Термические технологии Преимущества

• Быстрая обработка отхода – загрязнённой почвы.

• Технологии применимы к органическим загрязнениям.

• Технологии применимы к твёрдым отходам.

• Значительное снижение объёмов.

Ограничения

• Технологии не применимы к неорганическим загрязнениям.

• Технологии не применимы к жидким и газообразным средам.

• Остатки загрязнений требуют дополнительной обработки.

• Эффективность зависит от загрязнителя (контролируется им).

• Относительная стоимость выше стоимостей других технологий.

Типы термических технологий

• Системы сжигания (ex).

• Системы термической десорбции (in или ex).

• Пиролиз (ex).

• Системы, использующие плазменную дугу (ex).

• Остекловывание (in или ex).

Рис. 3. Соотношение между технологиями, применяемыми для очистки почв и грунтовой воды в США .

Выбор технологии восстановления загрязнённой территории

Биологические методы восстановления почв

Эти методы являются самыми распространёнными в силу относительно малых затрат при их осуществлении. Технологии можно разделить на осуществляемые прямо на месте загрязнения in situ и технологии, обрабатывающие извлечённый экскаватором грунт.

Биологическая очистка почв in situ

Главным преимуществом обработки in situ является то, что она позволяет обрабатывать почву без её извлечения и транспортировки, что потенциально приводит к значительному снижению расходов. Однако, обработка in situ, как правило, требует большего времени и имеется меньше уверенности в единообразии обработки из-за изменчивости свойств почвы и водоносного горизонта, а также потому, что эффективность процесса более трудно проверить.

Технологии биовосстановления являются технологиями разрушения, целью которых является стимулирование роста микроорганизмов и использование загрязнителей в качестве источника пищи и энергии при создании благоприятной среды для микроорганизмов. В общем, это означает создание (подачу) некоторой комбинации кислорода, питательных веществ и воды, а также контроль температуры и рН. Иногда для ускорения процесса используются заранее выращенные микроорганизмы, приспособленные для разложения специфических загрязнений.

Биологические процессы обычно осуществляют с малыми финансовыми затратами. Загрязнители разрушаются, и после этого иногда производят очень малую остаточную обработку или она вообще не нужна. Однако, биологический процесс требует длительного времени и при этом трудно определить, оказались ли загрязнители разрушены. Биологическая обработка хлорированных полиароматических углеводородов сPAHs оставляет после себя плохо разлагаемые PAHs. Эти сPAHs с большими молекулярными массами считаются канцерогенами. При этом, увеличение концентрации хлора приводит к снижению биоразложения. Кроме того, в процессе биоразложения некоторые соединения могут оказаться превращёнными в более токсичные продукты (например, ТСЕ превращается в винилхлорид). При использовании биотехнологии in situ, если не осуществляется постоянный контроль за процессом биоразложения, эти токсичные соединения могут перейти в грунтовую воду. Вариант обработки загрязнённой территории in situ требует описания почвы, водоносного горизонта и загрязнителей. Иногда извлекаемая грунтовая вода может нуждаться в дополнительной обработке. Если грунтовая вода имеет низкий уровень загрязнения, её можно пропускать циклически через обрабатываемую зону, то есть именно она оказывается водой, необходимой для биологической очистки обрабатываемого участка.

Хотя не все органические соединения поддаются биоразложению, технологии биовосстановления были с успехом применены для очистки почв, илов, и грунтовой воды, загрязнённых углеводородами нефти, растворителями, пестицидами, консервантами древесины и другими органическими веществами. Биовосстановление не применимо для обработки неорганических загрязнений.

На скорость, с которой микробы разлагают загрязнения, влияют: природа этих загрязнений и их концентрации, снабжение почвы кислородом и водой, температура почвы, рН, снабжение микроорганизмов элементами питания. Кроме того, для ускорения очистки применяют биологическое усиление и кометаболизм. Технологии биологической обработки in situ весьма чувствительны к некоторым почвенным параметрам. Например, присутствие глины или гуминовых веществ в почве вызывает вариации в скорости процесса биологической обработки. Обычно заранее проводят изучение обрабатываемости почвы, чтобы определить эффективность биовосстановления в данных условиях. Рассмотрим воздействие этих факторов.

Поступление кислорода в почву увеличивается, если не происходит насыщения почвы водой, если восстановлению подвергаются песчаные и суглинистые почвы в противоположность глинистым почвам, если удаётся избежать сжатия почвы, и при низких концентрациях разлагающегося материала. Чтобы обеспечить поступление кислорода в количестве достаточном для поддержания аэробных условий, можно применять ввод сжатого воздуха или пероксида водорода (H₂O₂). Использование пероксида водорода ограничено, поскольку при высоких концентрациях (выше 100 ppm или 1000 ppm при соответствующей акклиматизации) он токсичен для микроорганизмов. Кроме того, пероксид водорода склонен к быстрому разложению на воду и кислород в присутствии некоторых почвенных компонентов.

Анаэробные условия можно использовать для разложения сильно хлорированных загрязнителей, хотя и с очень небольшой скоростью. Вслед за этой обработкой можно применить аэробную обработку, чтобы завершить биоразложение уже частично дехлорированных соединений, а заодно и других загрязнителей.

Вода служит средой, через которую элементы питания и органические компоненты попадают в клетки микроорганизмов, и в воду же выходят из клетки продукты клеточного метаболизма. Избыточные количества воды, однако, могут ухудшать условия восстановления, поскольку она может препятствовать поступлению кислорода в почву (если, конечно, не нужны именно анаэробные условия).

Элементами питания, необходимыми для роста клеток, являются: азот, фосфор, калий, сера, магний, кальций, марганец, железо, цинк, медь и следовые элементы. Если элементы питания в достаточном количестве не доступны, микробиологическая активность снижается. Самыми дефицитными элементами питания в загрязненной среде обитания являются азот и фосфор. Их обычно вводят в систему, подвергаемую биовосстановлению, в приемлемой для микроорганизмов форме (азот в аммонийной форме и фосфор в виде фосфат–иона). Фосфат-ионы могут вызвать уплотнение почвы вследствие их реакции с минеральной частью почвы, например, с ионами железа и кальция, и образования нерастворимых осадков, забивающих поры в почве и водоносном горизонте.

рН воздействует на устойчивость, а, следовательно, на доступность, многих почвенных компонентов, которые могут влиять на биологическую активность. Многие металлы, потенциально токсичные для микроорганизмов, находятся в нерастворимой форме при повышенных рН; следовательно, увеличение рН в обрабатываемой системе может снизить риск отравления микроорганизмов.

Температура воздействует на микробиологическую активность в окружающей среде. Биоразложение будет замедляться с понижением температуры; поэтому в северных климатических условиях биовосстановление может оказаться неэффективным в течение части года, если только не применяются средства, контролирующие климат. Микроорганизмы остаются жизнеспособными при температурах ниже точки замерзания воды и будут проявлять активность при повышении температуры.

Нагревание участка, подвергаемого биовосстановлению, например, вводом тёплого воздуха, может ускорить процесс восстановления. Например, на станции Eielson AFB на Аляске исследуются пассивный нагрев инкубационных тэнков солнечным излучением (ex situ) или применение нагретой воды под поверхностью земли в загрязнённой вадозной зоне. Слишком высокие температуры могут ухудшить условия существования для некоторых микроорганизмов, что приведёт к существенной стерилизации почвы.

Температура воздействует также на небиологические потери загрязнителей, в основном из-за увеличения испарения загрязнителей при высоких температурах. Растворимость загрязнителей обычно увеличивается с повышением температуры; однако, некоторые углеводороды более растворимы при низких температурах, чем при повышенных. Кроме того, с увеличением температуры уменьшается растворимость кислорода.

Разновидностью технологии биологической очистки является биоусиление (bioaugmentation), которое подразумевает просто введение в почву группы природных штаммов бактерий или генетически сконструированных (изменённых) бактерий для разложения специфических загрязнителей или групп загрязнителей, а иногда приспособленных к выживанию в особо суровых условиях окружающей среды. В этих целях микроорганизмы с восстанавливаемого участка выделяют из почвы, отдельно выращивают соответствующую бактериальную культуру и возвращают на место, при этом достигают быстрого увеличения заселённости участка микроорганизмами. Обычно пытаются изолировать и ускорить рост популяции природных микроорганизмов, которые предпочитают питаться загрязнителями. В некоторых ситуациях на отдельных стадиях процесса восстановления почвы вводят различные микроорганизмы, поскольку загрязнители, присутствующие в изобилии, изменяются в процессе разложения. Если естественные разновидности бактерий не обладают метаболической способностью осуществить процесс восстановления, вводят экзогенные разновидности, полученные генетическим модифицированием. Однако, исследователи установили, что нет доказательств того, что в проведённых испытаниях неприродные микроорганизмы оказываются более полезны.

Имеются технологии, использующие явление с названием кометаболизм (Cometabolism). В этих случаях используют микроорганизмы, размножающиеся на некотором соединении, и производящие при этом энзим, который химически трансформирует другое соединение, на котором они не могут размножаться. Кометаболизм, следовательно, это одновременный метаболизм («переваривание») двух соединений, когда деградация второго соединения (вторичного субстрата) зависит от присутствия первого соединения (первичного субстрата). Например, в процессе деградации метана некоторые бактерии могут разлагать опасные хлорированные растворители, которые в других условиях они не способны атаковать.

Вначале производят исследование применимости предполагаемой обработки, чтобы определить будет ли биовосстановление эффективным в данных условиях. Размах исследований может зависеть от природы загрязнителей и характеристик участка. Для участков, загрязнённых обычными углеводородами нефти (бензином, и/или другими легко деградирующими соединениями), обычно достаточно исследовать репрезентативные образцы почвы на наличие и степень природной населённости микробами, определить в них концентрации элементов питания, присутствие микробных токсикантов и характеристики почвы: рН, пористость и влажность.

Для проверки эффективности биологической обработки следует применять статистическое описание ситуации “до” и “после” обработки.

Доступными технологиями биологической обработки in situ являются биовентилитрование, усиленное биоразложение и фитовосстановление.

Биовентилирование

Это новая технология, которая стимулирует естественное биологическое разложение in situ любых аэробно разлагаемых соединений, путём подачи кислорода необходимого имеющимся в почве микроорганизмам.

В отличие от вакуумной экстракции почвы паром* (физико-химическая технология) в биовентилировании используют малые скорости подачи воздуха, чтобы обеспечить лишь необходимое количество кислорода для поддержания микробной активности. Кислород подаётся прямым нагнетанием воздуха в загрязнённую зону в почве. Кроме деградации адсорбированных на почвенных частицах остатков топлива, разлагаются биологически также летучие соединения во время медленного передвижения их паров через биологически активную зону в почве.

* Экстракцию почвы водяным паром осуществляют в ненасыщенной (вадозной) зоне почвы и она является технологией восстановления почвы in situ. В ней применяют откачку почвы, чтобы создать контролируемый поток воздуха и удалить при этом летучие и некоторые полулетучие загрязнения из почвы. Газ выходящий из почвы через трубу можно обработать и извлечь из него или разрушить загрязнения, в зависимости от существующих местных и государственных законодательных правил, регулирующих выбросы в атмосферу. Вертикальное расположение трубы для экстракции паров обычно используют на глубинах 1.5 метра или больше, и оно было успешно применено на глубинах до 91 м. Горизонтальные экстракционные трубы (установленные в траншеях или в горизонтальных пробуренных в почве каналах) можно также использовать при соответствующей геометрии зоны загрязнения, наличия подходящего бурового оборудования или от других специфических факторов. Часто закрывают поверхность почвы геомембраной с целью помешать образованию коротких обходных путей и чтобы увеличить радиус воздействия скважины.

Рис. 5. Схема биовентилирования загрязнённого участка почвы

Биовентилирование используют, например, для очистки почв, загрязнённых различными продуктами нефтепереработки: топливом для реактивных двигателей, бензином, дизельным топливом, и маслами для нагревательных приборов. In-situ обработка углеводородных загрязнителей в почвах сильно снижает расходы по сравнению с традиционными методами выкапывания загрязнённой почвы и её последующей обработкой или захоронением. Кроме того, биовентилирование часто устраняет дорогую обработку отходящих газов, которая обязательна в случае применения систем вакуумной экстракции паром. При этом стоимость снижается на 50%. Обычно стоимость очистки технологией биовентилирования находится в пределах от $15 до $75 на кубический метр почвы. Факторы, влияющие на цену, включают тип и концентрацию загрязнений, проницаемость почвы, глубину скважин и их число, расход подаваемого воздуха. Очистка от бензола, толуола, этилбензола и ксилолов (BTEX) занимает приблизительно 1 – 5 лет, и от 2 до 10 лет для углеводородов нефти в целом.

Усиленное биовосстановление

Усиленное биовосстановление это процесс, в котором местные природные или выведенные микроорганизмы (низшие грибы, бактерии или другие микробы) разлагают органические загрязнения, обнаруженные в почве и/или грунтовой воде, превращая их в безвредные конечные продукты. Для усиления биовосстановления и десорбции загрязнителя с поверхности почвенных компонентов в почву могут вводиться элементы питания, кислород или другие добавки.

Аэробный процесс

Мы уже не раз говорили о том, что в аэробных условиях (достаточное количество кислорода) и при наличии элементов питания микроорганизмы сумеют превратить многие органические загрязнения в углекислый газ, воду микробную и клеточную массу.

Усиленное биовосстановление обычно состоит в поливе загрязнённого участка грунтовой или незагрязнённой водой, в которую введены элементы питания и которая насыщена растворённым кислородом. Иногда в эту воду дополнительно вводят акклиматизированные микроорганизмы (см. выше биоусиление) и/или другие источники кислорода, например, пероксид водорода. Обычно применяют ирригацию разбрызгиванием для почв, загрязнённых неглубоко, а в случае более глубоко загрязнённых почв используют инжекционные скважины, в которые подаётся эта подготовленная вода.

Успешное биовосстановление in situ было продемонстрировано в холодных погодных условиях, но всё же низкие температуры замедляют процесс очистки. Для загрязнённых участков с низкой температурой почвы можно использовать тепловые одеяла, чтобы закрыть поверхность почвы и увеличить её температуру и скорость деградации загрязнений.

Усиленное биовосстановление можно считать долговременной технологией, этот процесс продолжается несколько лет.

Анаэробное биовосстановление in situ.

В отсутствие кислорода (анаэробные условия) органические загрязнители будут в конечном счёте превращены в метан, некоторое небольшое количество углекислого газа и следовые количества водорода. В условиях восстановления сульфат – иона он превратится в сульфид – ион или элементарную серу, а в условиях, способствующих восстановлению нитрат – иона, будет выделяться свободный азот. Иногда загрязнители разлагаются с образованием более опасных промежуточных продуктов, чем исходное соединение. Например, тетрахлорэтилен в анаэробных условиях превращается в более токсичный винилхлорид. Чтобы избежать возникающих проблем, большинство проектов биовосстановления осуществляют in situ, то есть в присутствии кислорода и в аэробных условиях винилхлорид легко разрушается.

Фитовосстановление

Идея этого биологического метода очистки почв (и/или грунтовых вод) очевидна из рис 6. Растение накапливает загрязнение из почвы в своих побегах. Это могут быть ионы тяжёлых металлов (в данном примере Cd), или ядовитые органические соединения, или радиоактивные загрязнения. Преимущества фитовосстановления перед другими методами восстановления почв состоит в том, что загрязнения удаляются из почвы, не разрушая её структуры, и без снижения почвенного плодородия.

Рис. 6. Схема фитовосстановления почвы, загрязнённой кадмием

Типы фитовосстановления

Фитовосстановление почвы это весьма сложный процесс, который может протекать по различным механизмам, иногда одновременно по нескольким. Перечислим эти механизмы.

Фитостабилизация - это механизм выделения растением химических соединений, которые иммобилизуют загрязнения на поверхности раздела корней и почвы.

Фитоаккумулирование – это механизм захвата загрязнений корнями растения и затем его перенос/накопление (фитоэкстракция) в побегах растения и листьях. Обычно такой механизм осуществляют для восстановления почв, осадков и грунтовой воды, загрязнённых металлами. Специфические виды растений используются для поглощения необычно больших количеств металлов из почвы, а затем с засеянной загрязнённой территории собирают урожай. Биомассу компостируют для повторного использования металлов или сжигают и золу отправляют на регулируемую свалку.

Ризофильтрация – этот механизм подобен фитоэкстракции; однако, вначале обычно корневые системы растений развивают в водной среде внутри парника до стадии зрелости. Когда корневая система достаточно развита, к растениям подводят загрязнённую воду (в основном загрязнители это металлы), которая затем постоянно циркулирует через водный источник, питающий эти растения.

Фиторазложение это метаболизм загрязнений внутри побегов растений. Растения производят энзимы, например, дегалогеназу и оксигеназу, которые катализируют разложение загрязнения. Сейчас проводятся исследования возможности фиторазложения ароматических и хлорированных алифатических соединений.

Усиленная биодеградация в ризосфере

Усиленная биодеградация загрязнений в ризосфере протекает в почве, непосредственно прилегающей к корням растения, когда устанавливается симбиотическая связь между корневой системой растения и микроорганизмами, населяющими корневую зону. Природные вещества, выделяемые корнями растений (сахара, кислоты, спирты) поставляют элементы питания для микроорганизмов, которые при этом усиливают свою биологическую активность. Корни растений, кроме того, разрыхляют почву, а затем отмирают, оставляя каналы для транспорта воды и аэрации почвы. Этот процесс вытягивает воду в поверхностную зону почвы и осушает ниже расположенные зоны насыщения.

Чаще всего в проектах фитовосстановления используют тополь, в первую очередь из-за его быстрого роста, а также из-за способности этих деревьев выживать в самых разнообразных климатических условиях. Кроме того, тополи способны вытягивать большие количества воды (по сравнению с другими видами растений) во время её движения по профилю почвы или непосредственно из водного горизонта. Одновременно из загрязнённой среды окажутся вытянутыми большие количества растворённых загрязнителей, и уменьшится количество воды, которая пройдёт сквозь почву или через водный горизонт, следовательно, понизится количество загрязнителя, вымываемое из почвы или водного горизонта.

Органические «насосы» – использование растений для контроля миграции загрязнений в грунтовую воду путём использования их природных гидравлических свойств. Использование деревьев для очистки воды по оценкам стоит приблизительно наполовину меньше очистки в традиционных системах «откачай- обработай».

Фитоиспарение – механизм очищения почвы, в котором определённые растения удаляют загрязнения из верхних слоёв почвы, и после их транспортировки по системе растения, испаряют их с поверхности своих листьев.

Применимость

Фитовосстановление оказалось эффективным средством удаления нитратного и аммонийного азота из грунтовой воды, поскольку все растения нуждаются в азоте для роста. Оказалось, что некоторые азотсодержащие загрязнения также могут быть использованы растениями в качестве источника азотного питания для своего роста, в том числе (ТНТ) тринитротолуол.

Земельные участки, загрязненные тяжёлыми металлами, можно также очистить при помощи фитовосстановления. Для разных металлов накопление обычно составляет: 1% Cu и Co и 3% Zn, Ni, Mn от сухого остатка растения. Использование гипераккумулирования растениями пока ещё находится на начальной стадии и необходимы дальнейшие исследования для выведения растений с большей биомассой.

Фитовосстановление может оказаться полезным для удаления летучих и хлорированных летучих органических соединений.

Рассмотрим один из примеров практического применения фитовосстановления почв, загрязнённых радиоактивным цезием.

Проблема удаления радиоактивного изотопа цезия (¹³⁷Cs) из почв, оказалась весьма насущной после Чернобыльской катастрофы 1986 г. Этот изотоп образуется при делении ядерного топлива в наибольших количествах по сравнению с другими радиоактивными изотопами и имеет период полураспада 30 лет. Следовательно, его концентрация в почвах сильно пострадавших территорий станет безопасной через 10 периодов, то есть через 300 лет.

В последние годы растёт интерес к использованию растений для очистки почв, загрязнённых радиоцезием. Фитовосстановление использует природные способности растений захватывать ¹³⁷Cs и аккумулировать изотоп в своих побегах, которые позже удаляют при сборе урожая надземных частей растений и производят их захоронение в качестве радиоактивных отходов. В идеале для фитовосстановления почв нужны растения, быстро растущие, создающие большую биомассу (урожай), которая легко собирается. Растения должны также легко приспосабливаться к разнообразным климатическим условиям. Кроме того, эти отобранные растения должны накапливать большие концентрации загрязнителя в своих надземных «атмосферных» частях, то есть иметь высокий коэффициент бионакопления (биоаккумулирования) [8]. Коэффициент бионакопления (отношение концентрации радионуклида, или другого загрязнителя, в побегах растения к концентрации его в почве) является мерой способности растений к фитовосстановлению [9]. Установление подходящих видов растений для фитовосстановления почв, загрязнённых радиоцезием, является трудной задачей, поскольку не существует известных видов с большой биомассой и способностью к гипераккумулированию ¹³⁷Cs [10]. Гирпераккумуляторы это виды растительности, которые способны накапливать большие концентрации ионов металлов в своих побегах.

Медленно произрастающие накопители ионов Cs⁺ менее эффективны и менее жизнеспособны в коммерческом отношении, когда решается задача восстановления высоко ценных загрязненных земель за короткое время. Успешное извлечение ¹³⁷Cs из почвы зависит как от способностей растения к потреблению, так и от биодоступности ¹³⁷Cs в почве. Цезий сильно связывается на глинистых минералах почвы, что ограничивает его биодоступность для растений. Степень фиксации ионов Cs⁺ на глинистых минералах зависит от свойств почвы, которые влияют на захват ионов Cs⁺ растениями. Сравнение коэффициентов бионакопления ¹³⁷Cs в различных видах растений проявляет относительную недоступность ¹³⁷Cs в почвах. Вследствие этой недоступности Cs в почвах можно предположить, что не существует непосредственной причины для беспокойства, поскольку маловероятно, что Cs будет вымываться в грунтовую воду или будет захвачен растениями в значительных количествах. Однако, в наши дни императивом является необходимость предпринимать шаги по удалению радионуклидов, а не оставить их будущим поколениям.

Таблица 8. Сравнение коэффициентов бионакопления ¹³⁷Cs в различных растениях [15]

Вид растения	Среда для роста растения a	Коэффициент бионакопления b	Источник
Индийская горчица (Brassica juncea)	Почва	0.4 – 0.5	Lasat et al (1998) [11]
Амарант с красным корнем (Amaranthus retroflexus)		2.3 – 3.2
Фасоль (Phaseolus acutifolus. Tepary bean)		0.2 – 0.3
Просо (Panicum virginatum)	102 Bq 137Cs г –1 раствора	3.2 – 35.3 с	Entry et al (1998) [13]
Капуста брокколи	1М раствор CsCl	105	Lasat et al (1997) [14]
Капуста		165
Капуста цветная		105
Колониальный бентграсс (жёстколистая трава)		45
Вика волосистая (Vicia villosa Roth)		113
Индийская горчица (Brassica juncea)		120
Kochia (неопалимая купина – сорняк)		60
Тростник канареечный (Reed Canarygrass)		45
Красная овсяница (Red fescue)		38
Фасоль (Phaseolus acutifolus. Tepary bean)		143

^а Исследования различных групп показали способность растений накапливать ¹³⁷Cs в при их выращивании в различных средах.

^b Коэффициент бионакопления равен отношению концентрации ¹³⁷Cs в побегах растения к концентрации в среде.

^с Коэффициенты измерялись в течение пяти месяцев, поэтому наблюдается столь большой разброс в величинах.

Ограничения технологии фитовосстановления

Следующие факторы могут ограничивать применение и эффективность фитовосстановления:

• Использование найденных специфических видов растений (про которые известно, что они успешно очищают почву или грунтовую воду) в конкретной окружающей среде может оказаться проблематичным из-за проблем адаптации.

• Климатические или сезонные условия могут вмешиваться или ингибировать рост растения, замедляя скорость восстановления или увеличивая его длительность.

• Фитовосстановление имеет смысл осуществлять на большой территории, которую планируют восстанавливать.

• В целом, фитовосстановление следует использовать только на территориях с низкими уровнями загрязнения из-за всегда имеющейся вероятности отравления растений, поглощающих загрязнители.

• Использование фитовосстановления ограничено по глубине загрязнения почвы.

• Необходимы дополнительные исследования судьбы многих соединений, участвующих в метаболическом цикле растений, чтобы быть уверенным, что остатки растений и продукты, произведённые растениями, не дают свой вклад в список токсичных и опасных химических соединений, попавших в пищевые цепочки животных и не увеличивают риск воздействия на население.

Биологическая очистка почв ex situ

Лэндфарминг – Биовосстановление извлечённой загрязнённой почвы, распределённой по поверхности выделенного земельного участка в виде слоя.

Схема - В простейшем варианте, загрязнённая почва распределяется по поверхности земли, обычно слоем толщиной 0.5 м. Эта почва регулярно перемешивается и переворачивается для улучшения почвенной структуры и снабжения её кислородом. Можно поливать этот слой почвы водой: 1. для придания почве необходимой влажности и 2. для введения в систему с водой элементов питания для микроорганизмов (неорганических соединений азота, фосфора и калия). Как правило, обрабатываемый слой размещают на непроницаемой подстилке (мембране), чтобы обеспечить полный сбор образующихся промывных вод. Обычной практикой является также орошение слоя почвы дождеванием и возвращение в цикл собранной промывной воды.

Метод часто приводит к успеху при обработке почв, содержащих продукты перегонки нефти, на отведённых земельных участках, если выделения в атмосферу, образующиеся в процессе биодеградации загрязнений, не достигают неприемлемых уровней, опасных для здоровья.

Если загрязнённые почвы являются неглубокими (например, имеют толщину менее 1 метра от поверхности земли), можно эффективно стимулировать микробную активность без извлечения почвы. Если почва загрязнена нефтью глубже 1.5 метров, такую почву следует извлечь и распределить по земной поверхности.