Способ ускоренной рекультивации почвы, загрязненной нефтепродуктами

 

Использование: в сельском хозяйстве. Сущность изобретения: способ заключается в том, что на специально обустроенных делянках с глинисто-щебенчатым экраном, на которые укладывают нефтезагрязненные почвы, покрывают их слоем торфа, вносят минеральные удобрения, наносят слой сухого активного ила, на который высевают семена многолетних трав, закрепляют их новым слоем торфа и увлажняют суспензией культуры углеводородокисляющих микроорганизмов. Изобретение позволит сократить сроки рекультивации нефтезагрязненных почв до одного вегетационного сезона, озеленить территории со сверхвысокими дозами загрязнений, оздоровить окружающую среду. 3 з.п.ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к ускоренной рекультивации нефтезагрязненных почв (НЗ-почв) и направлено на восстановление естественного состояния почвы ее механического, структурного, физико-химического состояния и естественного биоценоза на территориях нефтебаз, автозаправочных станций, нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий.

Известен физический способ рекультивации НЗ-почв, согласно которому для восстановления плодородия загрязненных почв с целью их детоксикации используют композицию состава, т/га: клиноптиллолит 80-100; диспергированный мел 2,5; аммиачная селитра 0,02. Растворенный отдельно силикон (0,005-0,01 т/га) добавляют к подготовленной смеси, и все компоненты перемешивают 8-10 мин. Приготовленную композицию вносят в загрязненную почву на глубину 20-25 см. Для снижения вредного влияния остаточных углеводородов и предотвращения подтягивания их из нижних слоев на поверхность почву дополнительно обрабатывают комплексным реагентом состава т/га: навоз 20; модифицированный аэросил МАС-200 0,03; известь 2. Обработанная указанной композицией загрязненная нефтью почва приобретает дополнительный кристаллический каркас и измененную дисперсность. При этом улучшаются структурно-механические и адсорбционные свойства почвы. Количество остаточных нефтепродуктов после 5 лет рекультивации составляет 5-10% от первоначального содержания [1] Недостатком этого способа является большой срок мелиорации (5 лет), а также использование многокомпонентных дорогостоящих добавок.

Известен фитомелиоративный способ, согласно которому в НЗ-почву вносят торф в количестве 500 м³/га либо навоз 50 т/га, полноценные минеральные удобрения (N₆₀Р₄₀К₂₀), а также незагрязненный грунт. Одновременно с внесением компонентов производят рыхление почвы на глубину 15 см. Через год производят посев многолетних трав. При этом всхожесть, например, костра безостого составляет 70% а овсяницы луговой 22% Количество остаточных нефтепродуктов через 1,5 года рекультивации равняется 20% [2] Недостатком метода следует считать относительно большой предпосевной период (1 год), относительно низкая всхожесть многолетних трав после периода проветривания, отсутствие роста растений при высокой степени загрязнения ( ≥ 24 л/м²).

Наиболее близким к предлагаемому является агротехнический способ рекультивации НЗ-почвы, содержащей 4,4 л нефти на 1 м², который предусматривает комплекс мероприятий, направленных на усиление биологической активности, находящихся в почве микроорганизмов. Комплекс мероприятий включает внесение в НЗ-почву незагрязненных грунтов, азотных и фосфорных удобрений, углеводородокисляющих микроорганизмов и биопрепаратов, включающих измельченные гребни и выжимки винограда или опил, перемешанных с суспензией дрожжей Candida, guillermondii 916 и, наконец, рыхление грунта. Бактеризацию почвы производят после девятимесячной экспозиции почвы в рыхлом состоянии для испарения легких фракций нефти, после чего производят подсев многолетних трав. Через 8 мес после бактеризации грунта количество остаточных нефтепродуктов составляет в среднем 30% [3] Недостатком указанного способа является высокое содержание остаточных нефтепродуктов до 20% после 1,5 лет рекультивации.

Целью изобретения является сокращение срока рекультивации НЗ-почвы до одного вегетационного периода, снижение концентрации остаточных нефтепродуктов (НП) за один вегетационный период до 10% от первоначальной концентрации.

Это достигается на специально обустроенных делянках, имеющих гравийную основу, глинисто-щебенчатый экран, проницаемые для жидкости бортики, разграниченных дренажными канавками.

Согласно предлагаемому способу НЗ-почву укладывают на делянки, просушивают, вносят торф, минеральные удобрения, после чего все перепахивают, выравнивают и наносят слой сухого активного ила. На активный ил высевают семена многолетних трав: овсянница, ежи сборной, пырея ползучего, осота полевого, бодяка полевого, мать-и-мачехи, полыни горькой, мари белой (малолетнее растение), костера безостого, которые закрепляют тонким слоем торфа. Поверхность этой композиционной делянки увлажняют суспензией ассоциированной культуры углеводородокисляющих микроорганизмов, включающей представителей родов Nocardia, Rhodococcus, Mycobacterium, Arthrobacter, Psendomonas, Flavobacterium.

Микроорганизмы выделены из почвы, длительно содержащей углеводороды нефти. Указанная микрофлора является аэробными бактериями с каталазоположительной реакцией, имеющими постоянный пигмент. Бактерии гетеротрофы не только углеводороды, но хорошо растут и на мясо-пептонном агаре.

Взаимосвязь перечисленных элементов позволяет, вопервых, повысить всхожесть многолетних трав практически до 100% во-вторых, дает возможность озеленить НЗ-грунты за один вегетационный период, в-третьих, снизить концентрацию нефтепродуктов к концу первого года рекультивации до 10% от первоначального загрязнения.

На фиг. 1 показана планировка площадки для рекультивации почвы (вид сверху); на фиг. 2 архитектоника делянки 1 в поперечном сечении.

Площадка имеет продольно расположенные делянки 1, оконтуренные по периметру проницаемыми для жидкости бортиками 2 и дренажными канавками 3, имеющими выход в нефтеловушку 4, из которой отделенная от нефти вода стекает в водохранилище 5. Делянка 1 содержит гравийную основу 6, глинисто-щебенчатый экран 7 со слегка выпуклым профилем в поперечном сечении, слой НЗ-почвы с торфом и минеральными удобрениями 8, слой сухого активного ила 9, семена многолетних трав 10, слой торфа 11, углеводородокисляющие микроорганизмы 12.

Способ ускоренной рекультивации реализуется следующим образом.

На предварительно подготовленную делянку 1 с глинисто-щебенчатым экраном 7 укладывают загрязненный нефтью,либо нефтепродуктами грунт 8. На поверхность НЗ-грунта, разрыхленного и просушенного, наносят слой торфа толщиной 10 см и минеральные удобрения (нитрофоску), в количестве 0,5 кг/м², после чего производят перепахивание и выравнивание. Для предотвращения контакта семян растений с нефтепродуктами на поверхность грунта наносят сантиметровый слой сухого активного ила 9 с городских очистных сооружений, содержащего микроэлементы, и производят посев многолетних трав 10; овсяницы, ежи сборной, пырея ползучего, осота полевого, бодяка полевого, мать-и-мачехи, полыни горькой, мари белой (малолетнее растений), костера безостого.

Для закрепления семян сверху наносят сантиметровый слой торфа 11. Поверхность делянки смачивают водой, а затем вносят суспензию ассоциированной культуры углеводородокисляющих микроорганизмов 6 родов: Nocardia, Rhodococcus, Mycobacterium, Arthrobacter, Pseudomonas, Flavobacterium из расчета 100·10⁶ клеток в 1 мл воды. Дренажная канавка 3 и нефтеловушка 4 выполняют функцию удаления избыточной влаги из НЗ-грунта и отделения нефтепродуктов от сточной воды. При неглубокой пропитке грунта нефтепродуктами (до 25 см) рекультивация производится на месте загрязнения аналогично вышеописанному способу на делянках без гравийной основы и глинисто-щебенчатого экрана.

Результаты деляночного эксперимента представлены в таблице. Загрязненные НП грунты взяты с нефтебазы.

Высокий эффект рекультивации НЗ-грунтов достигается благодаря одновременному использованию комплекса методов: механическому промывка грунта и отделение НП от воды в нефтеловушке, аэрация, экранизация семян растений от НП; фитомелиоративному использование интенсивнорастущих многолетних трав; микробиологическому использование ассоциированной культуры углеводородокисляющих бактерий; агрохимическому спорадическое внесение в загрязненные грунты неорганических удобрений, содержащих источники азота, фосфора, калия.

Формула изобретения

1. Способ ускоренной рекультивации нефтезагрязненных почв, включающий внесение незагрязненных грунтов, минеральных удобрений, обработку углеводородокисляющими микроорганизмами, рыхление и посев многолетних трав, отличающийся тем, что нефтезагрязненные почвы укладывают на глинисто-щебенчатый экран специально обустроенных делянок, вносят слой торфа, а в качестве минерального удобрения добавляют интрофоску, после чего композиционную почву перепахивают, выравнивают, наносят слой сухого активного ила, на поверхность ила укладывают семена многолетних трав, закрепляют их тонким слоем торфа и увлажняют суспензией ассоциированной культуры углеводородокисляющих микроорганизмов, выделенных из почвы, длительно содержащей углеводороды нефти из расчета 100·10⁶ клеток в 1 мл воды.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что многолетние травы, а именно: овсяница, ежа сборная, пырей ползучий, осот полевой, бодяк полевой, мать-и-мачеха, полынь горькая, марь белая (малолетнее растение), костер безостый.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что культура микроорганизмов содержит представителей 6 родов, а именно: Nocardia, Rodococcus, Mycobacterium, Arthrobacter, Pseudomonas, Flavobacterium.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что делянки для рекультивации нефтезагрязненных почв по периметру оконтурены водопроницаемыми бортиками, имеют дренажные канавки и нефтеловушку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3