Рекультивация нефтезагрязненных земель Апшеронского полуострова

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

Известно, что одной из глобальных проблем современности является защита окружающей среды. Несмотря на соблюдение в настоящее время правил техники безопасности при добыче, транспортировке и переработке нефти, загрязнение почвы по-прежнему неизбежно. Это, в свою очередь, влияет на экологическое равновесие, протекание структурных изменений в биосфере, интенсивность и направленность процессов почвообразования.

На Апшеронском полуострове широко распространены техногенно нарушенные, загрязненные нефтью и нефтепродуктами земли, и восстановление этих земель и их плодородия считается одной из главных экологических проблем. Накопление нефти и пластовых вод в поверхностных резервуарах на начальном этапе эксплуатации Апшеронских нефтяных месторождений и отсутствие технологии в соответствии с экономическими требованиями времени привели к высокому уровню загрязнения нефтью окружающей среды, в том числе земель. Имеются 21,3 тыс га земель с различной степенью загрязнения нефтью, из них 10,1 тыс. га составляют загрязненные или пластовые воды нефтеразливы (загрязнено 8 тыс. га), остальные — водохранилища и карьеры [1]. Эти земли простираются от запада полуострова к северу от Гарадагского цементного завода в виде узкой полосы до острова Пиаллахи. Многолетняя эксплуатация нефтяных месторождений в этих районах вызвала глубокие техногенные изменения окружающей среды и ее природных ландшафтов.

Анализ и обсуждение

Поскольку на Апшеронском полуострове сосредоточено около 40% населения страны и 70% ее промышленного потенциала, большинство экологических проблем, требующих решения в стране, существует именно в этой области [2, 3].

Основными причинами экологических проблем являются загрязнение почв нефтью и попутными водами при добыче нефти и газа и бурении в течение многих лет, образование искусственных озер и водоемов, загрязненных нефтью из-за отсутствия управления попутными водами, накопление отходов от нефтепереработки. Вместе со сточными водами в водоемы сбрасываются нефтепродукты, взвешенные вещества, сульфатные соединения, хлоридные соли, поверхностно-активные вещества, фенолы и различные тяжелые металлы [4, 5].

Одной из главных проблем Апшеронского полуострова связана с загрязнением почвы. Общая площадь неиспользуемых земель Апшеронского полуострова общей площадью 222 000 га составляет 33 300 га, в том числе площадь нефтезагрязненных земель до 10 000 га. На балансе Государственной нефтяной компании Азербайджанской Республики 7500 га загрязненных земель загрязнены нефтью и нефтепродуктами, более загрязнено около 2800 га земель. Степень загрязнения почвы от 1–2% до 30–40%, а глубина 2–3 м и более.

Апшеронский экономический район имеет очень выгодное экономико-географическое положение на востоке страны, охватывая административные районы Апшерон, Хызы и Сумгайыт. Общая площадь экономической зоны составляет 381 776 га, что составляет 4,4% территории страны. Это один из наиболее развитых экономических районов республики. Апшеронский экономический район окружен Губа-Хачмазским экономическим районом с северо-запада, Горно-Ширванским экономическим районом с запада, Аранским экономическим районом с юго-запада. Он окружен Каспийским морем с севера, востока и юга, что позволяет расширить транспортные связи [6].

Методы и анализы

Апшерон расположен на востоке Азербайджана. Среднегодовая температура 10,0– 14,5 °С, средняя температура января от -1° до 5 °С, средняя месячная температура июля 21– 27 °С. Рельеф Апшерона характеризуется небольшим вертикальным членением на горы, холмы и равнины. Из разрезов района были отобраны и подготовлены для анализа образцы почвы, в которых были определены агрохимические особенности и основные физические свойства серо-бурых почв Апшеронского района.

Химический анализ почв проводили следующими методами: pH водной суспензии рН-метром с электродом pH (pH-2005 pH METER), величина гумуса по Тюрину, общим азотно-киельдальским прибором, фосфорным спектрофотометром (Visible Spectrophotometer), атомно-адсорбционным спектрометром калия (PinAAcle 500). Гумуса-Тюрина (Уоллкли-Блэка), общим азотно-киельдальским прибором, фосфорным спектрофотометром (Visible Spectrophotometer), атомно-адсорбционным спектрометром калия (PinAAcle 500).

Рисунок. Карта-схема Апшеронского административно-экономического района

Таблица 1

АГРОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕРО-БУРЫХ ПОЧВ АПШЕРОНСКОГО РАЙОНА

Глубина, см	pH водной суспензии	Гумус, %	Общий азот , %	Фосфор		Калий
				Общий, %	Подвижный	Общий, %	Обменный
0-20	8,0	1,3	0,12	0,12	11,2	2,05	245
20-40	8,1	0,92	0,08	0,10	7,2	1.90	213
40-60	8,0	0,11	0,05	0,07	6,5	1,82	200
60-80	8,2	0,07	0,03	0,06	3,1	1,41	161
80-100	8,3	0,02	0,01	0,04`	1,7	1,19	102

Как следует из Таблицы 1, рН разных слоев почвы мало чем отличается друг от друга. Таким образом, эти почвы считаются щелочными из-за общей реакции окружающей среды. Основная часть гумуса накапливается в верхних горизонтах и уменьшается до 0,02% на глубине 1 м. По всему профилю количество общего азота колеблется в пределах 0,12–0,01%, общего фосфора 0,12–0,04%, общего калия 2,05–1,19% в зависимости от гумуса. Гумус фульватный и гуматно-фульватный. Основные физические свойства грунтов рассчитывают математическими методами по объемно-массовым (с помощью цилиндра), удельной массе (по пикнометру) и пористости по объемно-удельной массе.

Таблица 2

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРО-БУРЫХ ПОЧВ

Глубина, см	Объемная масса, г/см3	Удельная масса, г/см3	Порозность, %
5-15	1.11	2.42	53.5
22-32	1.15	2.47	52.7
64-74	1.22	2.53	51,8
104-110	1.34	2.70	50,4

На ранних стадиях загрязнения выявить масло несложно. Диагностика многолетних загрязнений более сложна, так как нефть в основном обеднена углеводородными фракциями, однако ее содержание в почве остается высоким. Полное извлечение нефтяных компонентов из почвы (наиболее эффективен органический раствор с дексаном) показывает, что для разных почв начальный уровень загрязнения составляет 4-15% и взаимодействие поллютантов с почвой, при сроке до 5 мес. скорость вывода увеличивается с 61% до 66%. Длительное загрязнение затрудняет извлечение нефти из почвы. Это связано с тем, что в результате воздействия природных факторов (окисление, фотоокисление, микробиологическое окисление, соединения с почвенным гумусом и др.) некоторые нефтяные вещества соединяются с органическими растворителями с образованием неорганических веществ. Помимо изотипного анализа углерода для изучения таких высокомолекулярных комплексов желательные методы (пиролиз) могут быть приоритетными для использования методов, адаптированных к высокочувствительному молекулярному анализу. Экологическое состояние серо-бурых почв Апшеронского района показывает, что проблемы мелиорации этих почв необходимо учитывать в связи с тем, что эти почвы чрезвычайно загрязнены.

Термин мелиорация происходит от англо- и франкоязычных стран, что означает «культивация» означает «рекультивацию». Существуют различные способы мелиорации очистки нефтезагрязненных почв: Целью мелиорации является восстановление деградированных почв путем комплексного выполнения различных работ (инженерных, горных, мелиоративных, сельскохозяйственных, лесных и др.), элементы узких и рационально организованных культурно-антропогенных ландшафтных валов на месте, а в конечном итоге улучшить экологическую обстановку за счет оптимизации техногенных ландшафтов.

Механические (физико-химические), биологические, химические, термические и биотехнологические методы применяются в современное время для реабилитации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. В мире разработано 27 форм мелиорации на основе взаимного сочетания этих методов. Механическая рекультивация — при этом способе нефтезагрязненный слой почвы снимается с участка и транспортируется на промывочную установку. В цехе для промывки грунта используются гидравлика, гидроциклоны, парогенераторы, насосы и конвейеры. Этот процесс протекает на разных стадиях. Очищенная почва возвращается из цеха в поле.

Химическая рекультивация- Химическая рекультивация нефтезагрязненных почв включает работы по внесению в почву высокоактивных абсорбентов, извести, сульфата натрия, окиси железа, органических и минеральных удобрений и гипса. Таким образом, эффективность мероприятий по обезжириванию почвы зависит от реакционных свойств реагентов и экотоксинов. При очистке водный раствор реагента вводят в почву или в сухом состоянии рассыпают по почве и перемешивают, образуя в почвенной среде гидрофобную пасту. В результате нефтяные вещества разрушаются, а тяжелые металлы фиксируются.

Термическая рекультивация — в этом случае загрязненный грунт (порода) сжигается на месте и освобождается от нефти. Хотя этот способ прост и экономически недорог, процесс очистки происходит только в верхнем слое почвы, огонь уничтожает естественные биоценозы, а воздух загрязняется горючими веществами. Термический метод полностью уничтожает микроорганизмы в почве. В результате этого метода требуется проведение трудоемких технических и агротехнических мероприятий для восстановления биохимической активности, физико-химических и физиолого-биохимических функций почвы на расчищенных участках.

Биотехнология (биоремедиация) используется для ускорения естественного процесса самоочищения в загрязненной нефтью почве. Суть этого метода заключается в интенсификации развития и восстановлении активной деятельности природных микроорганизмов, которые присутствуют в загрязненных почвах, но не способны эффективно расщеплять поллютанты из-за отсутствия в окружающей среде полного набора питательных веществ. В настоящее время при рекультивации нефтезагрязненных почв биотехнологическим путем в основном используются аэробные бактерии.

Итак, что для улучшения почв этого района провести рекультивацию земель механическими, химическими, биологическими и фитомелиоративными методами в соответствии с возможностями условий. быть засажены овощными, зерновыми и лесоплодовыми деревьями, должны быть обеспечены минеральными удобрениями в соответствующей норме, проведены мероприятия по вспашке и рыхлению.

Внесение удобрений на мелиорированные площади и структуру посевных площадей следует организовывать только на основании почвенных карт и агрохимических карт.

На мелиорированных территориях необходимо соблюдать процессы преобразования и перемещения удобрений, чтобы гарантировать, что питательные вещества могут сохраняться в почве, пока растения могут их усваивать.

При использовании рекультивированных масличных и горных культур в сельскохозяйственных целях должны быть предусмотрены полезащитные лесные полосы.

При укладке защитных лесных полос в поле запах листьев ивы, лопуха, ивы обыкновенной, сосны эльдарской, оливы, граната и др. Рекомендуется использовать лесоплодовые растения, устойчивые к засушливым климатическим условиям, такие как Норма высева на участке должна быть увеличена на 30% по сравнению с обычными участками.