Загрязнение почв нефтью при чрезвычайных ситуациях

В настоящее время при нарастающем техногенном загрязнении окружающей среды (ОС) активно увеличивается и спонтанное проявление чрезвычайных ситуаций. Наибольшую опасность создают разливы нефти в виду большого вреда не только ОС, но и здоровью населения.

Поскольку очистка от таких загрязнений сложна и длительна, большую актуальность приобретает разработка четких и эффективных технологий ликвидации последствий загрязнения.

Поэтому работы в этом направлении, как теоретические так и экспериментальные, становятся необходимыми и актуальными.

В 2001 г. на территории Краснохолмского района Тверской области произошел аварийный выброс нефти па рельеф местности. В данной работе приведены экспериментальные результаты комплексной физико-химической экспертизы по ряду важных параметров, а также дан общий обзор по опасности нефтяных загрязнений.

Нефть и нефтепродукты являются распространенными загрязнителями окружающей среды. Попадая в природные экосистемы, нефтяные углеводороды вызывают нарушение биологического равновесия в течение длительного времени. Поэтому проблема предотвращения и ликвидации нефтяных загрязнений в почве и воде является весьма целенаправленной.

Проблемы управления качеством ОС наиболее ярко проявляются на предприятиях нефтяного комплекса, особенно в условиях больших городов, т.к. огромная энергонасыщенность предприятий, образование и выбросы вредных веществ создают не только техногенную нагрузку на ОС, но и представляют реальную опасность для здоровья людей.

Примером могут служить предприятия топливно-нефтехимического профиля, специализирующиеся на выпуске топлив различного назначения, строительных материалов на битумной и полимерной основах, изделий из пластмасс. Для таких производств необходима разработка методов комплексного подхода к решении: проблемы повышения уровня экологической безопасности и управления качеством ОС, включающая: анализ опасности и оценку риска современного нефтеперерабатывающего производства.

Необходима разработка и внедрение системы мониторинга ОС, основными задачами которого являются: слежение за качеством ОС, выяснение источников загрязнений, предупреждение возможных аварийных ситуаций и оперативное принятие мер по их устранению на базе многофакторных исследований и совершенствования технологических процессов.

В больших городах и окружающих населенных пунктах наибольший вред нефтяные загрязнения приносят почвам, поскольку именно почвы являются и депонентом, и донором загрязнений всех сред: водных и воздушных. В условиях города почвы подвергаются значительному техногенному загрязнению. Среди разнообразных поллютантов выделяются различные органогенные загрязнители, в том числе нефть и нефтепродукты, различные виды топлива, масла, битумы и др.

Попадая в почву, они оказывают па ее гумусовое состояние существенное - как прямое, так и опосредованное - воздействие. Опосредованное воздействие заключается в значительном (вплоть до необратимого) изменения всех химических, физико-химических и физических свойств почвы. Это приводит к нарушению жизнедеятельности почвенной микробиоты и изменению всех процессов гумусообразования - гумификации, трансформации и минерализации почвенного органического вещества.

Непосредственное влияние нефтезагрязнений проявляются в химическом взаимодействии углеводородов нефти с собственно почвенными гумусовыми кислотами, что вызывает изменения как фракционного состава гумусовых кислот, так и их химического строения и функциональных свойств.

В ряде работ были исследованы почвы из разных мест загрязнения: расположенные на транспортных территориях (гаража, автозаправочной станции, близ транспортных магистралей, в дворовых участках и в качестве контроля - наименее загрязненные почвы лесопарковой зоны). Наиболее существенные изменения были выявлены на почвах, где загрязнению подвергался верхний слой, содержащий гумус. Таким образом, во всех почвах, испытывающих техногенное загрязнение нефтью и нефтепродуктами, отмечено достоверное уменьшение содержания собственно гумусовых кислот, которые, как известно, составляют основу почвенного плодородия.

При этом резко возрастает доля негидролизуемого остатка, т.е. не извлекаемой в процессе фракционирования гумуса различными химическими экстрагентами части органических веществ, который в почвах естественных ландшафтов представлен гумином и гуминоподобными веществами: трудногумифицируемыми растительными остатками типа лигпинов, терпенов, воско-смол и битумов.

Почвы различных климатических зон неоднозначно загрязняются и соответственно, очищаются от нефтяных загрязнений. Это необходимо учитывать при рекультивации почв и по разному оценивать процессы самоочищения.

В почвенно-климатических зонах и провинциях усиление накопления нефтепродуктов при их попадании в почву возрастает с юга па север, от песчаных почв к глинистым, от среднеувлажненных к переувлажненным, от обрабатываемых к целинным. С целью охраны и контроля качества земель, а также для разработки или подбора технологий, мероприятий и приемов, способствующих получению нормативно чистой продукции, необходима оценка по глубине и степени проявления показателей загрязнения. Уже разработаны критерии содержания нефти и нефтепродуктов в почвах, облегчающие правильное их использование и восстановление, безопасное проживание людей па загрязненной территории и получение нормативно-чистой растениеводческой продукции.

Ранжирование загрязненных участков производят согласно инструкции «Порядок определения ущерба от загрязнения земель химическими веществами» (1993) в зависимости от степени загрязнения (мг/кг): допустимая меньше ПДК; слабая 1000-2000; средняя 2000-3000; очень сильная больше 5000. На слабозагрязненных почвах всех типов и разного гранулометрического состава можно получить растениеводческую продукцию на производственные цели, фураж и семена без ограничений. Рекомендуется ограниченно использовать среднезагрязненные почвы, т.е. возможно перепрофилирование землепользования с. обязательным контролем содержания загрязняющих веществ, увеличение доли многолетних трав в структуре посевных площадей.

Сильнозагрязненные почвы исключают из хозяйственного применения и проводят профилактические мероприятия по их реабилитации. При загрязнении с.-х. угодий нефтью и нефтепродуктами на значимых площадях для их реабилитации и дальнейшего использования требуются, как правило, особая организация территории и система севооборотов, специальные технологии и структура посевных площадей, так как приходится выращивать ограниченные виды и сорта с.-х. культур.

Для отработки сценариев очистки почв разных климатических зон рассмотрим несколько примеров.

Химическое загрязнение болот нефтью и минерализованными водами, а также подтопление территорий приводит к изменению основных характеристик почвенного покрова болотных фитоцентров. Число видов в напочвенном покрове снижается в 1,5-3,0 раза, общее проективное покрытие видов - в 6 раз и более а продуктивность наземной фитомассы напочвенного покрова - в 10—36 раз по сравнению с ненарушенными болотными фитоценозами. Урожайность ягод клюквы болотной Oxucoccus palustris Pеrs. На верховых олиготрофных болотах Среднего Приобья составляет 56,1 шт. на м2.

Под влиянием факторов нефтедобычи снижается урожайность ягод и уменьшается ягодоносная площадь, что приводит к значительным потерям биологического урожая ягод клюквы болотной (от 38 до 100%). Действие нефти отражается и па почвенной биоте, хотя некоторые виды биоты могут быть и очистителями. Как известно, в загрязненной почве происходят необратимые процессы, связанные с глубокими изменениями всех свойств почв в результате ухудшения ее физико-химических свойств и поглощения нефти почвенными агрегатами.

Для понятия механизма действия нефти на почвенную биоту необходимо в первую очередь оцепить роль отдельных компонентов нефти в се суммарном повреждающем эффекте. Так, легкие фракции нефти могут оказывать следующий эффект: при низких концентрациях не влияют па почвенную микробиоту; при высоких концентрациях действуют не только на почвенные микроорганизмы, по и на высшие растения и микроскопических почвенных животных; при более высоких концентрациях выступают как основной субстрат для углеводородокисляющих микроорганизмов.

Таким образом, при попадании нефти в почву можно ожидать изменений, как органической, так и неорганической составляющей почвы. Результатом этих изменений может быть взаимодействие компонентов почвы и нефти ил продуктов ее деструкции. Это может привести к негативным изменениям естественного состава почвы.

В данной работе рассматривалось влияние нефти на неорганическую составляющую почвы.

Анализ образцов почвы проводился традиционно с изучением следующих характеристик; определение сухого остатка, влажности, водородного показателя, щелочности, буферности, качественное определение содержания некоторых видов ионов.