CC BY
53
Рост и развитие растений при рекультивации нефтезагрязнённых почв с использованием сточных вод
Т.А. Гамм, д.с.-х.н, С.В. Шабанова, к.т.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ, А.А. Гамм, правительство Оренбургской области, Р.Ф. Сагитов, к.т.н, ООО НИПИЭП
Проблема загрязнений грунтов углеводородами остро стоит во всех нефтедобывающих регионах России. При разработке месторождений не учитывалась экологическая составляющая работ по утилизации нефтешламов. В результате накопились тысячи гектаров нефтезагрязнённых земель, прежде всего в виде шламовых амбаров. Ликвидация и рекультивация загрязнённых земель — это сложный технологический процесс, обусловленный медленными темпами их естественного самоочищения, особенно в условиях севера. Используемые в настоящее время биологические методы очистки нефтезагрязнённых почв с использованием микроорганизмов требуют больших капитальных затрат, трудоёмки и имеют большую протяжённость во времени [1—7]. Поэтому актуальным является поиск более быстрых и экономически выгодных методов очистки почвы от нефти. В связи с этим была поставлена цель — разработать способ очистки нефтезагрязнённых почв с использованием сточных вод, которые образуются непосредственно при эксплуатации объектов нефтегазового комплекса, и оценить степень очистки методом биоиндикации. Научная новизна исследования заключается в разработке способов очистки почвы от нефти с использованием сточных вод различного химического состава.
Материал и методы исследования. Объектом исследований стали почвы, загрязнённые нефтью Сладковско-Зареченского месторождения, расположенного на территории Ташлинского района Оренбургской области в 8 км юго-восточнее села Ташла.
Все эксперименты по рекультивации нефтеза-грязнённых почв проводили в четырёх вариантах с разным соотношением почвы и нефти: 900 г почвы и 100 г нефти, 700 г почвы и 300 г нефти, 500 г почвы и 500 г нефти, 300 г почвы и 700 г нефти. Пластовая нефть имеет плотность 0,642 г/см3, вязкость 0,4 мПас. Нефть — лёгкая, сернистая (0,35%), парафиновая (4,87%), смолистая (4,25%).
Схема эксперимента включала пять способов промывания загрязнённой почвы: 1) 5 раз по 500 мл холодной питьевой воды; 2) 2 раза по 500 мл сточных вод бань, прачечных, а затем 4 раза по 500 мл хозяйственно-бытовых сточных вод; 3) 4 раза по 500 мл сточных вод бань, прачечных; 4) 2 раза по 500 мл сточных вод бань, прачечных и 2 раза по 500 мл раствора лузги подсолнечника; 5) 1 раз 500 мл сточных вод бань, прачечных и 2 раза по 500 мл раствора куриного помёта.
На месторождениях образуются кроме производственных сточных вод ещё и хозяйственно-бытовые сточные воды и сточные воды бань, душевых, прачечных, которые необходимо вывозить на ближайшие очистные сооружения, что является проблемой. При разработке способа очистки почвы от нефти в целях экономии питьевой воды мы повторно использовали данные сточные воды. Сточные воды бань, прачечных содержат поверхностно-активные вещества, улучшающие условия удаления нефти из почвы, а сточные воды хозяйственно-бытовые, содержащие раствор лузги подсолнечника и куриный помёт, не только удаляют нефть из почвы, но и улучшают условия роста и развития растений на рекультивируемых землях.
Измерение массовой доли нефтепродуктов в пробах чернозёма южного проводили флуори-метрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». Эффективность очистки почвы от нефти определяли методом биотестирования по эффективности прорастания растений (кресс-салат, редис и кабачок).
Результаты исследования. При промывке не-фтезагрязнённых сточных вод питьевой водой при всех концентрациях нефти в почве были получены всходы, когда концентрация нефти снижалась для кресс-салата до 2100—3530 мг/кг почвы, редиса — до 2100—2400 мг/кг почвы, а для кабачка — не достигнута при данных концентрациях (табл. 1).
Когда загрязнённую почву промывали 2 раза по 500 мл сточных вод бань, прачечных, а затем 4 раза по 500 мл хозяйственно-бытовых сточных вод, 100-процентную всхожесть редиса получили при достаточно высокой концентрации нефти — 2600 мг/кг почвы, кресс-салата — при более низкой концентрации — 1390—1450 мг/кг почвы (табл. 2).
При промывке почвы только сточными водами бань и прачечных 100-процентная всхожесть кресс-салата и редиса получена при концентрации нефти в почве 4000 мг/кг почвы и менее (табл. 3).
Однако, когда при промывке только сточными водами бань и прачечных мы промыли почву ещё и раствором лузги подсолнечника, 100-процентная
1. Биоиндикация концентрации нефтепродуктов в почве при промывке питьевой водой
Соотношение почва : нефть, г Концентрация, мг/кг почвы Всхожесть семян, %
кресс-салат редис кабачок
900:100 2100 100 100 33,3
700:300 2420 100 100 33,3
500:500 3250 100 80 33,3
300:700 3530 100 80 33,3
всхожесть кресс-салата и редиса была получена при концентрации нефти в почве менее 1510—1800 мг/кг почвы (табл. 4).
Загрязнённую почву промывали также сточными водами бань, прачечных и раствором куриного помёта. В этом варианте 100-процентная всхожесть кресс-салата была получена при соотношении почвы и нефти 90:10 и концентрации нефти в почве 4260 мг/кг, 80% семян кресс-салата взошли при концентрации нефти 8900—9100 мг/кг почвы, самая высокая всхожесть семян редиса — 80% получена только при концентрации нефти 4260 мг/кг почвы (табл. 5).
На всех вариантах эксперимента всхожесть кабачка не превышала 33,3%.
При промывке почвы питьевой водой наибольшее снижение нефти в почве происходит при более низких её концентрациях. Данный способ
2. Зависимость всхожести семян от концентрации нефтепродуктов в почве при промывке сточными водами бань, прачечных и хозяйственно-бытовыми сточными водами
промывки почвы обеспечивает снижение концентрации нефти до 2100—3530 мг/кг почвы.
При промывке почвы сточными водами бань, прачечных и хозяйственно-бытовыми сточными водами наиболее низкие концентрации нефти 1390—1450 мг/кг почвы получены на вариантах с самыми высокими исходными концентрациями нефти в почве, а при самой малой исходной концентрации нефти в почве достигнута концентрация нефти лишь 6350 мг/кг почвы. Данная закономерность отмечена и при промывке нефтезагрязнённой почвы сточными водами только бань и прачечных, а также с добавлением раствора лузги. При этом рост кресс-салата в пробе с соотношением почвы и нефти 700:300 г был значительно замедлен по сравнению с другими пробами, самый высокий рост культуры был достигнут при равном соотношении почвы и нефти — 500:500 г (табл. 6).
4. Зависимость всхожести семян от концентрации нефтепродуктов в почве при промывке сточными водами бань, прачечных и раствором лузги подсолнечника
Соотношение почва: нефть, г Концентрация, мг/кг почвы Всхожесть семян, %
кресс-салат редис кабачок
900:100 6350 60 80 33,3
700:300 2600 80 100 33,3
500:500 1450 100 80 33,3
300:700 1390 100 80 33,3
Соотношение почва: нефть, г Концентрация, мг/кг почвы Всхожесть семян, %
кресс-салат редис кабачок
900:100 2790 80 80 33,3
700:300 8600 60 60 33,3
500:500 1510 100 100 33,3
300:700 1800 100 100 33,3
3. Зависимость всхожести семян от концентрации нефтепродуктов в почве при промывке сточными водами бань и прачечных
Соотношение почва: нефть, г Концентрация, мг/кг почвы Всхожесть семян, %
кресс-салат редис кабачок
900:100 5350 80 80 33,3
700:300 4000 100 100 33,3
500:500 1310 100 100 33,3
300:700 1345 100 100 33,3
5. Зависимость всхожести семян от концентрации нефтепродуктов в почве при её промывке сточными водами бань, прачечных и раствором куриного помёта
Соотношение почва: нефть, г Концентрация, мг/кг почвы Всхожесть семян, %
кресс-салат редис кабачок
900:100 4260 100 80 33,3
700:300 8900 80 60 33,3
500:500 9100 80 60 33,3
300:700 9800 60 60 33,3
6. Динамика роста растений при промывке почвы сточными водами бань и прачечных и раствором лузги подсолнечника
Соотношение почва: нефть, г Высота растения, см
Растение день
3-й 6-й 9-й 12-й 15-й
900: 100 0,4 0,9 1,7 2,7 3,6
Кресс-салат 700:300 500:500 0,3 0,4 0,6 0,9 1,2 1,7 1,9 2,9 2,5 3,9
300: 700 0,4 0,9 1,6 2,6 3,7
900: 100 0,5 1,0 2,0 2,9 4,0
Редис 700:300 0,3 0,7 1,4 2,3 2,9
500:500 0,5 0,9 2,1 3,2 4,5
300: 700 0,5 0,9 2,2 3,3 4,3
900: 100 0,2 0,5 0,9 1,0 1,3
Кабачок 700:300 500:500 0,2 0,2 0,4 0,4 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,4
300: 700 0,2 0,4 0,9 1,0 1,3
7. Динамика роста растений при промывке почвы сточными водами бань и прачечных и раствором куриного помёта
Соотношение почва: нефть, г Высота растения, см
Растение день
3-й 6-й 9-й 12-й 15-й
900:100 0,5 1,2 1,7 2,5 4,0
Кресс-салат 700:300 500: 500 0,5 0,4 0,9 0,9 1,5 1,5 2,3 2,1 3,8 3,4
300:700 0,4 0,9 1,6 2,0 3,3
900:100 0,6 1,5 2,7 3,9 4,6
Редис 700:300 0,5 1,1 1,6 2,4 3,6
500: 500 0,4 0,9 1,5 2,1 3,0
300:700 0,4 0,9 1,4 2,0 2,9
900:100 0,2 0,5 0,9 1,2 1,5
Кабачок 700:300 500: 500 0,2 0,2 0,4 0,4 0,9 0,8 1,1 1,0 1,4 1,3
300:700 0,2 0,4 0,9 1,0 1,3
Менее всего происходила очистка почвы от нефти при промывке сточными водами бань и прачечных и раствором куриного помёта (табл. 7). В этом случае концентрации нефти в почве оставались высокими и не была достигнута 100-процентная всхожесть семян.
Происходит одинаковое развитие кресс-салата в пробах с различной концентрацией почвы и нефти.
Практическая значимость работы заключается в том, что производству рекомендован действенный, технологически доступный, экономически выгодный метод очистки нефтезагрязнённых почв.
Вывод. Результаты исследования показали, что наиболее эффективен метод очистки нефтезагряз-нённых почв от нефти с использованием сточных вод бань и прачечных, содержащих поверхностно активные вещества, а также совместные промывки сточными водами бань и прачечных с хозяйственно-бытовыми сточными водами и раствором лузги
подсолнечника для нефтезагрязнённых почв с высоким содержанием нефти, когда достигается наилучшее развитие растений. Данный метод очистки нефтезагрязнённых почв можно рекомендовать производству.
Литература
1. Андресон Р.К., Пропадущая Л.А. Изучение факторов, влияющих на биоразложение нефти в почве // Коррозия и защита в нефтегазодобывающей промышленности. 1979. № 3. С. 30-32.
2. Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. М.: Высшая школа, 1981. 400 с.
3. Киреева Н.А. Фитотоксичность антропогенно-загрязнённых почв. Уфа: Гилем, 2003. 231 с.
4. Колесниченко А.В. Процессы биодеградации в нефтезагрязнённых почвах. М.: Промэкобезопасность, 2004. 194 с.
5. Логинов О.Н. Биотехнологические методы очистки окружающей среды от техногенных загрязнений. Уфа: Гос. изд. научно-тех. литературы «Реактив», 2000. 100 с.
6. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высшая школа, 2002. 334 с.
7. Алиев С.А. и др. Рекомендации по рекультивации нефтезагрязнённых земель. Баку: Элм, 1981. 26 с.
Оценка влияния деятельности предприятия ОАО «Уральская сталь» на качество атмосферного воздуха
О.Е. Мережко, к.б.н, Н.Б. Станишевская, ст. преподаватель, филиал НОУ ВО МТИ в г. Оренбурге
Для нормальной жизнедеятельности человека прежде всего нужен воздух. Без воздуха человек не может прожить более 5 мин., а без еды — до 5 дней. Под определением атмосферного воздуха понимают источник дыхания человека, расти -тельности и животных, для синтеза химических веществ — сырьё для процессов горения.
Атмосферный воздух является материалом, который применим для охлаждения как промышленных, так и транспортных установок, высших растений и животных, а также средой, в которую выбрасываются отходы жизнедеятельности человека.
Существует два вида загрязнения атмосферы. Первый вид — это естественное загрязнение, которое возникает в результате природных явлений, на которые человек не влияет, а второй вид — это антропогенное, в результате человеческой деятельности. Первый вид загрязнения атмосферы характеризуется поступлением в атмосферу космической пыли, растительной пыльцы, морских солей и вулканического пепла. Пустыни, вулканы и оголённые участки земли являются основными источниками природной пыли. Ко второму виду источника атмосферы относятся промышленные предприятия, транспорт, энергетические установки, сельскохозяйственное производство.
