Оглавление

• Введение 2
• Основные методы ликвидации нефтяных загрязнений почв 4
• Описание ситуации аварии на нефтехранилище Кузбасса 8
• Меры по экологической реабилитации и особенность рекультивационных работы 11
• Изоляция района разлива нефтепродуктов 13
• Сбор нефтепродуктов 15
• Очистка почвогрунтов в районе разлива нефтепродуктов 19
• Заключение 22
• Список литературы 24

Одной из серьезных проблем защиты природной среды при нефтегазодобыче является ликвидация нефтяного загрязнения почвы. Нефть и нефтепродукты нарушают экологическое состояние почвенных покровов и в целом деформируют структуру биоценозов[ Демина Л.А. Как отмыть "Черное золото": О ликвидации нефтяных загрязнений // Энергия. - 2000. - N10. - С. 51-54. ]. Устранение разливов нефти позволяет значительно улучшить санитарное состояние не только на территориях, непосредственно прилегающих к технологическим объектам, но и окружающей среды -- воздуха и воды[ Ермашова Н.А., Огнетова М.П., Лушников С.В., Волков В.М. Исследование влияния утечек нефтепродуктов из нефтехранилища и АЗС на загрязнение геологической среды .]

Достаточно традиционными (к сожалению) для современной цивилизации стали экологические катастрофы, связанные с наземными разливами нефтепродуктов (НП). Загрязнение такого рода негативно воздействуют на почвенный слой, поверхностные воды и геологическую среду, в том числе подземные воды. Немалая доля таких происшествий связана с авариями на нефтехранилищах и их ненадлежащей эксплуатацией. При этом даже после прекращения действия таких нефтехранилищ они на долгие годы остаются источниками загрязнений. [ Там же]

Проблема рекультивации земель и водных объектов в районах разлива нефтепродуктов (РРНП) часто затруднена чрезвычайно высоким уровнем их загрязнения, препятствующим деятельности углеводородокисляющей микрофлоры и естественному самоочищению. В силу высокой затратности как самих рекультивационных мероприятий, так и получения исходных исчерпывающих данных о характере загрязнения и геологии РРНП априорно избранная технология очистки почвогрунтов и подземных вод, как правило, подвергается коррекции.[ Там же]

Проведение рекультивационных работ мы рассмотрим на примере нефтехранилища одного из угольных разрезов Кузбасса.

Основные методы ликвидации нефтяных загрязнений почв

Попадая в окружающую среду, ископаемые углеводороды, в частности нефть и продукты ее переработки, не только губят флору и фауну, но и наносят прямой вред здоровью человека[ Терещенко Н.Н., Лушников С.В., Пышьева Е.В. Рекультивация нефтезагрязненных почв. Экология и промышленность России. Октябрь 2002. С. 17-20 ]. Положение усугубляется тем, что решение этого вопроса (как, впрочем, и большинство других экологических проблем) долгие годы откладывалось на будущее. В связи с этим нам кажется актуальным поднятие вопроса о снижение риска аварий на предприятиях, перерабатывающих нефть и занимающихся транспортировкой и распространением нефтепродуктов.

Среди методов ликвидации нефтяных загрязнений почв выделяются следующие группы методов: [ Там же]

1. Механические:

обваловка загрязнения, откачка нефти в емкости насосами и вакуумными сборщиками. Проблема очистки при просачивании нефти в грунт не решается,

замена почвы. Вывоз почвы на свалку для естественного разложения.

2. Физико-химические:

· Сжигание (экстренная мера при угрозе прорыва нефти в водные источники). В зависимости от типа нефти и нефтепродукта таким путем уничтожается от 1/2 до 2/3 разлива, остальное просачивается в почву. При сжигании из-за недостаточно высокой температуры в атмосферу попадают продукты возгонки и неполного окисления нефти. Землю после сжигания необходимо вывозить на свалку (так называемая "горелая земля").

· Предотвращение возгорания. Применяется при разливах в цехах, жилых кварталах, на автомагистралях, где возгорание опаснее загрязнения почвы; в этом случае изолируют разлив сверху противопожарными пенами или засыпают сорбентами.

· Промывка почвы. Проводится в промывных барабанах с применением ПАВ, промывные воды отстаиваются в гидроизолированных прудах или емкостях, где впоследствии производится их разделение и очистка.

· Дренирование почвы. Разновидность промывки почвы на месте с помощью дренажных систем; может сочетаться с биологическими методами, использующими нефтеразлагающие бактерии.

· Экстракция растворителями. Обычно осуществляется в промывных барабанах летучими растворителями с последующей отгонкой их остатков паром.

· Сорбция. Сорбентами засыпают разливы нефтепродуктов на сравнительно твердой поверхности (асфальте, бетоне, утрамбованном грунте) для поглощения нефтепродукта и снижения опасности пожара.

· Термическая десорбция (крекинг). Применяется при наличии соответствующего оборудования, но позволяет получать полезные продукты вплоть до мазутных фракций.

· Химическое капсулирование. Новый метод, заключающийся в переводе углеводородов в неподвижную нетоксическую форму.

3. Биологические:

· Биоремидиация. Применение нефтеразлагающих бактерий; необходима запашка культуры в почву, периодические подкормки растворами удобрений; ограничения по глубине обработке, температуре почвы; процесс занимает 2-3 сезона.

· Фитомелиорация. Устранение остатков нефти путем высева нефтестойких трав (клевер ползучий, щавель, осока), активизирующих почвенную микрофлору; является окончательной стадией рекультивации загрязненных почв[ Терещенко Н.Н., Лушников С.В. К вопросу о рациональном применении минеральных удобрений для ускорения микробиологической деструкции нефтяных углеводородов в почве. IV Международный симпозиум "Контроль и реабилитация окружающей среды". Материалы симпозиума. Томск, 2004. c.117-119

.]

Используя созданные бактериальные препараты, расщепляющие нефть, выполняется ряд работ в естественных условиях по очистке водоемов, их побережий, железнодорожного полотна, загрязненных территорий предприятий по хранению, переработки, транспортированию нефти и др. в Литве, Латвии, России, Белоруссии. Проводится очищение загрязненных нефтью сточных вод. Используя созданный фирмой бактериальный препарат, расщепляющий жиры, возможны очистка грунта и водоемов от жировых загрязнений, а также очистка загрязненных жирами сточных вод с модернизацией существующих или проектированием и оборудованием новых очистных сооружений. Уже внедрена и активно действует система очистки от жиров сточных вод. Проводятся промышленные испытания по утилизации твердых жировых отходов на различных спецплощадках.

Также существуют сорбенты, предназначенные для локализации и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, как на суше, так и в водной среде. Для предприятий, занимающихся транспортировкой, переработкой нефти и продуктов ее переработки, предлагаются природоохранные комплексы на основе сорбентов. Использованные сорбенты обезвреживаются биологическим путем.

Накоплен большой опыт работ по ликвидации нефтезагрязнений окружающей среды, выполненных. Среди них:

· Онежское озеро, 1988г. - разлив мазута в результате столкновения двух танкеров (100 т мазута, 6 км побережья);

· Юкнайчай, Литва, 1989г. - загрязнение почвы в результате аварии поезда (140 т мазута, 3 км насыпи железнодорожного полотна);

· Мозырский нефтеперерабатывающий завод, Белоруссия, 1991г. - авария на станции очистки промстоков (около 5 тыс. м3 нефтестоков);

· АО Лифоса, Литва, 1998г. - очистка загрязненных нефтепродуктами трубопроводов;

· Нефтепромыслы и нефтепроводы в районе Нефтеюганска, Нижневартовска, Западная Сибирь, Россия, 1998-2000 гг. - аварии на нефтепроводах (более 45 га загрязненных сырой нефтью, болот, почв).

Проведение рекультивационных работ мы рассмотрим на примере аварии на нефтехранилище одного из угольных разрезов Кузбасса в 1992году

Описание ситуации аварии на нефтехранилище Кузбасса

Названное нефтехранилище не эксплуатируется уже более 10 лет. Приблизительно в 1992 году в результате аварии из 4000-кубометровой емкости единовременно вытекло на прилегающую технологическую площадку все хранившееся в ней дизельное топливо. До 500 куб.м. (по разным оценкам) растеклось по ближайшей окрестности и впиталось в грунт. Основным РРНП является площадка размером 80x60кв.м., расположенная на расстоянии около 500м от ближайшей речки, приблизительно в 20м от восточной окраины дачного поселка и отделена от него проходящей в северном направлении автодорогой. На востоке РРНП примыкает к железнодорожной насыпи, за которой на наиболее возвышенном участке находились шесть подземных емкостей. К моменту начала рекультивационных работ они были частично заполнены, подтекали и составляли основной источник вторичного загрязнения РРНП наряду с располагающейся здесь же действующим технологическим участком заправки дизельным топливом. Кроме того, на восточной границе площадки, непосредственно у основания насыпи располагаются четыре нефтеналивные емкости объемом 200куб.м. - ныне пустые, но некогда продолжительное время протекавшие.[ Терещенко Н.Н., Лушников С.В. К вопросу о рациональном применении минеральных удобрений для ускорения микробиологической деструкции нефтяных углеводородов в почве. IV Международный симпозиум "Контроль и реабилитация окружающей среды". Материалы симпозиума. Томск, 2004. c.117-119 ]

По западной границе РРНП в соответствии с понижением рельефа проложен придорожный дренажный ров, собиравший подземные и поверхностные воды и отводящий их в поддорожную дренажную трубу на более низкую часть рельефа, где они растекались по поверхности, заливали почвенный слой и рельеф дачных участков и накапливались в понижениях. В пределах самого РРНП, несмотря на систематическую подсыпку щебнем, замазученные пятна постоянно возникали на поверхности. На восточной окраине дачного поселка в двадцати метрах от дороги в непосредственной близости участков имелась яма (далее, дачная яма) глубиной около 1.5м, постоянно наполняющаяся НП.

В геологическом отношении площадка сложена суглинками и глинами мощностью от 5 до 16м, в естественном состоянии не обводненными. Рельеф площадки ровный, практически без возвышений и западин (за исключением искусственной изолированной дрены на юго-востоке РРНП), с явно выраженным уклоном в западном направлении. Поскольку большинство литературных источников и[ Терещенко Н.Н., Лушников С.В., Пышьева Е.В. Рекультивация нефтезагрязненных почв. Экология и промышленность России. Октябрь 2002. С. 17-20 ], в частности, указывают на возможность значительной глубины проникновения НП по менее дисперсным породам, особенно отложениями речных долин, а таковые в данном случае не были выявлены то это предполагало активный поверхностный сток в сторону дач и речки и неглубокое проникновение НП. В подтверждение последнего имелись вертикальных профили концентрации, полученные при бурении совокупности 15 скважин (положение части из них приведено на рис.2 в качестве ориентиров).

Анализ результатов исследований грунтов, извлеченных из скважин, показал чрезвычайно высокий уровень загрязнения приповерхностных слоев в непосредственной близости от емкостей, расположенных в пониженной части рельефа вдоль линии железной дороги. Это понижение служило накопителем НП от близлежащих емкостей, в том числе из-за линии железной дороги. Оно постоянно заполнялось смесью НП и воды, которые непрерывно фильтровались вниз по рельефу - в западном и южном направлениях. Концентрация НП здесь достигала 55г/кг на глубине 0,5м, а на глубине 1,0 и 2,0 м снижалась до 39г/кг, сохраняясь такой же вблизи северной границы РРНП. Вниз по рельефу в пределах этих глубин содержание НП в грунтах резко снижалось и на границе дач не превышало 3,6г/кг на глубине 1,0м (за исключением окрестности дачной ямы). В целом за пределами РРНП в направлении естественной дрены концентрация НП до 14 раз ниже, чем на основной площадке, но в вертикальном разрезе их распределение неоднозначно. В 7 из изученных 13 профилей на глубине 2,0м содержание НП возрастает по отношению к глубине 1,0м, а в 6 - снижается, однако площадь с высоким загрязнением (более 5г/кг) на глубине 2,0м значительно меньше, чем на глубине 1,0м. [ Терещенко Н.Н., Лушников С.В., Пышьева Е.В. Рекультивация нефтезагрязненных почв. Экология и промышленность России. Октябрь 2002. С. 17-20 ]

Пространственное растекание НП было наиболее ярко выражено в направлении искусственных дрен (на глубине 1,0м), на глубине 2,0м проявлялось влияние и естественной дрены. Неоднозначный характер распределения НП, очевидно, связан с неоднородностью фильтрационных свойств почвогрунтов. С учетом этой неоднородности можно интерпретировать аномально высокие концентрации НП в окрестности дачной ямы и прогнозировать образование микролинз НП с размерами, меньшими пространственного разрешения сетки использовавшихся скважин.

Анализ общей выборки по пробам, отобранным с глубины более 2,0м, показал, что концентрации НП не менее 5г/кг, для которых в соответствии с рекомендациями В.М. Гольдберга[ Гольдберг В.М., Зверев В.П., Арбузов А.И., Казеннов С.М. и др. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия. М: Недра, 2001г., 150с. ] необходимы восстановительные мероприятия, свойственны лишь 6% проб. Неблагоприятная в экологическом отношении зона имеет ограниченную площадь и глубину до 4,0м и совпадает с площадью расположения основных емкостей вдоль железной дороги, имея некоторую вытянутость по потоку подземных вод. Горное пространство, подвергшееся интенсивному загрязнению нефтепродуктами, имеет вид чаши, дно которой с фоновым содержанием нефтепродуктов вблизи источников загрязнения находится на глубине 7,5-10,0 м, а борта - на глубинах 2-4 м. [ Там же]

Меры по экологической реабилитации и особенность рекультивационных работы

Исходя из выявленных закономерностей распределения НП в почвогрунтах, наиболее целесообразно для экологической реабилитации территории в[ Ермашова Н.А., Огнетова М.П., Лушников С.В., Волков В.М. Исследование влияния утечек нефтепродуктов из нефтехранилища и АЗС на загрязнение геологической среды

] было предложено выполнить следующее мероприятия:

1. Изоляция открытой дреной действующего технологического участка со сбором поверхностного и подземного стока и его очисткой от НП;

2. Расчистка и углубление действующей открытой дрены по западной границе РРНП для сбора поверхностного и подземного стока с его территории;

3. Откачка НП, накопившихся на уровне грунтовых вод в юго-восточной части РРНП и в окрестности дачной ямы;

4. Экскавация грунта с содержанием НП до 55г/кг до глубины 2,0м полосой около 5-10м вдоль линии расположения основных емкостей;

5. Последующая биогенная очистка территории со стимуляцией аборигенной микрофлоры внесением питательных веществ и аэрированием через существующие и дополнительно пробуренные скважины.

Работы по экологической реабилитации территории рассматриваемого РРНП производились с мая 2004 года и были начаты с ликвидации одного из источников вторичного загрязнения территории - расположенных за железнодорожной насыпью шести подземных нефтеналивных емкостей. Их демонтаж и вывозка продолжалась до середины июля и сопровождались дополнительными разливами порядка 1 куб.м дизельного топлива и моторных масел. Для захоронения загрязненного грунта из их ближайшей окрестности была найдена котловина, прилегающая к железнодорожной насыпи с восточной стороны. Предварительно бурением разведочных скважин удалось установить, что ее дно устлано водонепроницаемой глиной на глубину не менее 2м, что позволяет надеяться на надежную изоляцию загрязнителя. Вывезенный сюда грунт был перемешан с внесенными удобрениями и отходами угледобывающих предприятий, в качестве сорбента и способствующего аэрации разрыхлителя. Постоянное увлажнение в котловине названной смеси поверхностными водами и осадками создает необходимые условие для ее очистки аборигенной микрофлорой.

Образовавшиеся при удалении емкостей и загрязненного грунта углубления были засыпаны водонепроницаемой глиной в качестве тампонажа вторичного загрязнения со стороны действующего технологического участка заправки.

Изоляция района разлива нефтепродуктов

Для проведения запланированной биогенной очистки территории со стимуляцией аборигенной микрофлоры внесением питательных веществ и аэрированием через пробуренные скважины со всей территории РРНП был предварительно удален метровый слой щебня. Это явилось необходимым условием для успешного бурения скважин и доставки минеральных удобрений в полосу глубин присыпанного плодородного слоя, аккумулировавшего НП.

Внесение удобрений на участке, примыкающем к придорожному рву, были начаты после заметного снижения количества поступающих в него НП и приостановлены из-за чрезмерной обводненности территории. Значительная часть пробуренных скважин затягивалось подчас до внесения в них удобрений. Кроме того, практически сразу была обнаружена микролинза с предельно высоким содержанием НП с протяженностью в направлении рва около 2 м, ограниченная чередующимися участками предельно обводненного грунта и водонепроницаемой глины. В этой связи была проведена разведка бурением 60 скважин на глубину 2м с периодом около 1м на 8-метровом удалении от рва, которая выявила еще 2 микролинзы НП, обводненные по сторонам и запертые глиняными замками. [ Терещенко Н.Н., Лушников С.В., Пышьева Е.В. Рекультивация нефтезагрязненных почв. Экология и промышленность России. Октябрь 2002. С. 17-20 ]

После обезвоживания участка и удаления НП из обнаруженных микролинз спускными канавами, прорытыми на глубину до 2,0м в направлении придорожного рва, внесение удобрений через буроямные скважины было продолжено. Всего было пробурено 180 скважин (с периодом 1м в 3 ряда, разнесенные на 1,5м) на глубину подошвы плодородного слоя. Удобрения (по 5кг азофоски и 3кг аммиачной селитры) высыпались на их дно, присыпались небольшим слоем земли. После этого скважина плотно набивалась древесными опилками, перемешенными с 2кг специального гранулированного алюмосиликата. Предполагалось, что при такой заправке скважин удобрения преимущественно растворятся в водах, омывающих аккумулирующий НП плодородный слой, а утрамбованные и пропитанные удобрениями опилки, предохраняя скважину от затягивания или обезвоживания и не препятствуя ее аэрации, совместно с распределенным по ее объему цеолитом будут сорбировать выступающие НП, улучшая условия жизнедеятельности аборигенной микрофлоры.

Пробным бурением в РРНП, а также в процессе прокладки центрального дренажного рва было установлено, что при отсыпке территории в его окрестности, а также всего участка между ним и восточным рвом использовалась горная недробленая порода (преимущественно слабоцементируемый песчаник) с размерами камней вплоть до субметрового и метрового диапазона. Данное обстоятельство исключало возможность широкого применения бурояма, однако предельно высокая водопроницаемость такого насыпного грунта обеспечило условия для доставки удобрений на глубину аккумулирующего НП плодородного слоя путем внесения их на поверхность участка с последующим транспортом растворами. Для подкормки аборигенной микрофлоры в этих условиях были применены отходы предприятия, содержащие водный раствор аммиачной селитры с концентрацией до 250 г/дм3. Удобрения вносились по схеме, рассчитанной для данного вида почвогрунтов. Для улучшения впитывания раствора и аэрации участок был взрыт на глубину 1м клыком тяжелого бульдозера и периодически орошался дождеванием. [ Терещенко Н.Н., Лушников С.В., Пышьева Е.В. Рекультивация нефтезагрязненных почв. Экология и промышленность России. Октябрь 2002. С. 17-20 ]

В результате проведенных мероприятий наметилась тенденция увеличения относительного содержания фракции солярного масла в НП, поступающих во все без исключения дрены в РРНП. Визуально это проявилось в просветлении собираемых НП от характерного цвета дизельного топлива до желтого. Это наряду с появлением в них многочисленных хлопьевидных включений (результата деструкции НП) и активным ростом водной растительности в придорожном рве и указывало на процессы биологической очистки почвогрунтов.

Заключение

По итогам выполнения первого этапа природовосстановительных работ можно констатировать:

Устранен основной источник вторичного загрязнения РРНП, а сам район изолирован от такого воздействия из-за железной дороги. При этом он продолжает находиться под остаточным воздействием загрязнения нефтепродуктами, накопленными в железнодорожной насыпи и грунтах ближайшей прилегающей территории. Найден и опробован способ ускорения их очистки. Продолжительность остаточного воздействие в настоящее время труднопрогнозируема из-за отсутствия надежных данных о масштабе загрязнения. Поэтому не исключена вероятность того, что реабилитацию этого участка придется завершать от после окончания работ на основной территории, приняв меры по его надежной изоляции.

Прервано распространения НП и загрязненных ими вод из РРНП по наклону рельефа: в южном направлении устройством изолированной открытой дрены и непрекращающимся сбором НП, а и западном минимизацией их сброса в сочетании с мероприятиями по его подавлению до концентраций не более 0,58 мг/дм3.

Выполнены мероприятия по снижению вредного воздействия на окружающую среду очага загрязнения на восточной окраине дачного поселка и созданы дополнительные условия для ускорения его обезвреживания. При этом процесс сбора НП пока далек от завершения и стимуляция биогенной очистки преждевременна.

Созданы условия для протекания биогенной очистки почвогрунтов на территории РРНП в полосе глубин до 2,0м, выполнены мероприятия по ее стимуляции и установлено начало ее протекания. Следует полагать, что при продолжении сбора дренируемых НП и при стимуляции биогенной очистки территории ее темп будет нарастать.

С применением методов стимулированной биогенной очистки выполнено обезвреживание загрязнения почвогрунтов, удаленных из дренажных водоемов, а также с поверхности наиболее загрязненных частей РРНП (со снижением уровня загрязнения с 55 до 1,3г/кг).

Список литературы

1. Аренс В.Ж., Саушин А.З., Гридин О.М. Очистка окружающей среды от углеводородных загрязнений. - М.: Интербук, 1999. - 180с.

2. Владимиров А.М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 423 с.

3. Гольдберг В.М., Зверев В.П., Арбузов А.И., Казеннов С.М. и др. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия. М: Недра, 2001г., 150с.

4. Голубчиков С. Труба: О проекте строительства нефтетерминала под Новороссийском // Свет. - 1999. - N4. - С. 16-17.

5. Демина Л.А. Как отмыть "Черное золото": О ликвидации нефтяных загрязнений // Энергия. - 2000. - N10. - С. 51-54.

6. Ермашова Н.А., Огнетова М.П., Лушников С.В., Волков В.М. Исследование влияния утечек нефтепродуктов из нефтехранилища и АЗС на загрязнение геологической среды

7. Заявка на выдачу патента на изобретение РФ №2004113850 (014738) от 05.05.04г. Патентодержатель ООО НТО "Приборсервис"

8. Катастрофа танкера "Глобе Асими" в порту Клайпеда и ее экологические последствия / Под ред. А.И.Симонова. - М.: Гидрометеоиздат, 1990. - 230 с.

9. Миронов А. Нефть в море: Катастрофа века // Химия и жизнь. - 1992. - N3. - С. 34-39.

10. Терещенко Н.Н., Лушников С.В., Пышьева Е.В. Рекультивация нефтезагрязненных почв. Экология и промышленность России. Октябрь 2002. С. 17-20

11. Решение о выдаче выдачу патента на изобретение РФ по заявке №2002112759/13 (013384) от 14.05.02г. Патентодержатель ООО НТО "Приборсервис"

12. Заявка на выдачу патента на изобретение РФ №2004120620 (022013) от 05.07.04г. Патентодержатель ООО НТО "Приборсервис"

13. Терещенко Н.Н., Лушников С.В. К вопросу о рациональном применении минеральных удобрений для ускорения микробиологической деструкции нефтяных углеводородов в почве. IV Международный симпозиум "Контроль и реабилитация окружающей среды". Материалы симпозиума. Томск, 2004. c.117-119

14. Химия окружающей среды. Пер. с англ. / Под ред. А.П.Цыганкова. - М.: Химия, 1982. - 672 с.

15. Химия нефти и газа: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.А.Проскурякова, А.Е.Драбкина. - Л.: Химия, 1989. - 424 с.

16. Черный год для супертанкеров: О мерах борьбы с загрязнением Мирового океана нефтью: Ст. из журнала "Файнэншл Таймс" (Лондон): Напеч. с сокр. // Водный транспорт. - 1990. - 8 февраля.