Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,618

Особенности биоремедиации нефтезагрязненных почв вусловиях северного Сахалина

Костенков Н.М. 1 Ознобихин В.И. 2
1 Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения Российской академии наук
2 Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения Российской академии наук
Основными лимитирующими факторами, влияющими на процесс успешной биоремедиации нефтезагрязненных почв вусловиях Северного Сахалина, являются: короткий период сположительными температурами, слабая обеспеченность загрязнённого слоя почв теплом ивлагой, сильная кислотность почв ислабая их обеспеченность фосфором, калием иазотом. Поэтому наиболее приемлемым вариантом биоремедиации является компостирование ввалах, грядах, буртах укрываемых теплоаккумулирующими пленками ипериодически поливаемых до оптимальной влажности. Втаких условиях процесс очистки заканчивается за три месяца.
биоремедиация
оптимизация условий
технология производства работ на полигоне
1.Вельков В.В. Биоремедиация: принципы, проблемы, подходы// Биотехнология, 1995.№3, 4.С. 20-27.
2.Голодяев Г.П., Костенков Н.М., Ознобихин В.И. Биоремедиация нефтезагрязнённых почв методом компостирования// Почвоведение, 2009.№ 8.С.996-1006.
3.Голодяев Г.П., Иванов Г.И. Биохимическая оценка почв прибрежной зоны Юга Дальнего Востока/ Ред. В.И. Ознобихин. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1988.37 с.
4.Кочергин И.Е., Ознобихин В.И., Савельев А.В., Кереев В.О. Опыт биоремедиации нефтезагрязненной почвы врамках полевого эксперимента вусловиях Северного Сахалина// Экологические аспекты освоения нефтегазовых месторождений.– Владивосток: Дальнаука, 2009.С. 84-96.
5.Никитина З.И., Голодяев Г.П. Экология микроорганизмов исанация техногенных территорий/Ред. В.И. Ознобихин. Владивосток: Дальнаука, 2003. 179 с.
6.Kostenkov N.V., Oznobikhin V.I. On specificity of soil cover and its remediation ft the Sakhalin project realization//The Proceeding of the Sixth (2004) ISOPE Pacific/Asia offshore mechanics symposium. Vladivostok, 2004.P. 35-38.
7.MacMillen S., Lambertz D. Lessons learned on E&P biotreament: landferming guidelines, land treatment guidelines, composting guidelines. Richmond, California: Chevron Research&Technology Company. 1998.179 p.

Широкое вовлечение дальневосточный территорий вдобычу нефти истроительство транспортирующих её коммуникаций остро ставит вопрос орекультивации нефтезагрязненных почв. При всех гарантиях, которые озвучиваются заинтересованными фирмами, очистка загрязненных земель от нефтепродуктов является приоритетной проблемой, которую надо решать на местном уровне сучётом местных особенностей ис привлечением богатого мирового опыта. Наиболее прогрессивной технологией очистки почв от нефти считается активация внефтезагрязненной почве имеющейся вней аборигенной углеводородоокисляющей микрофлоры [1, 3, 5, 7].

Исследование микрофлоры почв вместах загрязнения впределах Северо-Сахалинской низменности (табл.1), показало, что после факта загрязнения идёт интенсивное размножение окисляющей нефть микрофлоры иснижение концентрации нефтепродуктов. Процесс самоочищения протекает, по полевым визуальным наблюдениям, за период примерно 5-6лет. Концентрация нефти при этом падает до фонового уровня. Однако за столь длительный период часть нефти иеё компонентов будет мигрировать сводой, загрязняя грунтовые и, что наиболее опасно, поверхностные воды нерестовых рек. Поэтому были проведены лабораторные исследования по оптимизации условий минерального питания аборигенной микрофлоры применительно косновным почвам Северо-Сахалинской низменности: буротаёжным оподзоленным легкосуглинистым, подзолам иллювиально-железистым супесчаным ипесчаным, торфяным моховым слабозольным. По этим лабораторным экспериментам была подготовлена программа экспериментального проекта, врамках которого обоснован метод биоремедиации по обезвреживанию токсичных отходов ввиде почвы, загрязненной нефтепродуктами, для внедрения впрактику обращения сотходами на буровых площадках. Он заключался встрого контролируемом загрязнении почвы нефтью, внесении оптимальных доз удобрений, последующем компостировании вбуртах при регулярном поливе иперемешивании массы компоста имониторинге за процессами, происходящими вбурте. Часть результатов этих наблюдений опубликована ранее [2, 4, 6].

Таблица 1

Численность трофических групп микроорганизмов впочвах

Показатели

Ед.

Образцы почв*

Год загрязнения

-

Бтк

Бтр

Вл

Дг

Время после загрязнения **

лет

4

1

6

1

Содержание нефти вобразце***

мг/100 г.

5394

12 000

1000

160 000

Оценка степени загрязнения

-

сильная

очень сильная

нет

чрезмерная

Трофические группы микроорганизмов:

тыс.кл./1 г

почвы

-

-

-

 

РПА

18,3

2,9

287

2243

Спороносные

0,1

0,3

0,6

0,1

Эшби

17,8

1,97

297,5

2150

КАА

31,3

2,87

1109

1023

Чапек-Донса

32,95

1,93

640,5

1622,4

Ворошиловой

0,09

0,009

0,09

940

 

КАА/РПА

-

1,71

0,98

3,87

0,46

Ферментативная активность:

% от общей

численности

-

-

-

-

Дегидрогеназа:

РПА

0

0

11,5

3,4

 

Спороносные

0

0

0

0

 

Чапек-Донса

0

0

3,4

11,4

Цитохромоксидаза:

РПА

0

0

0

4,7

 

Спороносные

0

0

0

0

 

Чапек-Донса

0

0

0

3,1

 

КАА

0

0

0

5,1

Амилаза:

КАА

0

0

0

45,3

Примечания. *– образцы почв– места иособенности отбора: Бтк– урочище Ботасино- дно копани– приемника аварийно разлившейся нефти сеё остатками на поверхности, Бтр– там же, окраина контура разлившейся нефти, Вл– пос. Вал, площадка сцистернами на выезде, зарастающая разнотравной растительностью, Дг– промысловое месторождение Даги вблизи автотрассы Южно-Сахалинск– Охта, борт действующего земляного ковша для сбора разливающейся нефти, на границе раздела нефти ипочвы откоса под «ржавой» плёнкой разлагающейся нефти на поверхности почвы. **– до отбора образца на анализ. ***– на момент отбора образца.

Результаты исследований показали, что компостирование нефтезагрязненных почв вполевых условиях при оптимизации питательного, термического ивлажностного режимов способствует интенсивному развитию аборигенных микроценозов иэффективной деструкции нефти. Концентрация нефтепродуктов резко уменьшается за первые 24 суток (430 мг нефти на 100 гпочвы за сутки). За этот период испарилось иразложилось 74 % внесённой «легкой» нефти. За весь 95-дневный период эксперимента средняя скорость разложения нефти составила 157мг/кг почвы всутки. После завершения процесса компостирования почва стала экологически чистой как по содержанию нефти, так ипо содержанию бензо-а-пирена ибиотестированию по реакции простейших.

Для разработки технологии успешной биоремедиации необходимо учесть факторы, влияющие на этот микробиологический процесс. Результаты анализа сведены втабл. 2.

Безусловно, самым лимитирующим фактором на первом этапе биоремедиации является обеспеченность теплом микробиологических процессов. При холодных, как правило, весне ипервой половине лета формирование буртов иих укрытие полисветановыми пленками должно быть сориентировано так, что бы максимально накапливалось тепло, но создаваемая температура была не выше оптимальной.

Таблица 2

Оптимизация параметров свойств почв для целей биоремедиации вусловиях Северо-Сахалинской низменности (по: [7] сизменениями идополнениями)

№ п/п

Показатель

Ед.

измерения

Нормируемые показатели

Оптимальный

Фактический

Технологические возможности регулирования

Температурный режим

1.

Продолжительность б/м п*

дни

90

96

Аккумуляция солнечной энергии**

2.

Средняя месячная tVI- VIII

t ◦C

≥20

13-17

Кислотно-щелочные условия почвы

3.

Актуальная кислотность

рН вод

6-7

4-5

Внесение известковых материалов, доломита

в расчётных дозах

4.

Обменная кислотность

рН сол

5,5-6,0

3-5

5.

Гидролитич. кислотность

***

≤5

3-34

Аэрация почво-грунта

6.

по общей пористости

%

20

5-15

Разрыхлители, регулярное перемешивание

Гранулометрический состав

7.

Фракция песка

%

< 70

>80

Разбавление грунтом

Влажность почвогрунта

8.

От полной влагоёмкости

%

60-70

-

Регулярный полив

9.

На деструкцию 1 л нефти воды

литра

4

-

Корректировка нормы полива

Обеспеченность элементами питания

10.

органическое вещество

%

>0,5

0,1-1,5

Внесение спецторфокомпостов

11.

азот (N-NH4+N-NO3)****

кг д.в.

на 1 тонну

нефти/мг на 100 г

63

н.о.

н.о.

Вносится разово при формировании компостируемой массы

12.

фосфор

47

>37

5-60

13.

калий

29

>12

40-327

14.

кальций

 

> 4

1-4,5

Внесение совмещается сизвесткованием

15.

магний

30

>2

0,5-2,2

Cтепень загрязнения нефтью

16.

содержание нефти *

%

<5

<5

поверхност. обработки

17.

содержание нефти**

<15

<15

только вгрядах

>15

>15

разбавление почвы чистым почвогрунтом

Содержание тяжёлых металлов имикроэлементов

18.

барий

мг/кг

<180

61

При сильном загрязнении – разбавление чистым почвогрунтом, внесенными разрыхлителей (торфа, опилок), торфокомпостов до допустимых концентраций

19.

бор

мг/кг

<2

н.о.

20.

кадмий

мг/кг

<26

0,78

21.

хром

мг/кг

<1500

н.о.

22.

медь

мг/кг

<750

1,18

23.

молибден

мг/кг

<37

н.о.

24.

мышьяк

мг/кг

<41

5,0

25.

никель

мг/кг

<210

н.о.

26.

ртуть

мг/кг

<17

0,195

27.

свинец

мг/кг

<300

4,07

28.

селен

мг/кг

< 100

н.о.

29.

цинк

мг/кг

<1400

10,47

Наличие сорбента для ускорения деструкции нефти

30.

торфяная крошка

-

-

-

Достаточно тонко измельченная

Обсеменённость микроорганизмами-деструкторами

31.

аборигенная*****

мл.

4

<0,2

Добавка микробных препаратов

Примечания: * б/м п– безморозный период, ** аккумуляция солнечной энергии– за счёт применения полисветановых (теплопоглощающих) плёнок, ***– мэкв на 100 гпочвы, ****– первая колонка– количество питательные вещества для обеспечения разложения одной тонны нефти, вторая колонка– оптимальное содержание питательных веществ вмг на 100 гпочвы, *****– млрд. КОЕ на 100 гпочвы.

Самым многоплановым иразносторонним является оптимизация условий биоремедиации почвенногрунтовой загрязнённой толщи. Очень важными условиями успешной очистки почв являются оптимизация влажности иаэрации. Первая из них оптимизируется регулярными поливами, авторая– периодическим рыхлением компостируемой массы (перелопачиванием).

Наиболее разработанным является регулирование кислотно-щелочных условий почв ввиде известкования. Однако дозы известковых удобрений для этих целей требуют дополнительных проработок, как иоптимизация видов, форм исоотношений элементов питания, которые, по-видимому, должны устанавливаться применительно кимеющемуся впочве микробиологическому консорциуму.


Библиографическая ссылка

Костенков Н.М., Ознобихин В.И. Особенности биоремедиации нефтезагрязненных почв вусловиях северного Сахалина // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 8-2. – С. 224-227;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=3818 (дата обращения: 20.06.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252