CC BY
88
Оценка состояния и биологическая рекультивация нефтезагрязненных почв
Чукпарова А. У.
В Казахстане наряду с добычей и транспортировкой нефти и газа отмечается тенденция усовершенствования и дальнейшего развития нефтехимической промышленности. За счет роста объемов добычи углеводородного сырья, так и вследствие несоблюдения технических регламентов ее добычи, переработки и транспортировки происходит комплексное загрязнение воздуха, воды и почвы. На нефтяных промыслах Казахстана основное воздействие нефти испытывает верхняя часть почвенного профиля и наземные органы растений. При попадании нефти и нефтепродуктов в почву происходят глубокие и часто необратимые изменения морфологических, физико-химических, микробиологических свойств почвенного покрова, что приводит к частичной, а, зачастую, к полной потере плодородия загрязненными почвами. На замазученных землях происходит дефляция, засоление почв, образуются соры, развивается процесс опустынивания [1, 2].
Кроме этого для Западно-Казахстанского нефтеносного региона, характерна аридность климата, засоленность территории и минимальное количество осадков, вследствие чего экосистемы характеризуются высокой уязвимостью и низким потенциалом самовосстановления. Загрязнение и без того скудного почвенного слоя нефтью и нефтепродуктами приводит к деградации почв и практически полностью исключает процесс их самоочищения и самовосстановления. в связи с этим биоремедиация нефтезагрязненных почв приобретает особую значимость. Этот метод является наиболее щадящим в отношении сохранения биоразнообразия и обеспечения устойчивости очищаемых биоценозов. Применение высокоэффективных штаммов нефтеокисляющих микроорганизмов, выделенных из загрязненных природных объектов позволяет сократить сроки восстановления почв. Целью настоящей работы являлось оценить состояние и эффективность применения биологической рекультивации нефтезагрязненных почв на месторождении Косшагыл Атырауской области.
Материалы и методы исследования
Объектами исследования являлись: почва на экспериментальном участке на территории месторождения Косшагыл. Нефть с месторождения Косшагыл, малосернистая 0,05-0,46%, содержит 0,22-1,87% парафина; смолы—6,5%; асфальтенов—0,27%, плотность нефти — 827-927 кг/м3; вязкость (при 20°С) 244 сст. Консорциум микроорганизмов, состоящий из штаммов микроорганизмов Bacillus aquimaris AE1, Bacillus firmus AE2, Bacilluspolymyxa AE3, Bacillus thuringiensis AE4.
Отбор почвенных образцов проводили методом «конверта», в каждой из пяти точек участка был взят образец почвы. Образцы почвы смешивали, отбирали средний образец, маркировали и передавали в лабораторию.
Определение агрохимических показателей почвы проводили общепринятыми методами [4].
Определение в почве концентрации тяжелых металлов (Pb, Zn, Cu) проводили методом атомной
абсорбции на атомно-абсорбционном спектрометре AAnalyst 800 «Perkin Elmer» (США).
Анализ содержания нефти в почве определяли флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02».
Результаты и их обсуждени
На месторождении Косшагыл Атырауской области, расположенный в 20 км к юго-западу от г. Кульсары, в юго-восточной прибортовой зоне Прикаспийской впадины на участке в 0,5 га был заложен экспериментальный участок. Месторождение Косшагыл открыто в 1926 году, находится в разработке с 1935 года. Наибольшее распространение в пределах экспериментального участка имеют соровые солончаки, очень сильно загрязненные нефтью и пластовыми водами. Растительность отсутствует. На поверхности наблюдается тонкая солевая корка. Содержание солей в почве около 4%. На территории экспериментального участка были заложены 2 почвенных разреза.
Разрез 1. Солончак соровый, загрязненный нефтью. Растительность отсутствует. На поверхности почв имеется тонкая корка солей. Глубина залегания грунтовых вод отмечена на 65-75 см. Глубина разреза 80 см. Вскипание от HCI — с поверхности; карбонаты — видимые отсутствуют. 0-3 см слой соленой корки.
3-16 см замазученный слой, пропитан нефтью, грязновато-темно-бурый, увлажненный, уплотненный, тяжелосуглинистый, опесчаненный, переход в следующий горизонт резкий. 16-28 см песок светло-бурый, зернистый с прослойками суглинистых почв, увлажненный. 28-46 см темно-коричневый, уплотненный, влажный слой с наличием полуразложившейся нефти. 46-65 см глина серо-грязноватая. 65-75 см песок зернистый, желтый, просачивается вода.
Разрез 2. Солончак соровый. Минерализованная грунтовая вода установилась на глубине 73-82 см. Глубина разреза — 85 см; вскипание от HCI — с поверхности; карбонаты — видимые отсутствуют; наблюдается наличие битуминозных корок. 0-3 см грязновато-темно-бурый, увлажненный, солевая корочка, слой насыщен солями, суглинистый. 3-25 см слоистый от темно-коричневого до почти черного — нефтяной, влажный, слабо уплотненный. 25-41 см песок грязновато-темно-бурый, слоистый. 41-73 см сизовато-темно-серый, мокрый, уплотненный, творожистый, глинистый. 73-82 см песок зернистый, просачивается вода.
Близкое залегание минерализованных грунтовых вод обеспечивает постоянную капиллярную связь с поверхностными горизонтами солончаков и высокое засоление профиля. Вследствие этого нижние горизонты солончаков имеют следы оглеения в виде
Биологические
сизоватых, иссиня-черных и зеленоватых тонов — результат периодической смены окислительных процессов восстановительными. Очень высокое засоление и плохие физико-химические свойства солончаков соровых исключают возможность произрастания на них даже самых солевыносливых растений. Нами проведена сравнительная оценка характеристик не загрязненной нефтью почвы и почвы с экспериментального участка. Почва, взятая с незагрязненного участка по механическому составу представляет собой песок, рН 7,4, содержание гумуса 0,68%. Тогда как, почва, загрязненная нефтью, по механическому составу — средний суглинок, рН 6,8, содержание гумуса — 1,9%, наблюдается увеличение содержания подвижного фосфора и кальция и снижение содержания магния. Тип засоления почвы хлоридно-сульфатный. Во всех пробах карбонаты не обнаружены, содержание кальция и магния, тяжелых металлов (Pb, Zn, Cu) не превышало ПДК.
Для оценки содержания нефти в почве экспериментального участка флуориметрическим методом нами было отобрано 3 почвенные пробы, для сравнения отбирали почву с незагрязненного участка. Содержание нефти в почве экспериментального участка составило 130,61 г/кг, что характеризует почву как сильнозагрязненную. в незагрязненной нефтью почве содержание нефти составило 0,013 г/кг почвы. Территория экспериментального участка разделена нами на делянки размером 15х20 м, каждая делянка была дважды вспахана для улучшения аэрации почвы. Контролем служил участок без внесения биопрепарата. На остальных делянках почву подвергали трехкратному рыхлению с помощью культиватора, затем вносили органо-минеральные удобрения. После внесения органо-минеральных удобрений нами был проведен отбор почвенных образцов для определения изменения содержания нефти в почве. Проведение на участке агротехнических мероприятий и внесение органо-минеральных удобрений снизило содержание нефти в почве на 7-11%. Далее в подготовленную почву экспериментальных делянок был внесен пастообразный биопрепарат, наработанный на основе консорциума из 4 штаммов микроорганизмов Bacillus aquimaris AE1, Bacillus firmus AE2, Bacillus polymyxa AE3, Bacillus thuringiensis AE4. Титр клеток во вносимом препарате составил 109 КОЕ/мл. После однократного внесения в нефтезагрязненную почву пастообразного биопрепарат содержание нефти в почве снизилось на 55%, тогда как в контрольном варианте снижение нефти отмечено на 13%. Вследствие высокой степени загрязнения почвы через 2 месяца пастообразный биопрепарат был повторно внесен. Анализ содержания нефти после двукратного внесения биопрепарата показал снижение ее содержания в почве на 84%, тогда как в контрольном варианте без внесения биопрепарата — на 13,9%.
Таким образом, комплексное применение агро-
мелиоративных мероприятий, включая вспашку почвы для улучшения аэрации, внесение органо-минеральных удобрений для улучшения условий роста микроорганизмов и внесение высоких концентраций пастообразного биопрепарата на основе консорциума микроорганизмов позволило снизить содержание нефти в сильнозагряз-ненной почве экспериментального участка на месторождении Косшагыл до 84%.
Список использованных источников
1. Диаров М.Д., Гилажов Е.Г., Димеева Л.А. Экология и нефтегазовый комплекс. — Алматы: Талым, 2003. — 340 с.
2. Сапаров А.С., Фаизов К.Ш., Асанбаев И.К. Почвенно-экологическое состояние Прикаспийского нефтегазового региона и пути их улучшения. -Алматы, 2006. — 148 с.
3. Фаизов К.Ш. Почвы Казахской ССР Гурьевская область. — Алма-Ата: Академия наук Казахской ССР. Институт почвоведения. — Вып. 13. — 1970. — С. 176.
4. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. — М., 1970. — 487 с.
Информация об авторе
• Чукпарова А. У. // кандидат биологических наук, РГП «Государственная вневедомственная экспертиза проектов» АДС ЖКХ, г Астана.
Всероссийский журнал научных публикаций, апрель 2011
25
