CC BY
172
АСТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
№ 2 (24) 2013. с 98-102. Научные сообщения
УДК 504.064.4
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛОВ ПРИРОДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Владимир Федорович Желтобрюхов Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Волгоградский государственный технический
университет”
Василий Михайлович Осипов Муниципальное казенное предприятие “Дорожное ремонтно-строительное управление № 1” г. Волгограда
Наталья Владимировна Колодницкая ВРОНО “Экологическая академия” [email protected]
Владимир Николаевич Стяжин Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования “Волгоградский государственный технический университет”
Андрей Викторович Карпов Общество с ограниченной ответственностью “ЛУКойл-Волгограднефтепереработка”
Полигон, земля, нефтепродукты, биопрепарат, вермикулит, перлит, восстановление земли, регрессионный анализ данных.
В статье представлены результаты восстановления нефтезагрязненных земель разработанными препаратами на основе вермикулита и перлита. Проведен мониторинг экологического состояния земель территории размещения полигона твердых промышленных отходов. Получены параметры регрессии биоремедиации нарушенных земель, построены математические модели рекультивационных процессов. Препарат на основе вермикулита проявил себя как хороший ремедиант при осуществлении восстановительных работ, проводимых на территории размещения полигона ТПО.
REMEDIATION OF THE OIL-POLLUTED LANDS WITH APPLICATION OF PREPARATIONS ON THE BASIS OF MINERALS OF THE NATURAL ORIGIN
Vladimir Fedorovich Zheltobryukhov, Vasily Mikhailovich Osipov,
Natal’ya Vladimirovna Kolodnitskaya, Vladimir Nikolaevich Styazhin, Andrey
Viktorovich Karpov Federal state budget educational establishment of higher professional education “Volgograd state technical university”
Municipal state enterprise "Road repair and construction management № 1”, Volgograd Volgograd regional social scientific organization "Ecological academy”,
Limited liability company "LUKOIL-Volgogradneftepererabotka" [email protected]
range, earth, oil products, biological product, vermiculite, perlite, earth restoration, regression analysis of data.
Results of restoration of the oil-polluted lands are presented in article by the developed preparations on the basis of vermiculite and perlite. Monitoring of an ecological condition of lands of the territory of placement of the range of solid industrial wastes is carried out. Parameters of regression of bioremediation of the broken lands are received, mathematical models of rekultivatsionny processes are constructed. The preparation on the basis of vermiculite proved as a good remediant at implementation of the recovery work which is carried out in the territory ofplacement of the range of solid industrial wastes.
В СССР в конце 50-х годов XX века зародилось новое научно-практическое направление в области охраны окружающей среды - рекультивация нарушенных земель. К настоящему времени разработаны и реализованы работы по рекультивации нарушенных земель по следующим направлениям:
- рекультивация загрязненных земель: химическое загрязнение почвы;
рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами; рекультивация земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами; рекультивация земель, загрязненных пестицидами;
- рекультивация нарушенных земель свалками;
- рекультивация и обустройство полигонов ТБО;
- рекультивация земель, нарушенных при подземных горных работах;
- рекультивация земель, нарушенных при строительстве и эксплуатации линейных сооружений (А.И. Голованов, Ф.М. Зимин, В.И. Сметанин и др., 2009 г.) [1].
Известны технологии восстановления почв: биологические технологии, физико-химические технологии, термические технологии (Д.Ю. Ступин, 2009 г.), каждая из которых существует изолировано от другой и не является универсальной. В связи с этим нами была разработана и апробирована технология ремедиации техногенно-нарушенных земель, позволяющая осуществлять детоксикацию нефтезагрязненных почв, улучшать их физико-химические, биологические свойства [12].
Рекультивация земель, загрязненных нефтепродуктами, территории размещения полигона твердых промышленных отходов осуществлялась по методу in situ (на месте), содержание нефтепродуктов в которых соответствует 2 -ому уровню загрязнения земель (низкий), но превышает ПДК вещества в почве [5, 6, 11].
В таблицах 1 и 2 представлены результаты физико-химических анализов проб почвы контрольной зоны и территории размещения полигона твердых промышленных отходов в течение проводимых исследований.
Таблица 1
Результаты физико-химического анализа проб почвы контрольной зоны
Сутки pH Влажность, % Концентрация нефтепродуктов в почве, мг/кг
усредненные значения
0 8,6 1,1 208,3
1 - - 187
24 8,2 1,1 189
Таблица 2
Результаты процесса биоремедиации земель, загрязненных нефтепродуктами, территории размещения
полигона твердых промышленных отходов
Препарат Сутки Концентрация нефтепродуктов в почве, мг/кг pH Влажность, %
(усредненные значения)
на основе вермикулита 0 1559,3 8,3 1,06
1 802 - -
6 496
12 172,6
18 68,6
24 57,3 8,1 1,03
на основе перлита 0 1559,3 8,3 1,06
1 880 - -
6 498,3
12 252
18 129,3
24 106,3 8,19 1,04
Проанализировав экспериментальные данные процесса биоремедиации нефтезагрязненных земель территории размещения полигона ТПО [8, 9], на которой применялись препараты на основе вермикулита и перлита, мы выбрали в качестве функции, аппроксимирующей изменение концентрации нефтепродуктов в почве по времени функцию 1:
с(0 = ——, (1)
1 + b-t
где a и b - коэффициенты регрессии, которые далее были получены в Mathcad с использованием функции genfit.
Предложенная функция (1) достаточно хорошо коррелирует со всеми данными -коэффициент корреляции R > 0,98 . В таблице 3 представлены значения найденных параметров для территории размещения полигона ТПО, где применялись препараты на основе природных минералов [2, 10].
Таблица 3
Параметры регрессии для процесса биоремедиации нефтезагрязненных земель территории размещения
полигона ТПО
Препарат a b R
на основе вермикулита 1528 0,677 0,98
на основе перлита 1528 0,677 0,99
Параметр а непосредственно связан с начальной концентрацией нефтепродуктов в почве, а параметр Ь характеризует скорость биоремедиации земель [7].
Рекультивационные работы проводились в трех зонах: территория размещения комплекса очистных сооружений, территория размещения санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и территория размещения полигона ТПО [3].
Отметим некоторую особенность: наибольшая скорость биоремедиации
наблюдается на территории размещения полигона ТПО, где начальная загрязненность больше, чем на территории размещения СЗЗ, но гораздо меньше, чем на территории размещения комплекса очистных сооружений. Этот факт можно объяснить существованием наиболее оптимальных экологических условий в педосфере территории размещения полигона ТПО для нефтеокисляющих микроорганизмов, присутствующих в разработанных препаратах. Согласно закону оптимума на данной территории степень благоприятности экологического фактора достигает максимума.
На рисунке 1 представлены результаты измерений и аппроксимирующие функции
(2, 3).
&
и
^ п
8 г
к в
о
&
і, сутки
Рис. 1. Влияние препаратов на концентрацию нефтепродуктов в почве территории размещения полигона ТПО (сплошная линия - препарат на основе вермикулита,
точки - препарат на основе перлита)
с(0 =--------------, (2) с(0 =--------------, (3)
1 + 0,667-Г 1 + 0,667-Г
На территории размещения полигона ТПО мы получили полное совпадение функций (рисунок 1), описывающих изменение концентрации нефтепродуктов в почве и при использовании препарата на основе вермикулита, и на основе перлита, что следует из равенства соответствующих коэффициентов (см. таблицу 3).
Экспериментальные данные свидетельствуют о большей эффективности препарата на основе вермикулита, применяемого при осуществлении рекультивации нарушенных земель [4]. Однако скорости процессов биоремедиации нефтезагрязненных земель совпадают на участках, где применялись два вида препарата. Разницу лишь составляют коэффициенты корреляции результатов опытно-промышленных исследований и их теоретической обработки.
Литература
1. Голованов А.И., Зимин Ф.М., Сметанин В.И. Рекультивация нарушенных земель. - М.: Колос, 2009. - 325 с.
2. Желтобрюхов В.Ф. Оценка и прогнозирование экореабилитации городских почв на основе метода регрессионного и корреляционного анализов / В.Ф. Желтобрюхов, Г.К. Лобачева, Н.В. Колодницкая, В.Н. Стяжин, И.А. Полозова // Экология урбанизированных территорий. - 2012. - № 3. - С. 93-98.
3. Желтобрюхов В.Ф. Регрессионная модель эффективности техногенных барьеров на основе природных материалов (территория размещения комплекса очистных сооружений) / В.Ф. Желтобрюхов,
В.М. Осипов, В.Н. Стяжин, Н.В. Колодницкая, А.В. Карпов // Экология России: на пути к инновациям. -2013. - № 7. - С. 197-202.
4. Желтобрюхов В.Ф. Создание искусственного биогеохимического барьера для защиты урбоэкосистемы / В.Ф. Желтобрюхов, Н.В. Колодницкая, В.Н. Стяжин, Г.К. Лобачева, И.А. Полозова // Экологические системы и приборы. - 2012. - № 6. - C. 28-35.
5. Колодницкая Н.В. Использование экологически безопасного препарата для усиления мер по восстановлению загрязненных почв / Н.В. Колодницкая // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. - 2011. - № 2. - С. 132-138.
6. Колодницкая Н.В. Новая технология биологической очистки загрязненной почвы - усиленное биовосстановление на месте (in situ) препаратом на основе природного сорбента / Н.В. Колодницкая, Г.К. Лобачева // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2010. - № 6. - С. 190-194.
7. Колодницкая Н.В. Применение биотехнологии для очистки загрязненных почв / Г.К. Лобачева, Н.В. Колодницкая, В.Ф. Желтобрюхов, В.М. Осипов, И.Ж. Гучанова, А.И. Гучанова // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 10: Инновационная деятельность. - 2011. - № 5. - С. 134-140.
8. Колодницкая Н.В. Способ создания биохимических барьеров путем рекультивации земель, загрязненных продуктами нефтепереработки / Г.К. Лобачева, А.В. Карпов, О.А. Макаров, И.Ж. Гучанова, А.И. Филиппова, Н.В. Колодницкая // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 10: Инновационная деятельность. 2012. № 6. С. 119-133.
9. Колодницкая Н.В. Экологическая оценка состояния почвенного покрова на территории размещения комплекса очистных сооружений Волгоградского нефтеперерабатывающего завода / А.С. Овчинников, А.В. Карпов, Г.К. Лобачева, О.А. Макаров, В.Ф. Желтобрюхов, В.М. Осипов, Н.В. Колодницкая // Экология России: на пути к инновациям. - 2012. - № 6. - С. 164-166.
10. Околелова А.А. Оценка продуктивности почв с помощью регрессионного анализа / А.А. Околелова, В.Н. Стяжин, А.С. Касьянова // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 3 (ч. 2). - C. 328-332.
11. Препарат для биологической очистки почвы, загрязненной хлорорганическими веществами, свойственными выбросам химического предприятия / А.М. Салдаев, Г.К. Лобачева, Н.В. Колодницкая, В.М. Осипов. Патент на изобретение RUS 2442668 01.06.2010.
12. Ступин Д.Ю. Загрязнение почв и новейшие технологии их восстановления. - СПб.: Лань, 2009. -
432 с.
