GOSy_po_vsemu_vnutr

замедление роста растений, хлороз, некроз, нарушение функции фотосинтеза и дыхания. Снижение поступления влаги к корням. Гибель неустойчивых видов растений и обеднение видового состава растительности. Изменение химического состава растений, накопление поллютантов. Изменение состава обитателей почв, водоемов.

ВЛИЯНИЕ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ЧЕЛОВЕКА Нефть положительно влияет на благосостояние человека

ВЛИЯНИЕ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ПОЧВУ

Формы нахождения нефти в почвах:

а) на повеpхности почвы как плотная оpгано-минеpальная масса;

б) в поpах и трещинах в парообразном и жидком легко подвижном состоянии, в свободной или pаствоpенной водной или водно-эмульсионной фазе;

в) в поpах и трещинах в свободном неподвижном состоянии, как вязкий или твеpдый цемент между частицами почвы;

г) в соpбиpованном состоянии на минеральных и органических частицах почвы.

Изменения химического состава, свойств, структуры почв.

Важнейший фактор: соотношение легких и тяжелых и фракций. Оно определяет скорость испарения, вымывания, цементации почв.

Легкие фракции нефти быстрее разлагаются, частично растворяются, смываются водными потоками, испаряются (до 20-40%), оказывая токсичное действие на живые организмы (ПАУ, метановые углеводороды, особенно нормальные алканы с короткой углеродной цепью). За счет их рассеяния компоненты природной среды быстро самоочищаются.

Тяжелые фракции (смолисто-асфальтеновые вещества) имеют высокую вязкость и плотность, закупоривают и цементируют поры и каналы почвы, ухудшают водно-физические свойства почв, нарушают обмен веществ, влагообмен почвы.

Влияние на химические свойства почв

а) в гумусовом горизонте увеличивается количество углерода (липидная фракция, гумин), но ухудшается свойство почв как питательного субстрата для растений; б) возможно изменение окислительно-восстановительных условий;

в) гидрофобные частицы нефти затрудняют поступление влаги к корням растений.

Нарушения в почвенном биоценозе:

а) повышение численности и активности углеводород окисляющих микроорганизмов; снижение устойчивости микрообоценоза б) снижение фотосинтеза растений, водорослей. изменение видового состава водорослей и их численности.

в) отрицательное воздействие на почвенных животных, вызывая их массовое удаление.

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ПЛАСТОВЫХ ВОД НА ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ

а) устанавление щелочной реакции;

б) изменение процесса гумусообразования; в) высокая доля ионов натрия меняет состав обменных катионов, влияя на физические свойства почвы, способствуя их оглеению.

Например, в северной тайге уже через 1 год после нефтяного загрязнения дерново-подзолистая почва трансформируется в техногенный битуминозный солончак,

через 4 года - в битуминозный солончаковатый солонец, через 15 лет – в битуминозный солонец, через 20 лет –в битуминозный осолодевающий солонец.

В итоге такую почву можно назвать дерновой повышенно гумусной осолоделой остаточносолонцеватой.

ПРЕВРАЩЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В ЭКОСИСТЕМЕ

1.Окисление молекулярным, атомарным кислородом, озоном, перекисью водорода;

2.Фотохимическое разложение под влиянием ультрафиолетого излучения (до СО2, СО, Н2О).

3.Биотические процессы двух типов:

I) разложение углеводородов до низкомолекулярных органических кислот, способные включаться в природные циклы углерода. Возможны процессы:

а) биоконцентрирование - усвоение этих веществ непосредственно из внешней среды; б) биоумножение - усвоение этих веществ при питании, в) биоаккумуляция - усвоение по первому и второму типу,

г) экологическое обогащение - наращивание концентрации вещества в экосистеме от низкого ее уровня к более высокому.

II) кометаболизм - встраивание веществ, образовавшихся при трансформации нефти в макромолекулы органических веществ ( в том числе в структуру гумуса).

САМООЧИЩЕНИЕ БИОСФЕРЫ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ.

Представлены ориентировочные уровни загрязненности почв нефтью для разных ландшафтно–геохимических районов, при превышении которых необходимо проведение мелиоративных мероприятий.

Для различных природных условий авторами рекомендованы следующие верхние пределы безопасного уровня загрязнения почвогрунтов нефтепродуктами:

-мерзлотно-тундрово-таежные районы – до 1 000 мг/кг (низкое загрязнение);

-таежно-лесные районы – до 5 000 мг/кг (умеренное загрязнение);

-лесостепные и степные районы – до 10 000 мг/кг (среднее загрязнение).

Основываясь на материалах полевых исследований и дешифрирования аэро- и космоснимков (Огородников, Середина, 1999), можно выделить три степени загрязнения почв нефтью:

1.Слабая степень загрязнения намечается там, где нефть прямо не попадает на почву, а приносится с паводковыми водами, которые, уходя, оставляют нефтяную пленку на поверхности почвы, воды. При этом верхний гумусовый горизонт почвы может приобретать более темный цвет из-за увеличения количества углеводородов в нем.

2.Средняя степень загрязнения нефтью наблюдается при непосредственном попадании нефти на поверхность почвы при аварийных разливах, при прохождении полых вод с нефтью, при транспортировке нефти. На почве появляются нефтяные пятна, пленки, почвенные горизонты обогащаются углеводородами, ощущается нефтяной запах. При прекращении воздействия почва восстанавливает свое прежнее состояние сравнительно быстро, в течение 1–2 лет.

3.Высокая степень загрязнения нефтью наблюдается при попадании больших масс нефти на почву. Это может происходить только при аварийных разливах в процессе добычи и транспортировке нефти. В этом случае нефть сплошным слоем покрывает поверхность почвы, местами образуется плотная нефтяная корка.

ЛОКАЛЬНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ ЛАНДШАФТОВ

Потоки нефти: видимые (выделяются визуально) и скрытые (возникают при аварии трубопроводов на глубине, проявляются на склонах, в водах)

Задача: определить источник нефти, центр разлива, направление движения, ареалы загрязнения, изменение растительности, установление состава компонентов, выявление степени и характера трансформации почв, глубина просачивания, определение возможности самоочищения почв.

По результатам анализа представительных почв готовят карты распространения, формы миграции, характер геохимических и физических барьеров. Наиболее опасны аварийные разливы нефти.

Всреднем содержание нефти и нефтепродуктов в загрязненных почвах составляют 0,1-1,0 г/кг.

ВРоссии официально утвержденные нормативы допустимого уровня содержания нефти в почве не разработаны. Но есть опыт оценки загрязнения нефтью различных почв.

МЕТОДЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ

а) Механические методы (сбор разлившейся нефти, механическое разделение, экскавация);

б) Физико-механические методы (экстракция паром, промывание почв, фотолиз (на стадии разработки). пиролиз в плазменной дуге (на стадии разработки);

в) Физические методы (термическая десорбция при 100-550оС, сжигание отходов при 850-

2200оС);

г) Химические методы: затвердевание, дегалогенизация, экстракция растворителем

16. Рекультивация и реабилитация загрязненных почв. Особенности реабилитации почв разных природных зон, загрязненных разными группами загрязняющих веществ. Эффективность рекультивации почв. Рекомендации по использованию загрязненных почв.

МЕТОДЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ

а) Механические методы (сбор разлившейся нефти, механическое разделение, экскавация);

б) Физико-механические методы (экстракция паром, промывание почв, фотолиз (на стадии разработки). пиролиз в плазменной дуге (на стадии разработки),

в) Физические методы (термическая десорбция при 100-550оС, сжигание отходов при 850-

2200оС);

г) Химические методы: затвердевание, дегалогенизация, экстракция растворителем

Процесс естественной деконтаминации почв очень длителен, поэтому в последнее время разрабатываются различные методы ускорения деструкции углеводородов нефти в почве. Наряду с физическими и физико-химическими существуют биологические методы рекультивации, предусматривающие применение специальных препаратов-биодеструкторов, основу которых составляют различные штаммы углеводородокисляющих микроорганизмов.

Некоторыми исследователями для стимулирования деятельности аборигенной микрофлоры предлагается вносить в загрязненную почву минеральные и органические добавки. Поскольку между содержанием загрязнителя в среде и ее пригодностью для обитания живых организмов не всегда существует четкая зависимость, то об эффективности таких методов судят не только по остаточной концентрации нефтепродуктов, но и по токсичности почвы. Как указывают Н.А. Киреева с соавторами (2003), токсичность почвы объясняется как действием самой нефти, так и изменением комплекса микромицетов, актиномицетов и аэробных спорообразующих бацилл в направлении увеличения доли фитотоксичных видов и образования ими фитотоксинов. Наибольшее число штаммов, проявляющих фитотоксическую активность, наблюдается у родов Penicilium и Aspergillus. Токсическое действие нефтяных углеводородов уменьшается со временем в связи с их физическим, химическим или биологическим удалением из почвы, однако токсикоз, обусловленный микроскопическими грибами, может долгое время сохраняться, а иногда даже увеличиваться. Для установления токсичности почвы чаще всего используют высокочувствительные тест-растения (кресс-салат, редис, горох, пшеница).

Кроме оценки эффективности тех или иных мероприятий по улучшению свойств загрязненных почв, ускорению деструкции нефтепродуктов, в опытных и полевых условиях проводятся исследования фитотоксичности почв, загрязненных различными фракциями нефти, ведутся наблюдения за самоочищением почв от загрязнителя. Так, например, Э.М. Халимовым и др. (1996) установлено, что загрязнение легкими фракциями нефти (бензин, дизельное топливо) в большей степени влияет на фитотоксичность почв.

Растительность является индикатором деградационных процессов и в то же время оказывает на них существенное влияние. Корневая система растений создает особые условия в нефтезагрязненной почве: улучшается структура, воздухообмен, корневые выделения стимулируют жизнедеятельность почвенных микроорганизмов. Поэтому в качестве завершающего этапа рекультивации почв, загрязненных нефтью, проводят фиторемедиацию. Это позволяет оценить фитотоксичность почвы, улучшить свойства и ускорить процессы восстановления ее сельскохозяйственной ценности.

В Инструкции по рекультивации земель, загрязненных нефтью, введенной на предприятиях Миннефтепрома в 1987 г. (РД 39-0147103-365-86), представлены ориентировочные уровни загрязненности почв нефтью для разных ландшафтно–геохимических районов, при превышении которых необходимо проведение мелиоративных мероприятий (табл. 3.27).

Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами, осуществляется с использованием следующих способов:

1)Культивирование устойчивых к загрязнению культурных и дикорастущих растений.

2)Рекультивация почв с помощью растений (фиторекультивация), способных накапливать тяжелые металлы в вегетативных органах.

3)Регулирование подвижности тяжелых металлов в почве. Поглощение тяжелых металлов растениями зависит от содержания их подвижных форм в почве. Почвы, тяжелые по механическому составу и имеющие высокое плодородие, содержат меньше подвижных форм

тяжелых металлов, чем почвы легкие и малопродуктивные. Внесение в почву жидкого навоза и слабо разложившихся органических веществ повышает подвижность тяжелых металлов за счет образования низкомолекулярных водорастворимых комплексов. Поступление тяжелых металлов в растения по степени их подвижности: кадмий – свинец – цинк - медь.

Для регулирования подвижности соединений тяжелых металлов в почве используют известкование, гипсование, внесение органических и минеральных удобрений, землевание (внесение глины или песка).

При рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами, значительное внимание уделяется поддержанию и образованию в почве труднорастворимых соединений. Для этого в дополнение к приведенным способам используют искусственные и природные адсорбенты. К

природным относятся торф, мох, черноземные почвы, сапропель, бентонитовые и бентонитоподобные глины, глауконитовые пески, клиноптилолиты, опоки, трепелы, диатомиты.

4)Регулирование соотношений химических элементов в почве. В основе этого способа лежит антагонизм и синергизм химических элементов, т.е. когда один элемент препятствует или способствует поступлению другого в растение, например, цинк препятствует поступлению ртути, а избыток фосфора приводит к снижению токсичности цинка, кадмия, свинца и меди, присутствие кальция может создать для одних металлов антагонистические, а для других синергические условия, в плодородной почве цинк и кадмий противостоят закреплению меди и свинца, а в малоплодородной почве процесс может развиваться в обратном направлении.

5)Создание рекультивационного слоя, замена или разбавление загрязненного слоя почвы может проводиться по многослойной схеме, а также путем нанесения одного слоя почвы на предварительно экранированную или неэкранированную загрязненную поверхность. Разбавление загрязненного слоя проводится землеванием чистой почвы с последующим смешением, разбавление может также проводится с помощью глубокой вспашки, когда верхний загрязненный слой перемешивается с чистым нижним слоем. Применяют снятие загрязненного слоя и его переработку, или снятие загрязненной почвы с последующей очисткой и возвращением обратно, но обычно такие операции проводят на небольших участках, они являются дорогостоящим способом рекультивации.

Для рекультивации больших территорий, включающих селитебные и рекреационные зоны населенных пунктов, сельскохозяйственные угодий, испытывающие длительное загрязнение, можно применить следующую комплексную схему:

-существенное сокращение выбросов предприятиями (технологический барьер);

-строгое дозирование химических средств защиты растений, оптимальное регулирование питательного и кислотного режимов почвы (технологический барьер);

-управление водными миграционными потоками за счет организации поверхностного стока, создания ливневой канализации, дренажных с последующей очисткой стоков (механический барьер).

-усиление сорбционного барьера почвенного слоя, необходимого для существенного уменьшения количества подвижных соединений тяжелых металлов, которые поступают в растения и загрязняют продукцию, в тоже время общее количество металлов в почве может не только не уменьшается, но даже расти за счет уменьшения подвижности.

-дополнительно к этому - минимизация инфильтрационной составляющей водного режима почвенного слоя в условиях полива зеленых насаждений, газонов, огородных, сельскохозяйственных и других культур, т.е. выполнение мероприятий, направленных,

с одной стороны, на некоторое ослабление гидрофизического барьера, но с другой - необходимых для закрепления эффекта от усиления сорбционного барьера.