Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами: пдк, методы очистки

04.06.2013

Нефть представляет собой природный жидкий горючий материал с маслянистой консистенцией и специфическим запахом, который состоит в основном из углерода и водорода. В основном в ее составе представлены парафиновые (около 35 процентов) и нафтеновые соединения (65-70 процентов).

В процессе перевозки нефтяных продуктов от мест их добычи в силу определенных обстоятельств может произойти аварийный розлив, который отрицательно влияет на окружающую среду – воду, горные породы и почву. При несвоевременном устранении он может стать причиной загрязнения окружающей среды.

При распространении на поверхности грунта и воды нефтяные продукты проникают в более глубокие слои почвы и оседают на дне водоемов, что может нарушить газовый обмен животного мира.

Нефть – это взыровоопасное соединение разных химических веществ, обладающих высокой степенью токсичности.

При испарении этих соединений с поверхности земного шара большая часть углеводородов возвращается обратно с дождем, что становится причиной повторного заражения.

Нефтяные продукты получаются в процессе переработки нефти на специализированных предприятиях.

Они используются на предприятиях для изготовления гликоля, аммиака и пластика. Однако максимальный вред для флоры и фауны, а также атмосферы приносит использование нефти в виде топлива.

В процессе испарения нефтепродуктов с поверхности грунта и водоемов при их аварийном разливе происходит образование газовых ареол, что также негативно влияет на окружающую среду. К тому же одним из опасных свойств нефти является образование соединений ее паров с воздушными массами, которые могут с легкостью взорваться даже при наличии небольшой искры.

При испарении нефть может нанести непоправимый вред также растениям и животным, особенно опасны легкоиспаряющиеся углеводороды.

Таким образом, использование человечеством нефти негативно повлияло на все важные составляющие элементы окружающей среды, в особенности на акватории.

Сегодня на планете можно насчитать более 6500 платформ, осуществляющих добычу сырой нефти. При этом около 3 тысяч грузовых танкеров транспортируют нефть.

Ежегодно в океаническую акваторию по разным причинам сбрасывается от 3 до 9 млн. тонн продуктов нефтепереработки. С применением спутниковой аэрофотосъемки ученые установили, что более 30 процентов поверхности океана покрыто тонкой пленкой нефти. Она становится настоящей угрозой не только для морских обитателей, но также птиц.

Основная перевозка нефти проводится по материковой части земного шара с помощью трубопроводов, однако и это также не является гарантией защиты от протечек. Самыми их уязвимыми местами являются переходы через водные объекты, такие, как реки, озера и различные каналы. Максимальную нагрузку они испытывают также в местах пересечения с железнодорожными и автомобильными путями.

• На поверхности земли нефтяные продукты подвергаются фотохимическому разложению, однако особенности и принцип действия этого процесса учеными не был до конца изучен.
• Важное значение при определении опасности аварийного розлива нефти на почве уделяется определению содержания в ней после парафинов.
• Для оценки и контроля уровня загрязнения грунта и окружающей среды необходимо определить классы нефтяных продуктов, которые различаются в зависимости от следующих параметров:
• ·         Степени токсической опасности для живых организмов;
• ·         Скорости последующего разложения.
• В почве и на ее поверхности токсические вещества находятся в трех разных формах:
• ·         В пористой в виде легкоподвижных соединений;
• ·         В почве в виде сорбента;
• ·         На поверхности земли в качестве плотной смеси.
• Специалисты считают, что грунт загрязнен нефтяными продуктами, если в процессе проведения испытаний и лабораторных исследований был выявлен повышенный уровень их содержания. Для него характерно:
• ·         Вырождение растительного мира;
• ·         Ухудшение плодородия сельскохозяйственных земель;
• ·         Нарушение баланса в процессе биоценоза почвы;
• ·         Вытеснение определенных видов растений;
• ·         Вымывание нефтяных продуктов с поверхностного слоя почвы в грунтовые и подземные воды.
• Если все вышеперечисленные последствия после аварийного розлива нефти не отмечаются в процессе лабораторных исследований, то уровень загрязнения поверхности водоема и почвы считается условно безопасным.
• Для оценки степени загрязнения почв берутся пробы, которые необходимы специалистам службы мониторинга экологической ситуации для контроля после аварийной утечки нефти и предупреждения опасных последствий для животного и растительного мира.
• Если аварийный розлив нефтяных продуктов произошел, то в ходе отбора проб и лабораторных опытов специалисты устанавливают:
• ·         Степень проникновения нефтяных продуктов вглубь грунта;
• ·         Потенциальную возможность и объем распространения розлива в водные объекты;
• ·         Масштаб розлива нефтяных продуктов на поверхности водоема.
• При этом отбор проб грунта и воды для лабораторного анализа зависит от разных факторов:
• ·         Рельефа места аварийного розлива;
• ·         Источника и особенностей загрязнения местности нефтяными продуктами.

Таким образом, аварийные нефтяные разливы не только усугубляют окружающую среду, но также очень сильно влияют на животный и растительный мир. Но сегодня есть методы, которые успешно используются для ликвидации разных по объему и характеру загрязнений.

1. Методики устранения нефтяного разлива
2. Сегодня существует множество способов ликвидации аварийных нефтяных разливов, которые могут нанести непоправимый урон состоянию почвы. Среди них можно выделить следующие методы:
3. ·         механический;
4. ·         физико-химический;
5. ·         микробиологический;
6. ·         агротехнический.

Подбор определенной методики устранения разлива нефти и предотвращения опасного для жизни загрязнения окружающей среды зависит от различных параметров, в том числе состава нефтяных продуктов, длительность разлива, на протяжении которого не было принято мер по его ликвидации, характеристик грунта, а также рельефа местности и климата. Однако наибольшей эффективностью обладает комплексный подход.

Механические методы

Они требуют наличия специализированной техники и резервуаров для откачивания нефтяных разливов. Однако такая методика не решает проблему обеззараживания почвы при просачивании опасных химических соединений вглубь грунта.

Механическая очистка почвы проводится в строгом порядке: для начала с помощью специальной техники разлитая нефть откачивается в резервуары, на втором этапе – проводится обваловка загрязнений и осуществляется замена верхнего слоя земли.

Очищение поверхностного загрязненного слоя осуществляют экскаваторами, тракторами и другой спецтехникой. В дальнейшем захоронение зараженной опасными соединениями почвы осуществляется в предварительно оборудованных могильниках. Однако при неправильном их захоронении возможно повторное загрязнение.

Поэтому нефтяные разливы после откачивания увозят в специально оборудованные амбары. Но эти мероприятия являются первичными, поскольку нефть через защитные заграждения может проникнуть глубоко в грунт.

Замена почвы осуществляется при розливе нефтяных продуктов на ограниченных участках, а также при проникновении опасных веществ на глубину около 10 сантиметров. Зараженную землю собирают и увозят на специально предназначенную свалку, где проводится ее разложение. Однако в этом случае поверхностный плодородный слой почвы полностью уничтожается.

• Физико-химические методы
• К наиболее популярным и распространенным методикам относятся:
• ·         сжигание верхнего почвенного слоя;
• ·         промывание загрязненной земли;
• ·         сорбция опасных веществ с поверхности почвы;
• ·         очищение электрохимическим способом.
• В качестве экстренной меры для обеззараживания нефтяного разлива используется сжигание, которое наиболее часто применяется при большом его объеме.

Сжигание используется только в том случае, когда есть угроза распространения нефти на ближние водные объекты. В этом случае ликвидируется до 2/3 объема розлива, но оставшаяся часть попадает в более глубокие слои грунта.

При этом в результате сжигания происходит испарение опасных химических веществ и загрязнения воздушных масс, что тоже недопустимо.

Испарения могут привести в дальнейшем к выпадению зараженных осадков в экологически чистых районах.

Этот метод недопустимо применять около городов и других населенных пунктов, а также рядом с крупными промышленными объектами. Поскольку возгорание нефтяных продуктов может привести к взрывоопасной ситуации.

Более эффективным и дорогостоящим способом очистки почвы является ее промывание в специальных барабанах с использованием поверхностно-активных веществ. После промывки земля отстаивается в специальных емкостях и контейнерах, после чего осуществляется ее разделение, дренирование и сорбция.

Не менее важным и эффективным способом обеззараживания верхних слоев почвы является электрохимический способ.

Для его осуществления необходима сложная техника и специализированное оборудование, которое проводит очистку земли с помощью электрического тока. Использование этого метода имеет массу достоинств.

При аварийном розливе нефтепродуктов большое распространение получила методика термической десорбции. Этот способ позволяет в процессе ликвидации загрязнений получить полезные продукты, такие, как фракция мазута. Очистка загрязнений в этом случая проводится в специальных барабанах методом промывки с использованием химических реагентов.

При аварийном розливе нефтяных продуктах в населенных пунктах, вблизи промышленных объектов, в помещениях предприятий и на автомагистралях, в результате чего может создаться взрывоопасная ситуация, для предотвращения нежелательных последствий место загрязнения заливается специальными пенами и засыпается сверху сорбирующими реагентами.

Метод сорбции является одним из самых популярных физико-химических методик устранения нефтяных разливов. Он идеально подходит для сбора загрязняющих веществ с поверхностного слоя почвы.

Однако для повышения эффективности сбора нефтяных продуктов сорбент должен обладать следующими характеристиками – большим объемом сорбции и высоким уровнем селективности в отношении нефтяных продуктов.

Источник: http://ndecosystems.ru/notes/neftyanoe-zagryaznenie-pochv/

Гост р 57447-2017 наилучшие доступные технологии. рекультивация земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. основные положения, гост р от 18 апреля 2017 года №57447-2017

ГОСТ Р 57447-2017

ОКС 13.020.7013.020.99

Дата введения 2017-12-01

Предисловие

• 1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий» (ФГУП «ВНИИ СМТ») совместно с Обществом с ограниченной ответственностью «Инновационный экологический фонд» (ООО «ИНЭКО»)
• 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 113 «Наилучшие доступные технологии»
• 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 апреля 2017 г. N 284-ст
• 4 В настоящем стандарте реализованы нормы Директивы Европейского парламента и Совета 2004/35/ЕС* «Об экологической ответственности в отношении предупреждения и ликвидации вреда окружающей среде» (Directive 2004/35/CE of the European Parliament and of the Council of 21 April 2004 on environmental liability with regard to the prevention and remedying of environmental damage)

________________* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2019 г.Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации».

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты».

Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

В настоящее время одной из самых острых экологических проблем остается загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами, многие из которых являются высокотоксичными и создают угрозу здоровью людей и биологическому разнообразию, приводя к следующим негативным экологическим последствиям: нарушение экологического равновесия в почвенном биоценозе с изменением морфологических, физико-химических и химических характеристик почвенных горизонтов; снижение способности почв к самоочищению и самовосстановлению; деградация растительного покрова и депрессия функциональной активности флоры и фауны; изменение структуры почвы, уменьшение ее аэрируемости и дренажа; выведение почв из сельскохозяйственного оборота вследствие снижения их продуктивности и пр.Потенциальными источниками загрязнения окружающей среды нефтесодержащими отходами являются нефтепромыслы, нефте- и нефтепродуктопроводы, нефтеперерабатывающие предприятия, нефтехранилища, резервуарные парки, транспорт и др. При добыче, транспортировании, хранении и переработке нефти и нефтепродуктов, а также при проведении работ по ликвидации аварийных разливов нефти происходит образование и накопление нефтешламов в нефтешламонакопителях, амбарах, емкостях, а также других нефтесодержащих отходов.Наиболее серьезным фактором нарушения биоценозов являются аварийные разливы нефти и нефтепродуктов. Причинами аварий на магистральных и внутрипромысловых трубопроводах, приводящих к загрязнению земель нефтью и нефтепродуктами, являются: коррозионный износ оборудования, дефекты материала (труб, фасонных изделий, арматуры и др.); активность сульфатредуцирующих бактерий и образование биопленок на поверхности нефтепроводов; нарушение технологических регламентов, брак строительно-монтажных работ; механические повреждения при производстве работ вблизи трубопровода; ошибки эксплуатационного персонала; стихийные явления (землетрясения, наводнения, оползни и т.п.); действия сторонних организаций и физических лиц.По данным Росстата [1], в 2013 г. общая площадь нарушенных земель в Российской Федерации составила 723320 га, из которых были рекультивированы только 74651 га. При этом вследствие утечки при транзите нефти, газа, продуктов переработки нефти было нарушено 920 га, из которых были рекультивированы только 141 га: под сельскохозяйственные угодья — 18 га (в том числе под пашню — 17 га), под лесные насаждения — 91 га, под водоемы и другие цели — 31 га.Рекультивации подлежат нарушенные земли всех категорий, включая земли, загрязненные нефтью и нефтепродуктами, а также прилегающие земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в результате негативного воздействия хозяйственной деятельности. В статье 9 Конституции Российской Федерации закреплено, что земля наравне с другими природными ресурсами используется и охраняется в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории. Проведение работ по рекультивации нарушенных земель предусмотрено в Федеральном законе «Об охране окружающей среды» [2], Лесном [3] и Земельном [4] кодексах Российской Федерации. Деятельность, связанная с загрязнением земель нефтью и нефтепродуктами, регламентируется постановлениями Правительства Российской Федерации [5], [6], [7], другими нормативными документами.В то же время, несмотря на развитую нормативную базу, до сих пор не учитываются требования ряда международных конвенций, ратифицированных Российской Федерацией и предусматривающих при реализации крупных инфраструктурных проектов в нефтяной промышленности применение экосистемного подхода, конечной целью которого является не восстановление структурных характеристик природных объектов, загрязненных нефтесодержащими отходами, а восстановление ведущих природных функций, таких как энергетический баланс, биогеохимический цикл, гидрологические характеристики, поддержание местообитания биологических видов и устойчивость ландшафтов и др.В декабре 2012 г. утвержден статистический инструментарий [Сведения о рекультивации земель, снятии и использовании плодородного слоя почвы — Форма N 2-ТП (рекультивация)] для осуществления федерального статистического наблюдения за рекультивацией земель, снятием и использованием плодородного слоя почвы [8].Специфика работ по ликвидации последствий нефтяных загрязнений значительно отличается от установленного порядка и правил рекультивации нарушенных земель, в том числе в части оценки качества работ и определения длительности и достаточности рекультивационных работ. В связи с этим в нескольких субъектах Российской Федерации разработаны и введены в действие в соответствии с [9] нормативы допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах (ДОСНП) после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ: в Ханты-Мансийском автономном округе, Республике Коми, Республике Татарстан, Ненецком автономном округе, Сахалинской области, Чувашской Республике, Ставропольском крае. Однако отсутствие утвержденных нормативов ДОСНП в большинстве регионов России не позволяет объективно оценить размеры причиненного вреда и эффективно осуществлять мероприятия по минимизации последствий аварийных ситуаций, затрудняет проектирование и проведение работ по рекультивации нефтезагрязненных территорий, объективную приемку земельных участков после проведения рекультивации, препятствует прогнозированию негативных экологических воздействий при принятии решений о строительстве новых и реконструкции действующих нефтепромысловых объектов.На современном этапе развития российской экономики перед бизнесом стоит задача практического объединения трех взаимосвязанных целей: экономической эффективности, экологической ответственности и социальной активности. При этом основное внимание следует уделить достижению синергетического эффекта при практической реализации высоких экологических обязательств и их положительного воздействия на финансово-экономические показатели и конкурентоспособность бизнеса (особенно в средне- и долгосрочный периоды). Это возможно при переходе на модель технологического нормирования на основе наилучших доступных технологий [10].Положения Федерального закона «Об охране окружающей среды» [2] в части, касающейся НДТ, и структура информационно-технических справочников наилучших доступных технологий, разрабатываемых во исполнение Распоряжения Правительства Российской Федерации N 2178-р [11], сформированы с учетом норм европейского права и не предусматривают включения в справочники раздела, посвященного рекультивации земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.Сложившуюся ситуацию усугубляет отсутствие полной и достоверной информации о наилучших доступных технологиях (далее — НДТ) рекультивации земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.Таким образом, появилась объективная необходимость разработки и принятия национального стандарта «Наилучшие доступные технологии. Рекультивация земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Основные положения», инициатором разработки которого выступил Проект ПРООН/ГЭФ — Минприроды России «Задачи сохранения биоразнообразия в политике и программах развития энергетического сектора России».Осуществляемое Проектом ПРООН/ГЭФ — Минприроды России «Задачи сохранения биоразнообразия в политике и программах развития энергетического сектора России» взаимодействие с компаниями энергетического сектора показало, что в указанных компаниях успешно реализуются технологии рекультивации земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, включая агротехнические приемы в целях сохранения биологического разнообразия. В соответствии с положениями Постановления Правительства Российской Федерации N 1458 [12] технологии рекультивации земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, разработанные и реализованные в рамках Проекта ПРООН/ГЭФ — Минприроды России «Задачи сохранения биоразнообразия в политике и программах развития энергетического сектора России» могут позиционироваться как наилучшие доступные и перспективные технологии; эти технологии используются для восстановления нарушенных земель для сельскохозяйственных, лесохозяйственных, водохозяйственных, строительных, рекреационных, природоохранных и санитарно-оздоровительных целей. При этом наряду с традиционными технологиями рекультивации земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, требуемыми для восстановления плодородия почв и осуществляемыми последовательно, в два этапа (технический и биологический), применяются технологии рекультивации нарушенных земель в целях восстановления и сохранения биоразнообразия, основанные на применении комплекса работ по восстановлению ландшафта и экосистем до состояния, приближенного к первоначальному.Кроме того, в течение многих лет в компаниях энергетического сектора для приемки рекультивированных земель и земельных участков успешно применяются отраслевые и региональные регламенты, определяющие состав и порядок работы комиссии по приемке земель после проведения рекультивационных работ, перечень предъявляемых комиссии по приемке земель документов, гарантийные обязательства недропользователей после завершения рекультивационных работ и после приемки земель, форму гарантийного паспорта на рекультивированные земли и др.В настоящем стандарте использованы [13], [14], [15], [16], [17].Основное назначение настоящего стандарта заключается в повышении уровня безопасности жизни и здоровья людей, охраны окружающей среды, охраны объектов животного, растительного мира и других природных ресурсов, имущества юридических лиц и физических лиц, государственного и муниципального имущества, а также в содействии развитию систем жизнеобеспечения населения в чрезвычайных ситуациях.Объектом стандартизации являются наилучшие доступные технологии.Предметом стандартизации является методология применения наилучших доступных технологий рекультивации земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Подходы и методы, включенные в настоящий стандарт, представляют собой существующие наилучшие в экологическом плане, доступные экономически технологии, пригодные для практического внедрения и обеспечивающие высокий уровень защиты окружающей среды.Аспектом стандартизации являются основные положения.В настоящий стандарт могут вноситься изменения и дополнения, что связано с достижениями научно-технического прогресса и появлением новых подходов и технологий в области рекультивации земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает наилучшие доступные технологии рекультивации земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами (далее — нефтезагрязненные земли), основанные на применении комплекса работ по восстановлению земель, территорий, ландшафтов и экосистем до состояния, приближенного к первоначальному.

Настоящий стандарт распространяется на деятельность:- при разведке месторождений, добыче нефти, переработке, транспортировании и хранении нефти и нефтепродуктов;- учете, инвентаризации и картографировании нефтезагрязненных земель;- отраслевом и территориальном прогнозировании и планировании, практическом выполнении рекультивационных работ;- проектных и изыскательских работах по рекультивации земель, ранее нарушенных предприятиями, организациями и учреждениями по добыче нефти, а также переработке и транспортированию нефти и нефтепродуктов;- проектировании рекультивации в составе проектов предприятий, технология которых включает процессы нарушения и рекультивации земель;- проектировании линейных и других сооружений, строительство которых связано с потенциальным загрязнением земель нефтью и нефтепродуктами;- определении критериев приоритетности работ по рекультивации нефтезагрязненных земель по снижению возможных негативных последствий;- проведении работ по рекультивации нефтезагрязненных земель.Настоящий стандарт не распространяется на земли, загрязненные радиоактивными веществами.Положения, установленные в настоящем стандарте, предназначены для применения в нормативно-правовой, нормативной, технической и проектно-конструкторской документации, а также в научно-технической, учебной и справочной литературе применительно к процессам рекультивации загрязненных земель, обеспечивая при этом защиту окружающей среды и здоровья людей.

2 Нормативные ссылки

Источник: http://docs.cntd.ru/document/437139458

Способ очистки почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами

Использование: микробиологическая утилизация почвенных нефтяных загрязнений. Задача решается тем, что предлагается способ очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов путем обработки загрязненных участков специфическим микроорганизмом и питательными веществами для микроорганизмов.

Сущность: обработка почвы включает определение распространения нефти и нефтепродуктов по поверхности и/или горизонту загрязненных участков, дозированное распределение специфического микроорганизма и питательных веществ для микроорганизмов по поверхности и/или горизонту загрязненных участков, осуществление контроля за продуктами распада нефти и нефтепродуктов для определения повторных добавок нефтеусваивающего штамма и питательных веществ. В качестве специфического микроорганизма используют по меньшей мере один нефтеусваивающий штамм микромицетов, например Penicillium ЦМПМ F-107. 6 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к микробиологической утилизации нефтяных загрязнений, а точнее касается способа очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов и найдет применение для очистки и обезвреживания воды и почвы в зонах нахождения объектов нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, а также других объектах, использующих нефтепродукты.

Известен способ очистки почвы, загрязненной органическими веществами путем внесения в загрязненные слои почвы специфических микроорганизмов-бактерий рода Pseudomonas в виде водной суспензии или фиксированные на пористом носителе, например, цеолите, силикагеле, активном угле. Органическими веществами являются алканы, альдегиды и спирты нециклических углеводородов, фенолы. Обработку ведут в присутствии воды, кислорода или минеральных солей [1] Используемые в описанном способе бактерии характеризуются ферментативной системой, расщепляющей в основном производные углеводородов парафинового ряда. Такой узкий спектр действия бактерий ограничивает возможность широкого использования способа при очистке загрязненных почв. Наиболее близким техническим решением является способ очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений, включающий нанесение на поверхность загрязненных участков водной суспензии смеси специфического микроорганизма, в качестве которого используют культуру природного штамма Pseudomonas putida-36, и минерального удобрения-нитроаммофоски [2] По данному способу введение компонентов осуществляют опрыскиванием участков, имеющих низкую степень загрязнения (до 10 кг/м2). Поэтому он может быть использован лишь при поверхностном загрязнении почвы. Как правило, при загрязнении воды и почв нефтью, последняя легко проникает по горизонту на глубину более 1 м. В основном по горизонту легко распределяются тяжелые ароматические фракции нефти, но данный вид бактерий недостаточно эффективен при деструкции ароматических фракций нефти, что ограничивает применение способа. А учитывая то, что внесение суспензии осуществляют опрыскиванием, не вызывает сомнение, что проникшие вглубь по горизонту тяжелые фракции нефти остаются необработанным и таким образом область применения и условия использования ограничены. Известен способ ликвидации нефтяного загрязнения почвы, предусматривающий формирование, по меньшей мере одного аэрозольного облака, содержащего питательные вещества и микроорганизмы: либо бактерии родов Artrobacter, Nocardia, либо дрожжи Candida, либо актиномицеты Cladosporium [3] Облако постепенно за фиксированное время оседает на загрязненный участок почвы. Этого периода достаточно для увеличения численности микроорганизмов, до величины, достаточной для деструкции нефтяного загрязнения. К недостаткам этого способа можно отнести только то, что так же и в предыдущем способе нанесение действующего агента проводят только на поверхность загрязненной почвы, что увеличивает время деструкции, проникших вниз по горизонту тяжелых фракций нефти, что, в свою очередь, сужает область применения способа. В состав питательной среды входят: морская вода, сырая нефть, дрожжевой экстракт, сульфат аммония и двузамещенный фосфорнокислый калий. Решаемая в данном случае задача сводится к созданию способа очистки почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами путем подбора соответствующей технологической последовательности его стадий, специфических микроорганизмов с широким спектром ферментативной активности ко всему спектру нефтяных компонентов, который повышал бы степень очистки загрязненных участков как по поверхности, так и по горизонту при сокращении продолжительности процесса очистки. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. На почве определяют распространение нефтяного загрязнения по поверхности и по горизонту, вводят суспензию нефтеусваивающих микромицетов и питательных веществ, содержащую культуру по меньшей мере одного микромицета, а в качестве питательных веществ используют соли, содержащие катионы аммония, калия, магния и железа (III) и анионы нитрата, фосфата и сульфата. Суспензию вносят в почву под давлением 0,4-0,8 МПа из расчета 0,4-1 л суспензии на 1 м2 и 80-100 л на 1 м3 почвы, но не менее 2,8 105 спор на 1 мл нефтяного загрязнения. После чего проводят контроль за продуктами распада нефти и нефтепродуктов для установления необходимости повторных добавок суспензии. Сопоставительный анализ заявленного и известного технических решений показывает, что предложенный отличается тем, что в нем используют культуру по меньшей мере одного микромицета, устанавливают нефтенасыщенность загрязненных участков почв, при этом суспензию содержащую биологический агент и питательные вещества вводят непосредственно в почву. При этом отличием предложенного способа от известного, взятого в качестве прототипа является также то, что определены величины давления, под которым суспензию закачивают в почву, равные 0,4-0,8 МПа, расход суспензии на единицу загрязненной почвы как по площади так и по объему, равные 0,4-1 л на 1 м2 и 80-100 на 1 м3 почвы соответственно. Кроме этого, суспензия дополнительно содержит каитоны магния и железа и анионы нитрата. Применение предложенного способа обеспечивает эффективную очистку участков почвы со степенью загрязнения более 10% в течение 1-1,5 лет при глубине загрязненности до 2 м. Из всех групп микроорганизмов микромицеты являются наиболее устойчивыми к техногенным загрязнениям, обладают мощной ферментативной системой, т.е. большим набором ферментов, обильным спорообразованием. Введение в загрязненные участки питательных веществ и спор активного нефтеусваивающего штамма приводит к расщеплению нефти или нефтепродуктов. Введенная культура микромицета или микромицетов консорциум расщепляет только ароматические и циклические соединения, используя их в качестве единственного источника углерода. Естественная микрофлора почвы усваивает образующиеся при этом нециклические продукты распада нефтепродуктов, причем ее жизнедеятельность стимулируется за счет вводимых в почву питательных веществ, что ускоряет процесс очистки. В качестве микромицетов можно использовать микромицеты родов Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Mucor. Из рода Penicillium предпочтение следует отдать штамму Penicillium sp. ЦМПМ F-107. Следует отметить, что возможно использовать смеси названных микромицетов или одного какого-либо вида или штамма в виде порошка, естественно с минеральными добавками в случае поверхностной обработки загрязненных участков. Среда для культивирования микромицетов это по сути модифицированная среда Чапека, в которой отсутствует сахароза, поскольку источником углерода в данном случае при внесении микромицетов с питательной средой в почву источником углерода является само нефтяное загрязнение. Состав среды для культивирования микромицетов содержит: цитрат натрия, двузамещенный фосфонокислый калий, сульфат магния, хлористый калий, сульфат железа, сырая нефть. Предлагаемый способ может быть использован при поверхностном и глубинном загрязнении почвы нефтью и нефтепродуктами. В случае поверхностного загрязнения рекомендуется вносить на 1 м2 0,4-1 л водной суспензии, содержащей не менее 105 спор на 1 мл, а питательных веществ не менее 6 г на 1 л. При поверхностном загрязнении почву необходимо подвергать глубокому взрыхлению для создания оптимальных условий жизнедеятельности грибов, для этого почву боронуют после внесения суспензии. Обычно содержание нефти и нефтепродуктов в почве не превышает 15 мас. поэтому указанное количество суспензии обеспечивает максимально эффективную очистку при минимальных экономических затратах. Для определения количества суспензии необходимого для внесения в почву устанавливают нефтенасыщенность почвы, для чего пробуривают ряд скважин и закачивают в них растворы поверхностно-активных веществ до вытеснения на поверхность почвы, образующейся при этом водной эмульсии нефти или нефтепродуктов. По радиусу распространения этой эмульсии определяют требуемое количество буровых скважин. В зависимости от степени и глубины проникновения загрязнения количество скважин может достигать 30-40 штук на 1 га. В качестве нефтевытесняющего агента может применяться среда для культивирования микромицетов. Целесообразно закачивать в скважину 60-80 л водных растворов питательных веществ. После определения распространения загрязнения по горизонту почвы осуществляют дозированное внесение водной суспензии нефтеусваивающего микромицета и питательных веществ из расчета 80-100 л на 1 м3 при давлении 0,4-0,8 МПа. Давление определяется глубиной проникновения загрязнения, составляющей обычно от 20 см до 1,5 м. Количество водной суспензии определяется насыщением почвы нефтью или нефтепродуктами, а также ее структурой. После обработки загрязненных участков почвы проводят контроль за продуктами распада нефти или нефтепродуктов для определения добавок смеси нефтеусваивающего микромицета и питательных веществ. Контроль за продуктами распада осуществляют химическими и спектральными анализами по общепринятым методикам в течение пpоцесса очистки. Сам процесс очистки почвы продолжается от 0,5 до 1 года, добавление повторное суспензии может проводиться 2-3 раза в период очистки. П р и м е р 1. Пахотные земли площадью 20 га загрязнены нефтью в количестве 4000 т в результате аварии нефтепровода. Распространение нефти по поверхности определяли визуально, а по горизонту путем бурения 650 скважин на 20 га. В одну скважину закачивали 60-80 л водного раствора минеральных солей, имеющего состав, г/л: NaNO3 3,0 K2HPO 2,0 MgSO4 7H2O 0,5 KCL 0,49 FeSO4 7H2O 0,01 По вытесненной на поверхность водной эмульсии нефти определяли загрязненные участки. Было выявлено загрязнение нефтью по горизонту на глубину от 0,6 до 1,5 м. Загрязненные участки подвергали глубокому рыхлению и орошали водным раствором минеральных солей указанного выше состава из расчета 1000 л на 20 га. Подготовленную почву подвергали поверхностной обработке путем орошения загрязненных участков водной суспензией, состоящей из питательных солей названного выше состава и штамма Penicillium sp. ЦМПМ F-107 из расчета 1 л на 1 м2 (2,8105 спор на 1 мл нефти). За два месяца после первичной обработки содержание нефти, определенное химическим анализом в поверхностном слое до 8 см, снизилось на 10-15% Растительность отсутствовала, появились новые виды микрооpганизмов. Была проведена повторная обработка водной суспензией. Через 0,5 года пробурили скважины на глубину от 0,6 до 1,5 м. Количество скважин составило 350. Дозированное распределение водной суспензии по горизонту почву проводили под давлением 0,4-0,8 МПа. Введение водной суспензии в скважину глубиной 0,6-0,7 м осуществлялось при давлении 0,5-0,6 МПа, глубиной 0,7-1,5 м при давлении 0,8 МПа. Количество водной суспензии в одну скважину составляло 60-100 л в зависимости от ее глубины. Радиуса распространения суспензии 1,5-2 м зависит от давления ее подачи в скважину. Было израсходовано на 1 га загрязненных участков 2 т водной суспензии, содержащей 100-120 кг минеральных солей. За год после поверхностной и глубинной обработки утилизировалось от 80 до 90% нефти, содержащей в почве на глубине до 1,5 м. Поверхность почвы стала рыхлой, легко вспахивалась. Часть площади засеяли кукурузой, часть суданкой, Всхожесть 100% по внешнему виду растительность такая же как и на незагрязненных нефтью полях. П р и м е р 2. В биологические матрацы помещали 20 г почвы и 20 мл нефти и споровая суспензия грибов Aspergillus amstelaclani. Споровая суспензия вносилась из расчета 2,8105 спор на 1 мл нефти. За период 15а-ти суточного термостатирования при 27оС утилизировано 85% нефти. Аналогичные результаты получены при применении микромицета Aspergillus versicolor. П р и м е р 3. В биологические матрацы на 200 г почвы вносили 20 мл нефти, после чего вносили споровую суспензию, содержащую 2,8105 спор Tricyoderma konigi. За период 15-ти суточного термостатирования утилизировано 87% нефти. П р и м е р 4. В биологические матрацы вносили 200 г почвы и 20 мл нефти и споровую суспензию Penicillium shzisogenum. За 15-ти суточный период термостатирования утилизировано 96% нефти. Аналогичные результаты получены с микромицетом Penicillium notatum. П р и м е р 5. В биологические матрацы на 200 г почвы вносили 20 мл нефти и споровой суспензии гриба Mucor rasemosus в том же соотношении, что и примерах 2-4. После 15-ти суточного инкубирования утилизировано 97% нефти. П р и м е р 6. В биологические матрацы на 200 г почвы вносили 20 мл нефти и споровую суспензию микромицетов: Aspergillus amsteladani, Aspergillus versicolor, Trichoderma konigi, Penicillium chzisogenum, P.notatum, Mucor rasemocus в общем количестве не менее 2,8 105 спор на 1 мл нефти. За 15-ти суточное инкубирование утилизировано 99,5% нефти. П р и м е р 7. В почве в естественных условиях, при загрязнении 1 г нефти на 1 г почвы консорциумом, в состав которого вошли микромицеты Aspergillus amsteladani, A. versicolor, Trichoderma konigi, Penicillium chzisogenum, Pen. notatum, Mucor rasemocus утилизировано за 1 год 63% нефти.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОЧВЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ, предусматривающий периодические внесение в почву суспензии микроорганизмов, включающей питательные вещества, содержащие катионы аммония, калия и анионы фосфата и сульфата, отличающийся тем, что в качестве микроорганизмов используют по меньшей мере один нефтеусваивающий вид или штамм микромицетов, выбранных из родов Penicillium, Mucor, Aspergillus, Trichoderma. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве нефтеусваивающего штамма используют штамм Penicillium Sp. ЦМПМ F-107. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно определяют распространение нефтяного загрязнения по горизонту почвы путем бурения скважин и закачки водных растворов поверхностно-активных веществ до вытеснения на поверхность почвы образующейся водной эмульсии нефтепродуктов. 4. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что внесение водной суспензии микромицетов и питательных веществ осуществляют под давлением 0,4 0,8 МПа. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве питательных веществ дополнительно используют соли, содержащие катионы магния, железа (III) и анионы нитрата. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что водную суспензию микромицетов и питательных веществ вносят из расчета от 0,4 до 1 л суспензии на 1 м2 почвы, но не менее 2,8 105 спор на 1 мл нефтяного загрязнения. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что водную суспензию микромицетов и питательных веществ вносят по горизонту почвы из расчета от 80 до 100 л на 1 м2 почвы, но не менее 2,8 105 спор на 1 мл нефтяного загрязнения.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 17-2000

Извещение опубликовано: 20.06.2000        

Источник: https://findpatent.ru/patent/204/2049739.html

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами

Минеральные элементы питания 
и способность 
почвы их удерживать.

Чтобы растения (продуценты) могли нормально расти и развиваться, почва, как среда обитания, должна удовлетворять их потребности в минеральных элементах питания, воде и кислороде. Очень важное значение имеют кислотно- основные свойства почвы (рН почвы) и ее соленость.

Для питания растений необходимы такие минеральные вещества, как нитраты 
(NO3—ионы), фосфаты (РО 43-, Н2РО4, НРО 42- — ионы), соли калия (К+—ионы), кальция (Са2+—ионы).

За исключением азота остальные биогены изначально входят в состав горных пород наряду с непитательными элементами (SiO2, 
Al2O3 и др.). Однако эти биогены недоступны растениям, пока они закреплены в структуре материнской породы.

Чтобы ионы биогенов перешли в менее связанное состояние или в водный раствор, материнская порода должна быть разрушена. Материнская порода разрушается в процессе естественного выветривания.

Выветривание включает все естественные физические процессы 
(замерзание, оттаивание, нагревание, охлаждение и т. д.), биологические факторы (давление корней растений, растущих в мелких трещинах), а также различные химические реакции.

• Азот 
  поступает в почву при гниении 
  органических веществ в виде аммиака, который под действием нитрифицирующих 
  бактерий окисляется в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию 
  с находящимися в почве солями угольной кислоты, например карбонатом кальция, образует селитру:
• СаСО3 + 2HNO3-> Ca(NO3)2+ СО2+ Н2О
• Однако 
  некоторая часть органического 
  азота денитрофицирующими бактериями превращается в недоступную для, растений форму (свободный азот). К 
  процессам, возмещающим потерю азота, относятся:
• 1) атмосферные 
  электрические разряды, при которых 
  всегда образуется некоторое 
  количество оксидов азота с 
  последующим превращением в азотную 
  кислоту и селитру;
• 2) превращение 
  атмосферного азота в азотные 
  соединения клубеньковыми бактериями, входящими в состав корней некоторых растений (клубеньковые растения, например, бобовые культуры, клевер и многие другие растения).

Таким образом, в природе совершается 
непрерывный круговорот азота, так 
же, как и других биогенов. В агроэкосистемах этот круговорот нарушается, поскольку биогены удаляются вместе с собранным урожаем.

Когда ионы биогенов высвобождаются, они 
становятся доступными растениям, но могут 
также просачиваться через почвы (процесс выщелачивания).

Выщелачивание не только снижает плодородие почвы, но и загрязняет водоемы. 
Способность почвы связывать и удерживать ионы биогенов называется ионообменной емкостью почвы. Если ионообменная емкость почвы утрачена, то биогены выщелачиваются и плодородие почвы падает. Поэтому в агроэкосистемах необходимо постоянно пополнять биогены, внося их. в виде удобрений.

Помимо 
ионообменной емкости почва должна обладать водоудерживающей способностью, поскольку растениям для функционирования необходима вода не только на фотосинтез (расход 1% воды), но и на возобновление потерянной через листья влаги — транспирацию (расходуется 99% воды). Из сказанного следует, что почва должна впитывать воду (инфильтрация) с поверхности, обладать водоудерживающей способностью и поверхностным покровом, препятствующим испарению влаги.

Для питания 
растениям, а также микроорганизмам 
почвы необходим кислород: в результате клеточного дыхания растения выделяют углекислый газ. Почва должна обеспечить диффузию кислорода из воздуха и 
углекислого газа от корней в воздух, т. е. хорошо аэрироваться. Аэрацию почвы затрудняет уплотнение почвы и чрезмерное насыщение ее водой.

Почва не должна содержать много соли (т. е. быть засоленной), поскольку в 
этом случае происходит обезвоживание 
клеток («обратный» осмос) и растения погибают.

Кислотность почвы должна быть близка к нейтральной (рН — 6—8).

Ионообменная 
емкость почвы, ее инфильтрация, аэрация, водоудерживающая способность, а также 
обрабатываемость почвы зависят 
от ее гранулометрического состава .

Наилучшим гранулометрическим составом почвы считается суглинистый или пылевидный состав, обеспечивающий средние свойства почвы.

Независимо от механического состава почвы гумус и создаваемая им почвенная структура обеспечивают необходимые условия для жизни растений.

Со временем гумус разрушается (до 50% в год), утрачивается почвенная структура — происходит минерализация почвы. Поэтому необходим постоянный приток детрита в почву.

Гранулометрический 
состав различных 
типов почв и их свойства 

Тип почвы	Диаметр частиц, мм	Инфильтрация  воды	Водоудерживающая способность	Ионообменная  ёмкость	Аэрация	Обрабатываемость
Песок	2-0,05	хорошая	Низкая	Низкая	Хорошая	Хорошая
Пыль	0,05-0,002	Средняя	Средняя	Средняя	Средняя	Средняя
Глина	0,002	Слабая	Высокая	Высокая	Плохая	Плохая
Суглинок (40% песка, 40% пыли, 20% глины)	Средняя	Средняя	Средняя	Средняя	Средняя

Таблица 1 

В природных 
экосистемах имеется взаимосвязь: почва обеспечивает растения биогенами, растения обеспечивают почву детритом, почвенную экосистему — пищей, защищают почву от эрозии, сокращают потерю воды от испарения и не препятствуют инфильтрации. Взаимосвязь между почвой и растительностью — динамическое равновесие, а не стационарное состояние (меньше гумуса —> меньше растений —> меньше детрита —> меньше гумуса и т. д.). 

Загрязнение почвы химическими веществами и его последствия.

Техногенная интенсификация производства способствует загрязнению и дегумификации, вторичному засолению, эрозии почвы.

К веществам, всегда имеющимся в почве, но концентрация которых может возрастать в результате деятельности человека, относятся металлы, пестициды. Из металлов в почве часто обнаруживают избыточные концентрации свинца, ртути, кадмия, меди и др.

Мышьяк содержится во многих естественных почвах в концентрации 10 млн.-1, однако его концентрация может увеличиться в 50 раз за счет применения для протравы семян арсената свинца.

Ртуть в обычных почвах содержится в количестве от 90 до 250 г/га; за счет протравливания она может ежегодно добавляться в количестве около 5 г/га; примерно такое же количество попадает в почву с дождем.

Дополнительные загрязнения возможны при внесении в почву удобрений, компостов и с дождевой водой.

Для уничтожения 
вредителей изобретены тысячи химикатов. Их называют пестицидами, а в зависимости от группы организмов, на которые они действуют, их делят на инсектициды (убивают насекомых), родентициды (уничтожают грызунов), фунгициды (уничтожают грибы).

Однако ни один из этих химикатов не обладает абсолютной избирательностью в отношении организмов, против которых он разработан, и представляет угрозу также для других, организмов, в том числе и для людей.

Экологически значительно целесообразнее для борьбы с сельскохозяйственными вредителями использовать природные или биологические методы.

Существуют четыре основных категорий биологических методов борьбы с вредителями: а) с помощью естественных врагов; б) генетические методы; в) использование стерильных самцов; г) с помощью природных химических соединений

Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и чёрной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, 
ТЭС на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжёлыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами. Загрязнение почв нефтью в местах её добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз.

Таким образом, интенсивное развитие промышленного 
производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение её качества. Сильное загрязнение почвы тяжёлыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводят к изменению состава микроэлементов и возникновению техногенных пустынь.

1. Изменение содержания микроэлементов в почве 
   немедленно сказывается на здоровье травоядных животных и человека, приводит к нарушению обмена веществ, вызывая 
   различные эндемические заболевания 
   местного характера.
2. Например, недостаток йода в почве ведет 
   к болезни щитовидной железы, недостаток кальция в питьевой воде и продуктах 
   питания — к поражению суставов, их деформации, задержке роста.
3. Загрязнение почвы пестицидами, ионами тяжелых 
   металлов приводит к загрязнению сельскохозяйственных культур и соответственно пищевых продуктов на их основе.

Так, если зерновые культуры выращивают с высоким 
естественным содержанием селена, то сера в аминокислотах (цистеин, метионин) замещается селеном. Образовавшиеся «селеновые» аминокислоты могут привести к отравлению животных и человека.

Недостаток молибдена в почве приводит к накоплению в растениях нитратов; в присутствии природных вторичных аминов начинается последовательность реакций, которые могут инициировать у теплокровных животных развитие раковых заболеваний.

В почве 
всегда присутствуют канцерогенные (химические, физические, биологические) вещества, вызывающие опухолевые заболевания 
у живых организмов, в т. ч. и 
раковые. Основными источниками 
регионального загрязнения почвы канцерогенными веществами являются выхлопы автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, продукты нефтепереработки.

Антропогенное вмешательство может влиять на повышение 
концентрации природных веществ 
или вносить новые, посторонние 
для окружающей среды вещества, такие, как пестициды, ионы тяжелых металлов.

Поэтому концентрация этих веществ (ксенобиотиков) должна определяться как в объектах окружающей среды (почве, воде, воздухе), так и в пищевых продуктах.

Предельно допустимые нормы на присутствие остатков пестицидов в продуктах питания различны в разных странах и зависят от характера экономики (импорта- экспорта продовольствия), а также от привычной структуры питания населения. 

Потеря 
почвы.

Для устойчивого 
развития человеку необходимо осознать свое отрицательное воздействие на почву и принять меры по снижению этого воздействия.

Увеличение 
численности человечества приводит к более интенсивному землепользованию. Характер деятельности человека весьма разнообразен, и условно можно 
выделить следующие аспекты: а) сельское и лесное хозяйство; б) разнообразное строительство; в) горнотехнические мероприятия.

Источник: http://student.zoomru.ru/eko/zagryaznenie-pochv-neftju-i-nefteproduktami/10601.115939.s2.html