Существующие методы очистки окружающей среды от нефтяных загрязнений и преимущества микробиологического метода

На первых этапах ликвидации последствий аварии, сопряженной с разливом нефти, основне задачей является локализация загрязненного участка для предотвращения распространения пес тяного пятна и сбор максимально возможного количества разлитой нефти.

Выбор методов локализации загрязнений зависит от особенностей рельефа загрязненного уча тка и граничащей с ним местности. Поскольку основное количество разливов нефти и нефтепр.

329

дуктов, допущенных в мировой практике, происходило при авариях нефтеналивных судов, а так­же в результате протечек арматуры и коммуникаций портовых нефтеналивных терминалов и сбро­са нефтесодержащих сточных и промывных вод с нефтеналивных судов, наиболее полно отрабо­таны методы локализации и сбора разлитой нефти на водных поверхностях.

Для локализации нефтяных пятен на водной поверхности применяют различные типы боновых заграждений самых разнообразных конструкций. При своевременной установке они надежно предотвращают распространение нефтяного пятна. Однако, в случае установки любых боновых заграждений на проточных водоемах следует немедленно организовать откачку нефти, скаплива­ющейся перед заграждением, не допуская ее накопления в значительном количестве, иначе может происходить утечка нефти.

При ликвидации нефтяных разливов на водных поверхностях используются методы сбора неф­ти с последующим ее разделением, буксировка нефтяных пятен, обработанных отвердителем, при­менение адсорбирующих веществ (солома, торф, ленты из полипропилена и др.). Один из мето­дов — это сбор нефти с использованием акустических излучателей. Применяется обработка нефти адсорбентами и абсорбентами (песок, донные отложения с добавкой кремнезема или мела, лигни­новая и тальковая пыль). Долгое время самым перспективным способом считалось распыление диспергентов — ПАВ, которые эмульгируют нефть.

В институте Геотехнологии разработан способ обработки торфа и использование его в качестве дешевого сорбента практически в любых масштабах.

При ликвидации нефтяных разливов на почве на пути миграции нефти, обычно устраивают зем­ляные валы, предотвращающие растекание разлитой нефти за пределы загрязненного участка. На болотах, вместо строительства земляных валов, перспективно применение быстро устанавлива­емых деревянных стационарных болотных боновых заграждений-направляющих. Сбор нефти лег­че всего осуществить с поверхности воды. Для облегчения процесса сбора нефти, в пределах лока­лизованных участков земель, устраивают дренажные канавы, обычно направленные к естес­твенным либо специально отрытым понижениям рельефа на участке или вблизи его. А в этих углублениях устанавливают устройства для откачки собирающейся в них нефти. Для повышения полноты очистки земли от разлитой нефти, после откачки основного объема разлитой нефти, в слу­чае наличия естественного или искусственно организованного стока жидкости в понижения рель­ефа или в отрытые дренажные канавы, используют прием отмывки почвы от остаточной свободной нефти струями воды.

Для сбора нефти с поверхности воды в понижениях рельефа используются плавающие на пове­рхности воды нефтезаборные отсасывающие устройства — скиммеры, барабанные и дисковые нефтесборщики, выпускаемые серийно рядом, преимущественно, зарубежных фирм. При значи­тельной толщине слоя нефти нередко используют обычные насосные агрегаты, оборудованные поршневыми, водокольцевыми или центробежными насосами.

Для сбора нефти с поверхности водоемов перспективно применение динамических нефтесбор­щиков — накопителей серии «НД», разработанных в институте ВНИИСПТнефть и усовершенство­ванных технико-технологическим центром ТОО «ТТЦ «Сибирьнефть»» (г. Нижневартовск). Эти несложные устройства способны длительное время находиться в режиме ожидания и автоматичес­ки включаются в работу в момент обнаружения нефти. Для их работы не требуется подвод электро­энергии.

Рядом отечественных и зарубежных предприятий разработаны и предлагаются потребителям впитывающие маты для сбора нефти с поверхности воды и грунтов.

Восстановление плодородия почв после воздействия на них сырой нефти растягивается на десятки лет. Поэтому дальнейшее изучение и разработка принципов и методов ускорения биодег­радации нефти в почве представляет большой научно-практический интерес в плане решения проб­лемы рекультивации нарушенных земель.

Для восстановления нефтезагрязненных земель применяются агрофизические и агрохимичес­кие методы. Это вспашка (землевание), сжигание (термальная деструкция), химическое

окисление, смыв растворителем, обработка детергентом, засыпка загрязненных участков грунте и вывоз загрязненной почвы в отвалы.

Однако применяемые физико-химические методы восстановления почв и вод нередко сами і себе наносят больший экологический ущерб природе, чем нефтяное загрязнение. При таких мет< дах очистки почв может происходить необратимое уничтожение плодородного слоя сельскохозяі ственных угодий, загрязнение дополнительных поверхностей почв при вывозе и с.кладировани нефтезагрязненного слоя. Диспергенты, применяемые для ликвидации нефтяных разливої оказывают токсическое воздействие на морские организмы, извлекая кислород из воды, создан мертвые зоны при штиле.

Недостаточная эффективность применяемых методов очистки, а также настоятельная потреГ ность защиты природы в местах интенсивной нефтедобычи, переработки нефти и ее транспорті ровки обусловливают необходимость разработки новых технологий, способных успешно решит поставленную задачу.

В настоящее время существует 3 основных направления биологической очистки почв:

1) биообработка твердой фазы, заключающаяся в обеспечении оптимальных условий дл развития собственной почвенной микрофлоры;

2) биообработка в реакторах, предусматривающих обработку почвы в виде пульпы в биор акторе, в котором обеспечивается за счет перемешивания контакт микроорганизмов с в< донерастворимыми загрязнителями и создаются условия для осуществления процесс микробной деградации;

3) биообработка in situ, основанная на внесении в почву микроорганизмов — деструкторе загрязнений.

Наиболее перспективным способом очистки, особенно при наличии больших площадей загря, ненных почв, является обработка in situ, при которой отсутствует необходимость в транспортирш ке загрязненных почв. Внесение в загрязненную почву чистых культур, способных осуществлят окисление алифатических, ароматических и других углеводородов, приводит, как правило, к у< корению очистки почвы и позволяет обеспечить стабильность процесса биологического распад при относительно невысокой стоимости очистки. Спектр используемых микроорганизмов для дес трукции углеводородов нефти в почве включает в себя бактерии родов Pseudomonas Flavobacterium,Acinetobacter,Aeromonas,Arthrobacter, Rhodococcus, дрожжи рода Candida, микро мицеты Fusarium, Mucor, Trichoderma, Rhisopus, Penicillium. Эффект от внесения в почву микроор ганизмов наблюдается в случае обеспечения благоприятных условий для их жизнедеятельности (t, pH, окислительно-восстановительные условия, доступные источники азота, фосфора и магния) Применяемые культуры должны быть безвредны не только для человека и животных, но И дл: почвенной биоты, насекомых.

В местах сильного загрязнения окружающей среды (более 20 % загрязнения) имеет смысл при менять не какой-либо один метод, а их комплекс. Биологические методы разрушения углеводоро дов применяют в тех случаях, когда уровень загрязнения слишком мал, чтобы применять механи ческие средства сбора, физические и химические методы удаления нефтяного загрязнения и слишком велик, чтобы использовать загрязненные земли и воду в хозяйственных целях.

Основным преимуществом биотехнологий очистки нефтезагрязненных почв и вод являете: использование природных углеводородутилизирующих микроорганизмов. Это делает их боле: экологически безопасными по сравнению с механическими и физико-химическими методамі удаления нефтяных загрязнений, так как подразумевает использование микроорганизмов, ин начально выделенных из образцов почв и вод, загрязненных нефтью и нефтепродуктами Таким образом, вводимые в загрязненные экосистемы микроорганизмы, как правило, не явля ются для нее чужеродным агентом, что происходит при использовании различных химичес ких способов очистки (адсорбенты, диспергенты). Так, микроорганизмы, используемые дл: ликвидации нефтяных разливов в море, в свою очередь являются пищей для планктона и дру­гих морских организмов, обеспечивая тем самым определенные трофические связи. Кром того, использование для очистки вод наземных форм микроорганизмов, будет приводить к и: гибели после утилизации всей имеющейся нефти, что обусловливает ненужность дополни тельных операций очистки после окончания процесса микробной деградации нефтяного заі рязнения.

Условия, необходимые для деградации нефти микроорганизмами, определил еще Таусон в 1928 г.:

• наличие воды и минеральных солей,

• наличие источников азота и фосфора,

• присутствие свободного кислорода,

• нейтральное значение pH.

Все эти критерии обязательно используются при разработке биотехнологий. Кроме того, для успешного применения биотехнологий необходимо предварительное решение следующих задач:

• определение химической природы загрязнителя,

• количественная оценка загрязнителя (количественное значение углеводородной фрак­ции),

• растворимость загрязнения,

• биодеградабельность загрязнения,

• почвенная проницаемость (в почвах с низкой проницаемостью биодеградация происходит с чрезвычайно низкой скоростью).

Конечной целью восстановления (рекультивации) земель и водоемов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, должно быть достижение экологической чистоты — безопасности для здоровья человека и животных рекультивированной земли, прилегающих к ней водоемов и грунтовых вод, произрастающих на этой земле растений. В сроки, отводимые на проведение рекультивационных работ (обычно несколько лет), достижение этой цели без полной замены загрязненного грунта не­возможно. Для этого нужны десятки лет. Реальной целью проведения рекультивации загряз­ненных нефтью земель является снижение содержания в почве нефти и нефтепродуктов до услов­ного предела, при котором возможны развитие, рост и размножение зеленых растений в пределах, достаточных для достижения, близкого к первоначальному, покрытия «рекультивированной» земли зелеными растениями. В условиях нарастающего загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами, начиная с 1970-х гг., ведется активный поиск способов интенсификации биоло­гической деградации углеводородов в воде и почве.

3.