государственное бюджетное общеобразовательное учреждение Самарской области средняя общеобразовательная школа пос. Черновский
муниципального района Волжский Самарской области
VII ОТКРЫТАЯ ШКОЛЬНАЯ
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
Направление: «Гуманитарное»
Секция «География и экология»
Тема: «ДОСТУПНЫЕ МЕТОДЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ ПОЧВ »
Автор: Ломова Ирина Николаевна
учащаяся 11 класса
ГБОУ СОШ «ОЦ»
села Дубовый Умет
муниципального района Волжский
Самарской области
Научный руководитель:
Тулупова Татьяна Алексеевна
учитель химии высшей квалификационной категории
пос. Черновский м.р. Волжский, 2016
Оглавление Введение___________________________________________________________3
I Основная часть
1. Теоретическая часть
1.1 Значение экологии почв___________________________________________4
1. 2 Методы ликвидации нефтяных загрязнений__________________________5
1.3 Биологические методы рекультивации почв__________________________6
1.4 Доступный метод рекультивации колхозных полей____________________9
1.5 Экспериментальные доказательства ________________________________10
1.6 Перспективные методы:
А) Биовентиляция___________________________________________________15
Б) Биотехнология___________________________________________________15
В) Цеолиты - сокирниты_____________________________________________15
III Выводы_________________________________________________________16
IV Заключение_____________________________________________________17
V Список использованной литературы и Интернет- источников____________19
VI Приложения____________________________________________________20
Введение
Поздно вечером в пятницу, 21 февраля 2015года, в Самарской области произошло ЧП. Как сообщили в пресс-службе регионального управления МВД России, в 21:40 экипаж дорожно-патрульной службы ГИБДД патрулировал автодорогу Самара–Оренбург на территории Волжского района и в полутора километрах от села Николаевка обнаружил утечку нефти. Сотрудники полиции незамедлительно оповестили о случившемся экстренные службы. По предварительным данным, нефть вытекала из технологического колодца, принадлежащего одной из нефтеперекачивающих организаций. Специалисты определяют урон, который нанесла разлившаяся нефть природе. (Газета «Волжская новь»)
На территории нашего Волжского района расположено большое количество месторождений нефти и нефтепроводов, нефтеперекачивающих станций. Непосредственно на полях нашего села Дубовый Умет стоят нефтяные качалки. А в 10-ти километрах от села – крупная нефтеперекачивающая станция. Поэтому проблемы загрязнения окружающей природы нефтеотходами нам знакомы не понаслышке. Возникает вопрос: как помочь селу в решении рекультивации ранее плодородных земель?
Цель работы: исследование рекультивации загрязненных нефтью почв
Задачи:
-изучить по литературным источникам методы рекультивации почв после загрязнения нефтью и нефтеотходами;
-выбрать наиболее оптимальный по экономическим затратам и доступности материалов метод;
-найти экспериментальные доказательства эффективности метода;
-рекомендовать администрации колхоза «Прогресс» использование данного метода для восстановления загрязненных нефтью полей.
Основная часть
1.1 Значение экологии почв
Достаточно традиционными (к сожалению) для современной цивилизации стали экологические катастрофы, связанные с наземными разливами нефтепродуктов. Загрязнение такого рода негативно воздействуют на почвенный слой, поверхностные воды и геологическую среду, в том числе подземные воды. Немалая доля таких происшествий связана с авариями на нефтехранилищах и их ненадлежащей эксплуатацией. При этом даже после прекращения действия таких нефтехранилищ они на долгие годы остаются источниками загрязнений.
Одной из серьезных проблем защиты природной среды при нефтегазодобыче является ликвидация нефтяного загрязнения почвы. Нефть и нефтепродукты нарушают экологическое состояние почвенных покровов и в целом деформируют структуру биоценозов. Устранение разливов нефти позволяет значительно улучшить санитарное состояние не только на территориях, непосредственно прилегающих к технологическим объектам, но и окружающей среды - воздуха и воды.
Проблема рекультивации земель и водных объектов в районах разлива нефтепродуктов часто затруднена чрезвычайно высоким уровнем их загрязнения, препятствующим деятельности углеводородокисляющей микрофлоры и естественному самоочищению. Восстановление нефтезагрязненных земель является в настоящее время одной из сложных, затратных и в то же время малоизученных проблем. Во всех мероприятиях, связанных с ликвидацией последствий загрязнения, с восстановлением нарушенных земель, необходимо исходить из главного принципа: не нанести экосистеме больший вред, чем тот, который уже нанесен при загрязнении.
Попадая в окружающую среду, ископаемые углеводороды, в частности нефть и продукты ее переработки, не только губят флору и фауну, но и наносят прямой вред здоровью человека. Положение усугубляется тем, что решение этого вопроса (как, впрочем, и большинство других экологических проблем) долгие годы откладывалось на будущее. В связи с этим кажется актуальным поднятие вопроса о снижение риска аварий на предприятиях, перерабатывающих нефть и занимающихся транспортировкой и распространением нефтепродуктов.
1.2 Методы ликвидации нефтяных загрязнений
Среди методов ликвидации нефтяных загрязнений почв выделяются следующие группы методов:
1. Механические: обваловка загрязнения, откачка нефти в емкости насосами и вакуумными сборщиками. Проблема очистки при просачивании нефти в грунт не решается. Вывоз почвы на свалку для естественного разложения.
2. Физико-химические:
- Сжигание (экстренная мера при угрозе прорыва нефти в водные источники). В зависимости от типа нефти и нефтепродукта таким путем уничтожается от 1/2 до 2/3 разлива, остальное просачивается в почву. При сжигании из-за недостаточно высокой температуры в атмосферу попадают продукты возгонки и неполного окисления нефти. Землю после сжигания необходимо вывозить на свалку (так называемая "горелая земля");
- Предотвращение возгорания. Применяется при разливах в цехах, жилых кварталах, на автомагистралях, где возгорание опаснее загрязнения почвы; в этом случае изолируют разлив сверху противопожарными пенами или засыпают сорбентами;
-Промывка почвы. Проводится в промывных барабанах с применением ПАВ, промывные воды отстаиваются в гидроизолированных прудах или емкостях, где впоследствии производится их разделение и очистка;
- Дренирование почвы. Разновидность промывки почвы на месте с помощью дренажных систем; может сочетаться с биологическими методами, использующими нефтеразлагающие бактерии;
-Экстракция растворителями. Обычно осуществляется в промывных барабанах летучими растворителями с последующей отгонкой их остатков паром;
- Сорбция. Сорбентами засыпают разливы нефтепродуктов на сравнительно твердой поверхности (асфальте, бетоне, утрамбованном грунте) для поглощения нефтепродукта и снижения опасности пожара (для производства нефтяных сорбентов применяют разнообразное сырье; свойства некоторых материалов, которые используются при сборе нефти или служат основой для получения нефтяных сорбентов, приведены в таблице -приложение)
-Термическая десорбция (крекинг). Применяется при наличии соответствующего оборудования, но позволяет получать полезные продукты вплоть до мазутных фракций.
1.3 Биологические методы рекультивации почв
В настоящее время наиболее приемлемыми являются биологические методы рекультивации, так как они не наносят экосистеме больший вред, чем тот, который уже нанесен при загрязнении, и процесс очищения почвы значительно быстрее по сравнению с другими методами рекультивации. Биологическая рекультивация заключается в искусственном создании растительных покровов различного вида и включает механическую подготовку поверхностного слоя почвы, внесение в нее удобрений, посев многолетних трав. Механическая обработка нарушенных земель заключается в рыхлении поверхностного слоя участка на глубину не менее 0,2 м. Для повышения плодородия обработанного слоя вносят минеральные и органические удобрения. Засеивать участки следует многолетними травами семейства злаковых. В качестве стимуляторов роста рекомендуется применять сложные удобрения, в состав которых входят азот, фосфор и калий. При биорекультивации используются микроорганизмы, разрушающие нефть и нефтепродукты, а также биокомпосты и нефтесорбенты. В качестве доступного сорбента могут быть использованы отходы рисозаводов. Рисовая шелуха - легко доступный и перспективный сорбент. В связи с этим представляют интерес разнообразные растительные отходы сельского хозяйства, пищевой и деревообрабатывающей промышленности (лом древесноволокнистых плит, опилки, шелуха овса, гречки, куриные перья и др.), поскольку они являются весьма дешевыми, доступными и распространенными сорбентами.
1. Преимущество - экологическая безопасность. Поэтому предлагаемый метод, не требующий энергетических затрат, оборудования, технологических установок, является более перспективным.
2. Рисовая шелуха, будучи кремнийорганическим полимером растительного происхождения, не горит, не гниет и непригодна для корма скота, поэтому ее использование в качестве биокомпоста, необходимого для биодеградации нефтепродуктов, существенно снижает загрязнение окружающей среды вблизи рисоочистительных заводов.
-Фитомелиорация. Устранение остатков нефти путем высева нефтестойких трав (клевер ползучий, щавель, осока), активизирующих почвенную микрофлору; является окончательной стадией рекультивации загрязненных почв;
- Биоремедиация. Применение нефтеразлагающих бактерий; необходима запашка культуры в почву, периодические подкормки растворами удобрений; ограничения по глубине обработке, температуре почвы; процесс занимает 2-3 сезона.
Фиторемедиация — снижение загрязнения почвы, основан на стимуляции естественного почвенного сообщества нефтеокисляющих микроорганизмов в результате их тесного взаимодействия с толерантными к нефти растениями. Фиторемедиация позволяет активно рекультивировать большие территории с относительно низкой, по сравнению с другими технологиями, стоимостью работ при слабом негативном воздействии на окружающую среду. Время восстановления земель сокращается в 3-4 раза.
Существуют выведенные штаммы микроорганизмов, способных за короткое время практически полностью утилизировать десятки тонн нефтяных углеводородов, трансформировав их, в частности, в органическое вещество собственной биомассы, углекислый газ и безвредные для окружающей среды продукты.
Так, например, известна очистка загрязненной нефтью и нефтепродуктами почвы при одновременном восстановлении ее физико-химических свойств и естественного биоценоза внесением в почву биологического препарата на основе микробного удобрения (переработки отходов птицеводческих хозяйств) и на основе микроорганизмов - деструкторов (бактерий рода Bacillus).
Недостатком данного метода является сложность в поддержании и культивировании чистой культуры микроорганизмов, что связано с высокими капитальными и эксплуатационными затратами.
Поэтому целесообразным является использование препаратов не на основе чистых культур микроорганизмов, а на основе биологически активных веществ - стимуляторов роста, полученных как из живых клеток, так и синтезированных химическим путем.
1.4 Доступный метод рекультивации колхозных полей
Заслуживает внимания и метод комбинированного использования активного ила, извести, гипса и обработка почвы. Он включает:
- внесение сухого активного ила, УМД и структурирующего агента, извести (гипса);
- рыхление ежемесячно (обычная вспашка и боронование), при этом происходит активизация жизнедеятельности микроорганизмов, улетучиваются легкие и газообразные фракции нефти, уменьшается глыбистость почвенных частиц, улучшается водно-воздушный режим, пористость почвы и биохимическая активность;
- полив водой не менее 10 л/м2, в сухое время года не реже одного раза в 7-10 дней;
- посев многолетних трав бобовых растений (люцерна) с развитой корневой системой, которая способствует улучшению газовоздушного режима загрязненной почвы, обогащает почву азотом и биологически активными соединениями, выделяемыми корневой системой (в почву) в процессе жизнедеятельности растений.
Сроки внесения - с весны до поздней осени на освобожденные от снега (льда) поверхности. Обработанная препаратом нефть разлагается в течение одного летнего сезона.
1.5 Экспериментальные доказательства (из литературы)
Испытания способа очистки нефтезагрязненной почвы проводились на серой лесной почве, загрязненной товарной нефтью (рН водный 5,8).
Пример 1. Нефтезагрязненная почва без обработки (табл).
В вегетационные сосуды помещали 2 кг почвы, загрязненные нефтью из расчета 10 г на 100 г почвы (10%). Влажность на протяжении всего опыта поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. Рыхление почвы.
Пример 2. Нефтезагрязненная почва + сухой активный ил (табл).
В вегетационные сосуды помещали 2 кг почвы, загрязненные нефтью из расчета 10 г на 100 г почвы (10%), и вносили сухой активный ил в количестве 10 г/100 г почвы. Влажность на протяжении всего опыта поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. Рыхление почвы.
Пример 3. Нефтезагрязненная почва + сухой активный ил + известь (табл.).
В вегетационные сосуды помещали 2 кг почвы, загрязненные нефтью из расчета 10 г на 100 г почвы (10%), и вносили сухой активный ил в количестве 10 г/100 г почвы, а также известь 10 г на 100 г почвы. Влажность на протяжении всего опыта поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. Рыхление почвы.
Пример 4. Нефтезагрязненная почва + сухой активный ил + известь + УМД (табл).
В вегетационные сосуды помещали 2 кг почвы, загрязненные нефтью из расчета 10 г на 100 г почвы (10%), и вносили сухой активный ил в количестве 10 г/100 г почвы, а также известь 10 г на 100 г почвы и УМД 0,3-1,5 г на 100 г почвы. Влажность на протяжении всего опыта поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. Рыхление почвы.
Пример 5. Нефтезагрязненная почва + сухой активный ил + известь + УМД + солома + люцерна через 30 суток (табл).
В вегетационные сосуды помещали 2 кг почвы, загрязненные нефтью из расчета 10 г на 100 г почвы (10%), и вносили сухой активный ил в количестве 10 г/100 г почвы, известь 10 г на 100 г почвы, и УМД 0,3-1,5 г на 100 г почвы, а также солому. Через 30 суток производили посев люцерны. Влажность на протяжении всего опыта поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. Рыхление почвы.
Испытания способа очистки нефтезагрязненной почвы проводились на дерново-подзолистой почве, загрязненной товарной нефтью (рН водный 7,2).
Пример 6. Нефтезагрязненная почва без обработки (табл).
В вегетационные сосуды помещали 2 кг почвы, загрязненные нефтью из расчета 10 г на 100 г почвы (10%). Влажность на протяжении всего опыта поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. Рыхление почвы.
Пример 7. Нефтезагрязненная почва + сухой активный ил (табл).
В вегетационные сосуды помещали 2 кг почвы, загрязненные нефтью из расчета 10 г на 100 г почвы (10%), и вносили сухой активный ил в количестве 10 г/100 г почвы. Влажность на протяжении всего опыта поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. Рыхление почвы.
Пример 8. Нефтезагрязненная почва + сухой активный ил + гипс (табл).
В вегетационные сосуды помещали 2 кг почвы, загрязненные нефтью из расчета 10 г на 100 г почвы (10%), и вносили сухой активный ил в количестве 10/100 г почвы, а также гипс 10 г на 100 г почвы. Влажность на протяжении всего опыта поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. Рыхление почвы.
Пример 9. Нефтезагрязненная почва + сухой активный ил + гипс + УМД (табл).
В вегетационные сосуды помещали 2 кг почвы, загрязненные нефтью из расчета 10 г на 100 г почвы (10%), и вносили сухой активный ил в количестве 10/100 г почвы, а также гипс 10 г на 100 г почвы и УМД 0,3-1,5 г на 100 г почвы. Влажность на протяжении всего опыта поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. Рыхление почвы.
Пример 10. Нефтезагрязненная почва + сухой активный ил + гипс + УМД + солома + люцерна (табл).
В вегетационные сосуды помещали 2 кг почвы, загрязненные нефтью из расчета 10 г на 100 г почвы (10%), и вносили сухой активный ил в количестве 10/100 г почвы, гипс 10 г на 100 г почвы, УМД 0,3-1,5 г на 100 г почвы, а также солому. Через 30 суток производили посев люцерны. Влажность на протяжении всего опыта поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. Рыхление почвы.
Инкубация в термостате (30°С) продолжалась 90 суток. Анализы на содержание нефтепродуктов проводились через 10, 30, 90 дней. Повторность опыта трехкратная. В таблице приведены усредненные данные.
Как видно из полученных данных таблицы, в процессе рекультивации наблюдалось последовательное снижение количества нефтепродуктов, причем максимальное снижение концентрации было в варианте 4, с использованием сухого активного ила, извести (гипса), соломы и люцерны, где в почве не обнаружено нефтепродуктов.
Таким образом, предлагаемый способ очистки нефтезагрязненных почв позволяет ускорять процесс биодеградации нефти и увеличивать степень очистки почвы под воздействием микробной биомассы и питательных веществ сухого активного ила, целлюлозного волокна, низкомолекулярного лигнина, входящих в состав сухого активного ила, извести (гипса), УМД, соломы, проведения агротехнических мероприятий. Достоинства: способ прост в исполнении, экологически безопасен.
Таблица результатов
1.6 Перспективые методы А) Биовентиляция
В США самым распространенным методом очистки загрязненных почв и [link]
VI Приложения
Приложение 1
Доступные для рекультивации почв природные органические материалы
Приложение 2 Рекультивация почв
[pic]
[pic] [pic]
Методы рекультивации
[pic] [pic]
Использование цеолитов, сапрогеля
[pic] [pic]
Использование природных материалов, биотехнологии
