрязнения следует отнести грузовые операции с нефтью, слив льяльных вод и бункеровка судов, крушения, береговые и промышленные стоки, добычу нефти, стоки рек. В этих случаях загрязнения носят залповый характер, при этом они могут быть большими по поражаемой площади и количеству поступившей в почву и водоемы нефти. Ликвидация последствий залповых выбросов нефти направлена на уменьшение вредных экологических воздействий, опасность которых хорошо известна. Помимо вышеупомянутых источников загрязнения почв, большой вклад в данный негативный процесс вносят заброшенные нефтехранилища, котельные, работавшие на мазуте и печном топливе и т.д. Использование химических реагентов привлекательно своей скоростью и технологической простотой, однако сложности возникают с дальнейшей утилизацией полученного в результате обезвреживания продукта. Более перспективной технологией является удаление нефтепродуктов биологическими методами, поскольку большинство биодеструкторов нетоксично для человека, теплокровных животных, птиц, гидробионтов и окружающей среды, а также способствуют увеличению плодородия почвы за счет экологически нейтральных продуктов распада углеводородов и биомассы микробной культуры. В работе изучена эффективность применения препарата «DESTROIL» в процессе рекультивации почв, загрязненных нефтепродуктами. Показано, что содержание нефтяных загрязнений составляло 3-670 ПДК. Установлено, что обработка препаратом позволила снизить уровень загрязнения до 0,2-6,38 ПДК.
Ключевые слова: почвы, эффективность рекультивации, нефтепродукты, загрязненность.
Sources of pollution should include cargo operations with oil, bilge water drain and ship bunkering, wreck, shore and industrial effluents, oil extraction, river runoff. In these cases, pollution is salvo and can be great according to the affected area and the amount of oil entering soil and water. Liquidation of consequences of salvo oil spills is aimed at reducing harmful environmental impacts, the danger of which is well-known. In addition to the above sources of soil pollution, major contribution to this negative process is made by abandoned oil tanks, boilers, working on heavy fuel oil and heating oil, etc. The use of chemicals is attractive for its speed and simplicity of the process, however, difficulties arise with the further utilization of the resulting neutralization product. A more promising technology is the removal of petroleum products by biological methods, since most bio-destroyers are non-toxic to humans, warm-blooded animals, birds, aquatic organisms and the environment, as well as help to increase soil fertility through environmentally neutral products of decay of hydrocarbons and biomass of the microbial culture. The paper studied the effectiveness of application ofpreparation Destroil in the process of reclamation of soils contaminated by petroleum products. It was shown that the content of oil pollution was 3-670 MPC. We have established that application of the preparation has reduced the level ofpollution to 0.2-6.38 MPC.
Keywords: soil, effectiveness of reclamation, petroleum products, pollution.
Введение
Оценивая загрязнение нефтепродуктами, исследователи считают, что ежегодно в окружающую среду из различных источников попадает 5-10 млн. тонн нефтепродуктов.
К источникам загрязнения следует отнести грузовые операции с нефтью, слив льяльных вод и бункеровка судов, крушения, береговые и промышленные стоки, добыча нефти, стоки рек. В этих случаях загрязнения носят залповый характер, при этом они могут быть большими по поражаемой площади и количеству поступившей в почву и водоемы нефти [1-3]. Ликвидация последствий залповых выбросов нефти направлена на уменьшение вредных экологических воздействий, опасность которых хорошо известна. Помимо вышеупомянутых источников загрязнения почв большой вклад в данный негативный процесс вносят заброшенные нефтехранилища, котельные, работавшие на мазуте и печном топливе и т. д. [4]. Не все нефтепродукты можно собрать и использовать. Наиболее распространенными методами обезвреживания нефтезагрязненных грунтов являются: биологический (применение биодеструкторов) и химический (применение химических реагентов).
Использование химических реагентов привлекательно своей скоростью и технологической простотой, однако сложности возникают с дальнейшей утилизацией полученного в результате обезвреживания продукта. Более перспективной технологией является удаление нефтепродуктов биологическими методами, поскольку большинство биодеструкторов нетоксично для человека, теплокровных животных, птиц, гид-
робионтов и окружающей среды, а также способствуют увеличению плодородия почвы за счет экологически нейтральных продуктов распада углеводородов и биомассы микробной культуры [5].
Целью данной работы было проведение исследований по определению эффективности нейтрализации нефтепродуктов в грунтах биологическим препаратом «Дестроил» (далее препарат).
Основная часть
Данная работа включала несколько этапов: 1) оценка степени загрязненности нефтепродуктами выбранного участка с учетом его геологических особенностей; 2) обработка препаратом; 3) проведение контрольных замеров на содержание остаточных нефтепродуктов.
В качестве объекта исследования по эффективности очистки почв и грунтов был выбран участок на месте бывшего мазутного хозяйства котельной «Довск-1». В геоморфологическом отношении объект расположен в поле развития флювиогляциальной полого-волнистой равнины с абсолютными высотами 150-170 м местами слабо всхолмленной (высота холмов 20-40 м), изрезанной густой сетью ручьев и осушительных канав. В 12 км к западу протекает р. Днепр, являющаяся основной водной артерией региона, а площадка находится на водораздельном плато между реками Днепр и Сож, в направлении к которым осуществляется региональный подземный и поверхностный стоки.
Площадка мазутного хозяйства котельной «Довск-1» расположена в пределах водораздельного плато, где на водноледниковых элювиальных песках сформировались дерново-подзолистые песчаные почвы. В процессе строительства и длительной эксплуатации площадки почвы вместе с грунтами претерпели значительные техногенные изменения: нарушены в связи с возведением фундаментов, строительством установки оборудования, перемещением и удалением почвогрунтов, загрязнены нефтепродуктами в процессе эксплуатации оборудования, проливов и пр.
Для реализации задачи по изучению эффективности нейтрализации нефтепродуктов на начальном этапе было принято решение смоделировать процесс: согласно инструкции к препарату приготовить на водопроводной воде растворы с известным количественным и качественным составом нефтепродуктов в пробе, затем ввести расчетное количество препарата с азотно-фосфорной подкормкой (амо-фос). На основании полученных предварительных результатов и оценки усредненного уровня загрязнения нефтепродуктами обследованной площадки были определены дозы препарата и амофоса. Обработку почвогрунтов производили из расчета 5 кг препарата ВБ8ТЯ01Ь и 3 кг азотных удобрений на гектар исходя из того, что глубина проникновения нефтепродуктов в может достигать 50 см.
Исследования почвогрунтов проводились исходя из уровня и характера техногенной нагрузки на площадку и условий землепользования [6]. Пробы почв отбирались по квадратной сетке 5^5 м - одна проба на 25 м2, а также опробовались грунты из трех шурфов глубиной 0,6-1 м с шагом отбора проб по разрезу 0,2 м. Кроме того, отобраны 2 пробы за пределами площадки в 15-50 м. Всего отобрано 32 пробы почвогрунтов. Количество нефтепродуктов, содержащихся в образцах, определяли флуори-метрическим методом на анализаторе «ФЛЮОРАТ® -02» по методике [7].
Согласно существующему законодательству Республики Беларусь [8], установлены предельно допустимые концентрации нефтепродуктов для различных категорий земель (табл. 1).
Таблица 1. Предельно допустимые концентрации нефтепродуктов в землях (включая почвы) для различных
категорий земель
№ п/п Категории земель Нормативы предельно допустимых концентраций нефтепродуктов в землях (включая почвы), мг/кг
1. Земли сельскохозяйственного назначения 50
2. Земли населенных пунктов, садоводческих товариществ, дачных кооперативов 100
3. Земли промышленности, транспорта, связи, энергетики, обороны и иного назначения 500
4. земли природоохранного, оздоровительного, рекреационного, историко-культурного назначения 50
5. Земли лесного фонда 50
6. Земли водного фонда 50
7. Земли запаса 50
Анализ показал, что содержание нефтепродуктов в пробах почвогрунтов на территории площадки колеблются от 144,18 до 39782,4 мг/кг. В целом превышения составляют 2,5-795,6 ПДК. Для большей информативности нами был использован коэффициент концентрации Кс, который определялся отношением фактического содержания нефтепродуктов к ПДК.
Согласно [6], вся территория площадки по загрязнению почвогрунтов нефтепродуктами попадает в категорию земель 2-го уровня загрязнения. По площади распределение концентраций весьма неравномерное. Согласно данным санитарных служб, после закрытия в 2000 г. мазутного хозяйства котельной до момента обработки в 2010 г. снижение содержания нефтепродуктов составило естественным путем не более 10-14 %. После обработки почвы препаратом, исходя из среднего уровня загрязнений, проведены промежуточные контрольные замеры на содержание нефтепродуктов. Первые контрольные пробы были отобраны через десять дней. Повторные через 80 дней целью установления динамики изменения содержания нефтепродуктов и проверки эффективности действия препарата. Результаты испытаний приведены в табл. 2. При первых контрольных замерах (через 10 дней после рекультивации) анализы показали снижение содержание нефтепродуктов в обработанных почвах по сравнению с исходными на 16,6-40,2 %. Повторные промежуточные контрольные замеры (через 80 дней после рекультивации) показали снижение содержаний нефтепродуктов в обработанных почвах по сравнению с исходными пробами на 38,2-82,3 %, в среднем на 66,2 %. Это свидетельствует о эффективности препарата «Дестройл» при работе в естественных температурных условиях.
№ пробы Содержание нефтепродуктов, мг/кг КСпер./К Скон. 1 /КСкон.2 Динамика изменения содержания, %
первичное конт. 1 конт. 2 конт. 1 конт.2
1 511,68 (8) 305,2 276,1 10,2/6,1/5,5 -40,2 -46,0
2 2526,7 (1) 1884,2 842,8 50,2/37,7/16,8 -25,3 -66,6
3 604,46(5) 498,2 369,6 12,1/9,8/7,4 - 19,8 -38,2
4 1590,4(13) 1324,8 282,0 31, 8 /26,5 /5,6 - 16,6 -82,3
Ср-25,4 Ср-66,2
Поскольку первая обработка площадки производилась в неблагоприятных погодных условиях в осенний период при температуре почв 5-8 0С, а оптимальные условия его применения 20-28 0С для более полной оценки эффективности работы было принято решение о повторной обработке в летний период. Отбор проб производился через 20 суток после обработки. Полученные результаты приведены в таблице 3.
Таблица 3. Результаты анализа проб почвы на содержание нефтепродуктов осень 2010 г.-лето 2011 г.
№ пробы 2010 г. (осень) 2011 г. повторная обработка (лето) Коч, раз 8оч,%
исходная концентрация нефтепродуктов, мг/кг Кс концентрация нефтепродуктов, мг/кг Кс
1 2526,7 50,53 93,5 1,87 27,0 -96,3
2 342,38 6,85 42,1 0,842 8,1 -87,7
3 1703,52 34,07 52,4 1,048 32,5 -96,9
4 349,1 6,98 38,8 0,776 8,99 -88,9
5 604,46 12,09 67,16 1,34 9,0 -88,9
6 353,98 7,08 39,3 0,786 9,0 -88,8
7 11951 239,02 71,1 1,422 168,0 -99,4
8 511,68 10,23 56,8 1,136 9,0 -88,9
9 498,45 9,97 55,4 1,108 9,0 -88,8
10 1723,8 34,48 64,8 1,296 26,6 -96,2
11 175,98 3,52 58,7 1,174 2,99 -66,6
12 553,28 11,07 70,3 1,406 7,87 -87,3
13 1590,4 31,81 62,6 1,252 25,4 -96,1
14 281,97 5,64 43,5 0,87 6,5 -84,6
15 547,3 10,95 50,8 1,016 10,8 -90,7
16 5736,96 114,74 114 2,28 50,3 -98,0
17 1124,86 22,50 61,2 1,224 18,4 -94,6
18 124,94 2,50 41,6 0,832 3,00 -66,7
19 208,84 4,18 69,6 1,392 3,0 -66,7
20 28,54 0,57 9,51 0,19 3,0 -66,68
21 144,18 2,88 48,06 0,96 3,0 -66,6
22 187,37 3,75 62,4 1,248 3,0 -66,7
23 36032,8 720,66 210 4,2 171,6 -99,4
24 39782,4 795,65 132 2,64 301,4 -99,7
25 33796 675,92 126,5 2,53 267,2 -99,6
26 33862,5 677,25 107 2,14 316,5 -99,7
27 25249,2 504,98 319 6,38 79,1 -98,7
28 150,66 3,01 50,22 1,00 3,01 -66,6
29 132,9 2,66 44,3 0,886 3,0 -66,7
30 5325,84 106,52 177,2 3,544 30,0 -96,7
31 2038,96 40,78 90,2 1,804 22,6 -95,6
32 269,98 5,40 59,3 1,186 27,0 -78,6
Как видно из данных, представленных в табл. 3, после повторной обработки загрязненной площадки препаратом заметно значительное снижение нефтяных загрязнений в пробах. Для оценки эффективности работы препарата в таблице приведено два показателя: 1 - коэффициэнт очистки (Коч), характеризующий относительное уменьшение содержания нефтепродуктов в почвогрунтах в количество раз по отношению к уровню исходного загрязнения и 2 - степень очистки (8оч) - показатель, соответствующий абсолютному снижению нефтяных загрязнений в масс, %. Так, исходя из данных таблицы видно, что исходя из начального уровня загрязнений, Коч составил 3-316 раз, а абсолютное снижение содержание нефтепродуктов 66,6-99,7 %.
Заключение
Таким образом, по результатам проведенных испытаний препарата «ВБ8ТЯ01Ь» можно сделать вывод о том, что данный препарат может эффективно нейтрализовать нефтепродукты в почвах.
Применение препарата позволяет ускорить процесс естественной регенерации загрязненных земель до 3-8-ми месяцев со снижением содержания в 3-316 раз и удалением 66,6-99,7 % нефтепродуктов, находящихся грунте.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гольдберг В. М. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия / В. М. Гольдберг [и др.]. - М., 2001. - 125 с.
2. Методика 0212.4-97 «Временная методика определения размера экономического ущерба, причиненного загрязнением, деградацией и нарушением земель». - Режим доступа: http://bankzakonov.com/republic_pravo_by_2010/blocka3/rtf-t9r2x0/index.htm.
3. ГОСТ 12.1.007-76. «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности». - М., 1977. - 4 с.
4. Бачурин Б. А. Особенности нефтезагрязнения природных геосистем Западной Сибири / Б. А. Бачурин, Л. М. Авер-бух, Т. А. Одинцова // Горные науки на рубеже 21 века: матер. Междунар. конф. - Екатеринбург, 1998. - С. 400-408.
5. МУ 2399-81 «Методические указания к постановке исследований для обоснования предельно допустимых концентраций гидролитических ферментных препаратов микробиологического синтеза в воздухе рабочей зоны». - Минск, 2014.
6. Инструкция 2.1.7.11-12-5-2004 «Гигиеническая оценка почвы населенных мест». - Минск, 2009. - 30 с.
7. М 03-03-2012 «Определение нефтепродуктов в почве».
