Известные методы и способы очистки нефтезагрязненных почв

Почва имеет жизненно-важное значение, и ее деградация представляет огромную опасность. В связи с этим растет интерес к развитию теоретических основ и методов очистки загрязненных почв. В последние годы для рекультивации почв находят применение гуминовые препараты, препараты-нефтедесьтрукторы, сорбенты, что обусловлено их способностью сорбировать загрязнения, образуя с ними прочные металлорганические комплексы, благодаря чему биодоступность загрязнений и, соответственно, биотоксичность почв и грунтов снижаются. При этом необходимо учитывать, что эффективность подобных препаратов определяется генезисом сырья и способом его обработки.

Рекультивация земель – это комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных и загрязненных земель. Задача рекультивации – снизить содержание нефтепродуктов и находящихся с ними других токсичных веществ до безопасного уровня, восстановить продуктивность земель, утерянную в результате загрязнения.

С целью обезвреживания нефтезагрязненных грунтов, почв и нефтешламов разработаны многочисленные методы и технологии. Наиболее детальная классификация существующих методов очистки природных экосистем от нефтяного загрязнения принадлежит Ю.М. Матвееву [29].

В таблице 1.1 представлена классификация технологий, используемых для обезвреживания нефтезагрязненных грунтов и нефтешламов.

Таблица 1.1 – Классификация технологий, используемых для обезвреживания нефтезагрязненных грунтов и нефтешламов.

Тип	Вид	Способ и механизм очистки загрязнений
1. Механический	1.1 Механическое удаление загрязненного слоя почвы. 1.2 Экранирование - засыпка загрязненной поверхности слоем чистого грунта или почвы. 1.3 Изоляция пятен загрязнения различными методами: полимерные покрытия, гидроизоляция грунтовых вод, др. 1.4 Запашка (захоронение) верхнего загрязненного слоя почвы в более глубокие слои.	Вывоз и складирование на специальных площадках или полигонах захоронения. Загрязнитель фиксируется на месте загрязнения. Загрязнитель фиксируется на месте загрязнения, изолирован от сопредельных сред. Искусственное перераспределение загрязнителя в почве.
2. Термический	2.1 Сжигание на месте. 2.2 Обработка в термокамерах.	Термическое разложение. Вывоз загрязненного грунта с термическим разложением.
3.Физико-механический	3.1 Сепарация частиц, содержащих поллютанты от матрицы: а) сухое просеивание б) мокрое просеивание	Термическая обработка с последующим улавливанием газов, захоронение концентратов. Возможно разложение органических компонентов в биореакторах.
4.Физико-химический	4.1 Вакуумная экстракция или вентиляция почвы. 4.2 Экстракционные технологии: промывка загрязненного грунта растворами комплексообразователей, деспергентов и др. 4.3 Иммобилизационные технологии: внесение химических осадителей, комплексообразователей, сорбентов.	Физические или химические методы удаления. Химическое удаление. Сорбционные методы удаления.
5. Химический	5.1 Методы химической детоксикации.	Химическая деструкция загрязняющих веществ химическими деструктантами (катализаторы, активные радикалы и др.)
6. Биологический	6.1 Использование микроорганизмов, разлагающих органические поллютанты: а) внесение микроорганизмов в загрязненную почву на месте; б) снятие слоя почвы и компостирование его с микроорганизмами на специальной площадке или в реакторах	Разложение загрязнителей методом биологической деструкции с помощью микроорганизмов или ферментативной активности.
7. Агрохимический	7.1 Внесение удобрений	Ускорение разложения внесением в почву минеральных органических удобрений и мелиорантов.
8. Агротехнический	8.1 Фитосанитарный 8.2 Различного вида вспашка	Ускорение разложения и выноса загрязнителя с помощью растений

 

До недавнего времени наиболее распространенным и дешевым методом ликвидации нефтяного загрязнения было простое сжигание. Этот способ неэффективен и вреден по двум причинам:

1) сжигание возможно, если нефть лежит на поверхности густым слоем или собрана в накопители, пропитанные ею почва или грунт гореть не будут;

2) на месте сожженных нефтепродуктов продуктивность почв, как правило, не восстанавливается, а среди продуктов сгорания, остающихся на месте или рассеянных в окружающей среде, появляется много токсичных, в частности канцерогенных веществ.

Очистка почв и грунтов в специальных установках путем пиролиза или экстракции паром дорогостояща и малоэффективна для больших объемов грунта. Требуются большие земляные работы, в результате чего нарушается естественный ландшафт, а после термической обработки в очищенной почве могут остаться новообразованные полициклические ароматические углеводороды – источник канцерогенной опасности. Землевание замедляет процессы разложения нефтяных углеводородов, приводит к образованию внутрипочвенных потоков нефти, пластовой жидкости и загрязнению грунтовых вод.

Складирование загрязненной почвы создает очаги вторичного загрязнения. Качественное удаление нефтяных загрязнителей при высоких уровнях загрязнения зачастую не обходится без применения различного рода сорбентов. Среди возможного сырья для производства сорбентов наиболее привлекательными являются естественное органическое сырье и отходы производства растительного происхождения. К такому сырью относятся торф, сапропели, отходы переработки сельскохозяйственных культур и др. На базе такого сырья разработаны, например, такие сорбенты, как «Сорбест», «РС», «Лессорб» и др. Этим способом можно удалить до 86 % нефти и нефтепродуктов. Применять его в широких масштабах вряд ли целесообразно, так как поверхностно-активные вещества сами загрязняют среду и появится проблема их сбора и утилизации. В зарубежной и российской практике восстановления нефтезагрязненных почв технические технологии рекультивации классифицированы по категориям ex situ и in situ.

Технологии ex-situ используется для обработки загрязненной почвы, предварительно удаленной с поверхности выделенного участка земли. Изоляция и обработка загрязненных материалов вне участка позволяют применять особо сложные приемы обработки, которые могут быть более эффективными и быстродействующими, а также более безопасными для грунтовых вод, животного и растительного мира и местных жителей. Технология ex situ предусматривает обработку привезенных с участка разлива грунтов на специально оборудованных площадках. Вывозка загрязненного грунта позволит быстро ликвидировать загрязнение. После снятия слоя грунта на торфяниках вносятся минеральные удобрения, а на минеральных грунтах вносят дополнительно органические удобрения. Грунт, очищенный от нефти, для возврата на восстановленные участки должен иметь остаточное содержание нефти ниже установленного ОДК нефти. Технологии in situ имеют преимущество вследствие непосредственного применения их на месте загрязнения. Выбор и применение технологий in situ могут быть сделаны только на основании полученных данных о качестве обрабатываемой поверхности почвы. Кроме того, может потребоваться специализированная очистка загрязненной зоны. При неблагоприятных окружающих условиях могут также возникнуть сложности по отношению к устойчивым загрязняющим веществам. Технологии in situ используют биологические, механические и физико- химические методы. Наиболее перспективными считаются биологические методы.

Наилучшие результаты отмечаются при комплексном методе рекультивации загрязненных почв с использованием агротехнологий с внесением минеральных удобрений и высевом трав мелиорантов. Это технология направлена на активизацию аборигенной нефтеокисляющей почвенной микрофлоры и не требует значительных материальных затрат. Для фито рекультивации нефтезагрязненных земель используются наиболее доступные семена однолетних и многолетних трав, обладающих развитой корневой

системой, повышенной устойчивостью к нефтяному загрязнению почвы, адаптированные к местным условиям.

Биологическая рекультивация - этап рекультивации земель, включающий

мероприятия по восстановлению их плодородия, осуществляемый после технической рекультивации. Принято различать в биологическом этапе восстановления земель два направления. Первое - это активизация разложения нефти в почве (восстановление почвы), второе - восстановление растительного покрова. Выбор направления зависит от исходного состояния почвы после технической рекультивации.