книги / Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

половодьем, дождями). Проведение выжигания должно проводиться преимущественно в зимнее время с соблюдением требований экологической, пожарной и промышленной безопасности. При проведении контролируемого выжигания нефти предотвращается ущерб от более масштабного загрязнения почв, грунтов, а также водной среды и ее живых обитателей. Сжигание сырой нефти можно производить в присутствии и в отсутствие ферроцена (бис(циклопентадиенил)железо (C5H5)2Fe) для подавления дыма. Кроме того, установлено, что сжигание нефтяных разливов in situ с приме­ нением ферроцена значительно снижает количест­ во полициклических ароматических УВ, которые, как известно, являются наиболее устойчивыми к биодеградации. Размеры предотвращенного ущерба устанавливаются на основе «Временной методики определения предотвращенного ущерба», утвержденной Госкомитетом по охране окружающей среды 09.03.1999 г., и, как правило, имеют величину значительно ниже, чем ущерб от неконтролируемого распространения разлитой нефти.

Экспериментальные работы показали, что долго­ временные последствия от проведенного в зимнее время контролируемого выжигания на окружающую среду практически отсутствуют. В то же время отсутствие узаконенного Регламента по организа­ ции и проведению работ по ликвидации разливов нефти методом выжигания в зимнее время, позво­ ляющего минимизировать возможный ущерб окру­ жающей среде, является фактором, сдерживающим научно обоснованное его применение. Выжигание нефти, проведенное в зимнее время на переувлаж­ ненных болотных почвах, свидетельствует о мини­ мальном риске отрицательного влияния на при­ родную среду. При выжигании нефти на снегу происходит его таяние. Образующийся водяной слой защищает нижнюю часть стеблей растений и поверхность почвы от действия высоких темпе­ ратур, а также предотвращает распространение огня по торфяному слою болота. По имеющимся наблюдениям, от огня страдают только кочки, выступающие над поверхностью воды.

А г р о т е х н и ч е с к и е п р и е м ы могут включать внесение биогенных элементов (преимущественно азота и фосфора), улучшение водно-воздушного режима почв (рыхление), устранение избыточной кислотности. Эти приемы, направленные на сти­

муляцию естественного процесса самоочищения почв, создают благоприятные условия для разру­ шения особенно трудно разлагаемых УВ, таких как полиароматические УВ и циклопарафины. Эти соединения значительно лучше разрушаются есте­ ственным комплексом микроорганизмов, чем чис­ той культурой, входящей в биопрепарат. В рамках комплекса мероприятий вводить штаммы актив­ ных углеводородразлагающих микроорганизмов имеет смысл лишь в случае адаптации к условиям данной местности. Учитывая специфику микробно­ го разложения нефти в почве, целесообразно ис­ пользовать различные биопрепараты последова­ тельно во времени.

В настоящее время для очистки нефтезагряз­ ненных земель разными организациями и ведом­ ствами выпускаются различные виды биопрепара­ тов. На российский рынок поступают из-за рубежа стимуляторы биодеградации нефти — «Файерзайм» (США), «Инипол» (Франция).

Проведение опытных и производственных работ по нефтеочистке болотных участков требует соблюдения мер безопасности. Некоторые участки болот становятся практически непроходимыми. Зарастание мочажин и небольших озерков вод­ ными растениями, осоками, пушицей, разрастание и переплетение их корневых систем обусловли­ вают возможность хождения по ним людей при отсутствии разливов нефти. Но на участках нефтезагрязнения происходит гибель корней, снижается сцепление корневых систем, усиливается сколь­ жение корней относительно друг друга и увеличи­ вается риск и возможность провала. Одно­ полутораметровые палки (посохи) могут провали­ ваться в глубину полностью. По участкам торфя­ ных болот, покрытых сверху торфом, проход людей затруднен из-за повышенной вязкости нефти. Эти факторы необходимо иметь в виду при проек­ тировании и осуществлении работ по рекультива­ ции. Ручные работы в большинстве случаев должны отсутствовать или быть сведенными к минимуму. Требуется разработка особых мер безопасности при осуществлении работ по нефтеочистке на болотах.

Для достижения положительного эффекта по рекультивации в условиях Сургутского района необходимо:

• производить отсыпку откосов на предельном контуре (верхние 15-50 см гребня откосов и его

склонов) смесью торфа и песка или супеси. Чистое торфяное покрытие, как и отсыпка чистым песком, не обеспечит формирования оптимального для роста растений корнеобитаемого слоя, поскольку будет наблюдаться недостаток влаги. Торф, являясь влагоемким субстратом, в сухую ветреную погоду спо­ собен к быстрому высыханию. Недостаток влаги в поверхностном слое откосов — основная причина гибели высеянных трав и медленного зарастания откосов дикорастущими местными видами растений;

• осуществлять подбор ассортимента растений, могущих произрастать в экстремальных условиях отвалов и нефтезагрязненных земель.

В настоящее время не налажено семеноводство устойчивых к нефтезагрязнению и сухости почв видов растений. Засев рекультивируемых участков повсеместно осуществляется травянистыми расте­ ниями, предназначенными для городских газон­ ных покрытий или сельскохозяйственных сено­ косных угодий и пастбищ. Эти виды требуют высокой агротехники выращивания и системати­ ческого ухода, а потому недолговечны на рекуль­ тивируемых почвогрунтах. Необходимы поиск

ииспользование устойчивых к экстремальным условиям местных видов растений и их семено­ водство. Имеется лишь один-два вида растений, частично приспособленных к заболоченным уча­ сткам (например, канареечник тростникововид­ ный), которые требуют опытно-производственной проверки в конкретных условиях на разных типах болотных почв. Ни одно предприятие не реализует семена пушиц, осок, Кассандры, спор мхов и т. д. Посев не адаптированных к условиям болотных ландшафтов злаковых трав обеспечивает покрытие поверхности в первое время, однако такой искус­ ственно сформированный растительный покров является неустойчивым и обречен на вымирание

ипоследующее замещение аборигенными видами растений.

Целесообразно проводить посев трав как инди­ каторный прием, используя 5-7% норму высева. Появление всходов и нормальное развитие расте­ ний будут свидетельствовать о возможности роста растений на данном участке и, следовательно, передачи его основному землепользователю. Иными словами, качество торфяных и подзолистых почв относительно уровня нефтезагрязнения может

определяться состоянием естественной раститель­ ности и высеянных трав. В дальнейшем на участке будут происходить биодеградация нефти и посте­ пенное улучшение условий для роста растений.

в почвогрунтах является важным с позиций пере­ дачи земель основному землепользователю. Необ­ ходимо учитывать региональную специфику, под­ ходить к решению вопроса дифференцированно.

В настоящее время для санитарногигиенической оценки почв используют ПДК загрязняющих веществ. Санитарно-гигиенические показатели устанавливаются исходя из требований безопасности жизнедеятельности населения. Сте­ пень загрязнения окружающей среды принято оценивать по кратности превышения ПДК, классу опасности (токсичности) веществ, допустимой повторяемости концентраций заданного уровня. Следует иметь в виду, что санитарно-гигиени­ ческие показатели лишь частично отвечают своему назначению, т. к. ПДК территориально не диффе­ ренцированы, они не учитывают различную устой­ чивость почв и ландшафта. Поэтому для оценки состояния почв и других компонентов природной среды наряду с ПДК необходимо использовать и экологические критерии.

Экологические критерии рассматриваются как мера антропогенного воздействия на экосистемы, при которой основные функционально-структур­ ные характеристики (видовое разнообразие, устой­ чивость, продуктивность) не выходят за пределы естественных колебаний. Существующее регули­ рование в области природопользования и оценки состояния экосистем неоднозначно и многомерно. Оно опирается на систему установленных Мин­ здравом ПДК и учитывает здоровье населения, показатели жизнедеятельности флоры и фауны, вопросы контроля технологических процессов промышленного производства. Централизованные стандарты и нормы не могут учесть региональные особенности состояния природной среды, специ­ фику разрабатываемых месторождений, особенно­ сти производственных процессов, виды и объемы загрязнения.

Существующие регламенты разрабатывались различными ведомствами и иногда без должного

научного обоснования и экспериментальной про­ верки в полевых условиях. В настоящее время существуют различные методы определения нефти и нефтепродуктов в почвах и грунтах, подсчета ущерба окружающей среде при разливах нефти, значений допустимого остаточного уровня содер­ жания нефтепродуктов в почвах при передаче территорий основному землепользователю.

Низкая эффективность использования обще­ государственной системы нормативов ПДК загряз­ няющих веществ в регионах, отличающихся при­ родно-климатическими условиями, устойчивостью ландшафта, а также естественным геохимическим фоном и уровнем техногенной нагрузки, обуслов­ ливает необходимость разработки нормативной базы на принципиально иной (региональной) основе с учетом экологической емкости природной среды. Учет фоновых концентраций нефтепродуктов является принципиально необходимым условием установления регионального норматива.

В основу установления допустимого остаточ­ ного уровня содержания нефти должен быть положен экосистемный подход. Основным крите­ рием качества почвы следует считать фитотоксич­ ность. Допустимым остаточным уровнем содер­ жания нефти в почвогрунтах является ее концен­ трация, при которой возможен начальный рост растений. Появление на восстанавливаемых загряз­ ненных участках первых естественно поселяющихся растений или удовлетворительное состояние, со­ хранность и развитие всходов при искусственном посеве свидетельствуют о том, что данный уча­ сток находится в состоянии, позволяющем суще­ ствовать и развиваться растениям. В последующем из-за продолжающейся деградации нефти состоя­ ние биоценозов на загрязненных землях будет улучшаться. Несомненно, этот показатель должен быть дифференцирован по 2-3 типам почв, преоб­ ладающим в регионе.

Минимальные значения уровня устанавливаются для пойменных земель легкого механического состава, а также для подзолистых почв, макси­ мальные — для торфяно-болотных почв с высокой емкостью катионного обмена. Отбор и последую­ щий анализ значительного количества почвенных проб на участках с начальным этапом зарастания загрязненных территорий с учетом их распределе­

ния по основным типам почв и математическая обработка результатов позволят вывести усред­ ненные значения допустимого остаточного уровня содержания нефтепродуктов в почвах конкретного региона.

На основе анализа и обобщения большого количества проб, отобранных в качестве кон­ трольных образцов на местах разливов в Сургут­ ском районе, установлено, что фоновое содержание нефтепродуктов в подзолистых почвах составляет

Фиксируемые при аналитических работах содер­ жания нефтепродуктов в почвогрунтах не всегда отражают истинную концентрацию нефти в них. Наличие в почве органического углерода ненеф­ тяного происхождения может завышать реальное содержание нефти. Кроме того, нефть на болотах распределяется неравномерно. Она по-разному пропитывает почвенно-растительный слой, скапли­ ваясь в понижениях. После дождей возможен подъем грунтовых вод и изменение площади загрязнения под воздействием ветра и стока с повышением содержания нефти в почвах в одном месте и уменьшением в другом. В этих условиях растения, являясь чуткими индикаторами общей экологической обстановки, могут дать более надежные результаты о состоянии окружающей среды. Проведенные в лабораторных условиях

позволяют сделать вывод, что 10% концентрация является допустимым остаточным уровнем для торфяно-болотной почвы, а 2% — для подзолистых почв, т. к. при этом уровне загрязнения в почвах сохраняется высокая биологическая активность и отмечается устойчивый рост растений. Подобные

результатам полевых исследований на торфяно­ болотных почвах в северо-восточной части России (в районе Усинска). Концентрация 10 % является допустимым остаточным уровнем для локальных нефтезагрязненных участков болотных почв, не имеющих стока в ручьи и реки, где отсутствует возможность распространения нефти паводковыми

и дождевыми водами. На участках, где велик риск распространения нефти по рельефу или по водото­ кам, допустимый остаточный уровень содержания нефти на торфяно-болотных почвах должен быть снижен и ориентирован на недопустимость смыва нефти и попадания ее в водотоки.

Нижеприведенные т е х н о л о г и ч е с к и е с хе мы предусматривают проведение рекультивационных работ, ускоряющих разложение нефти и восста­ новление почв. Основным направлением рекуль­ тивации нефтезагрязненных земель является сани­ тарно-гигиеническое, предусматривающее макси­ мально возможный сбор нефти и осуществление операций, по восстановлению естественных цено­ зов. При этом при наличии погибших деревьев и кустарников осуществляются работы по их уборке. В местах проживания коренных народов загряз­ ненные участки могут восстанавливаться под оленьи пастбища. Вдоль дорог федерального значения и на некоторых других объектах возможна посадка местных видов древесно-кустарниковых растений: ив, берез, рябин и т. п. В водоохранных зонах по берегам рек, в их поймах и надпойменных терра­ сах запрещается или ограничивается применение минеральных удобрений для предотвращения эвтрофикации водоемов. Пойменные участки после сбора нефти подвергаются рыхлению, сти­ мулирующему естественное самозарастание. При необходимости проводится подсев семян многолет­ них растений.

Методика принятия решений по реабилитации нефтезагрязненных территорий заключается в сле­ дующем. Первоначально производят рекогносци­ ровочное обследование территории, уточняют

площадь и тип нефтезагрязненных земель, уровень остаточного загрязнения нефтью, экологическое состояние объекта, расположение его относительно населенных пунктов, транспортных коммуникаций. На основании полученных сведений выбирают наиболее подходящий вариант рекультивации. Технологические решения должны удовлетворять критериям экологической и экономической эффек­ тивности и обоснованности.

При выборе конкретных технологических рекуль­ тивационных приемов следует учитывать местона­ хождение нефтезагрязненных участков относительно населенных пунктов, дорог, охраняемых террито­ рий и т. д. Работы по рекультивации нефтезагряз­ ненных земель, включающие рыхление, внесение удобрений, извести, посев трав, должны прово­ диться на наиболее важных участках (зеленые зоны, охраняемые территории и т. д.). На отдаленных участках, где отсутствует риск распространения нефти по водотокам, после локализации и откачи­ вания нефти допустимо оставление участков под естественную деградацию нефти. При этом исхо­ дят из положения о невозможности выполнения полного перечня рекультивационных работ на всей площади нефтезагрязненных земель, т. к. площади и объемы загрязнений несопоставимы с реальной возможностью их полного устранения.

Предлагаемые схемы рекультивации следует рассматривать как временные. Наработка опыта рекультивации позволит уточнить отдельные приемы. Представленные в табл. 5.1 технологические схемы разработаны для участков, сложенных тор­ фяно-болотными и минеральными почвогрунтами.

техиологии-sitii in по грунте на нефтепродуктов и нефти разливов ликвидации Методы .5

нефтепродуктов и нефти разливов аварийных ликвидации и локализации технологии и Техника 506

Нормативы допустимого остаточного содержа­ ния нефти в почвах (ДОСНП) введены в настоящее время в Ханты-Мансийском автономном округе (АО), Республике Коми, Республике Татарстан.

В регионах, где нормативы ДОСНП отсутствуют, единственным критерием загрязнения почвенного покрова нефтью и нефтепродуктами в настоящее время является фоновое содержание УВ в почвах. Однако в разных почвах фоновое содержание УВ неодинаково, и нередко даже УВ растительно­ микробного происхождения могут создать ложное впечатление о наличии антропогенного загрязне­ ния. Кроме того, очевидно, что требование дости­ жения по окончании рекультивационных работ фонового содержания УВ в большинстве случаев даже вредит окружающей природной среде, по­ скольку единственным способом рекультивации в такой ситуации будет срезка загрязненного слоя почвы и засыпка чистым субстратом. При этом воз­ никают три блока проблем:

•транспортировка большого объема земли, что, помимо высокой стоимости, приводит к допол­ нительному загрязнению атмосферы оксидами углерода, азота и продуктами неполного сгорания топлива, следовательно, и к загрязнению почвы УВ;

•поиск чистой плодородной почвы;

•поиск места для складирования загрязненной почвы.

Именно этот комплекс проблем вынудил при­ родоохранные органы Республики Коми пересмот­ реть нормативы ДОСНП (с 1 до 50 r/кг для торфя­ ных почв), когда стало ясно, что иного пути, кроме описанного выше, у организаций, выполнявших рекультивационные работы в районе Усинской аварии, просто не существует. Возможно, описанный способ приемлем при небольших площадях загряз­ нения земель сельскохозяйственного назначения, но для регионов с высоким уровнем загрязнения он не оправдан. Приведенный пример убедительно показывает, что нормативы ДОСНП необходимы, особенно для России. Помимо субъективных фак­

торов, которые сдерживают разработку нормативов ДОСНП, существует ряд методологических труд­ ностей, которые необходимо преодолеть. Отметим лишь некоторые из них:

•многокомпонентный состав нефти (около 1000 индивидуальных соединений, относящихся к не­ скольким фракциям, присутствие органических веществ неуглеводородной природы, металлов и пр.);

•разноплановое воздействие различных ком­ понентов нефти на организмы (легкие фракции токсичны, но быстро удаляются, тяжелые менее токсичны, но долго сохраняются), разнообразие почв и их свойств;

•одновременное воздействие на различные свойства почв и процессы в них, растительность

ипочвенную биоту (влияние на водно-воздушный режим, структуру, поглощение воды растениями, прямое токсичное воздействие на организмы и т. д.);

«залповый» характер воздействия нефтяного загрязнения (трудно рассчитать зависимость между интенсивностью воздействия и результатом).

Кроме того, само представление о допустимом воздействии нефтезагрязнения как не выводящем систему за пределы естественных отклонений от нормального состояния, по сути, неприменимо; можно говорить лишь о допустимом содержании нефти по отношению к восстановленной (рекуль­ тивированной) экосистеме, которое необходимо учитывать при разработке нормативов и которое проявляется на различных уровнях (биогеоценоза, ландшафта, природной зоны).

Следовательно, при разработке нормативов ДОСНП необходимо учитывать:

•зонально-климатические особенности, влияю­ щие на состав почвенного покрова и скорость про­ цессов трансформации компонентов нефти;

•ландшафтно-литолого-геоморфологические ус­ ловия, которые определяют скорость миграции нефти по ландшафту и переход в сопредельные среды, модифицируют особенности физико-химических

ибиологических свойств почв в пределах зоны;

• строение почвенного профиля, обусловливаю­ щее интенсивность миграции нефти;

• хозяйственный и экологический статусы тер­ ритории (вероятность перехода токсичных веществ в сельзхозпродукцию, необходимость дальнейшего использования земель по целевому назначению);

• возможность очистки почв до допустимого уровня без нанесения большего ущерба окру­ жающей среде;

• совместное действие нефти, сопутствующих загрязняющих веществ и других негативных фак­ торов.

Разнообразны также и подходы к разработке нормативов: это могут быть и классический агро­ химический опыт, и изучение существующих загрязненных участков, и постановка модельных экспериментов, и математическое моделирование. Но в любом случае при этом необходимо учиты­ вать состояние растительности, почв (физические и химические свойства) и почвенной биоты (спо­ собность к дальнейшему самоочищению, отсут­ ствие патогенных видов почвенных грибов и др.), переход загрязняющих веществ (УВ, металлов) в растения, возможность миграции в водной и воз­ душной средах.

К настоящему времени уже заложен теоретиче­ ский фундамент для создания системы нормативов ДОСНП для всей территории Российской Феде­ рации. В приложении к Приказу МПР России от 12.09.2002 № 574 «Временные рекомендации по разработке и введению в действие нормативов до­ пустимого остаточного содержания нефти и про­ дуктов ее трансформации после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ» (см. ниже) сформулировано понятие нормативов ДОСНП: «Допустимое остаточное содержание нефти в почве — определенное по аттестованным в установленном порядке методикам содержание

впочве нефти и продуктов ее трансформации после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ, при котором:

•исключается возможность поступления нефти и продуктов ее трансформации в сопредельные среды и на сопредельные территории;

•допускается вовлечение земельных участков

вхозяйственный оборот по основному целевому

назначению с возможными ограничениями (непри­ родоохранного характера) режима использования или вводится режим консервации, обеспечивающий достижение санитарно-гигиенических нормативов содержания в почве нефти и продуктов ее транс­ формации или иных установленных в соответ­ ствии с действующим законодательством норма­ тивных значений в процессе самовосстановления, т. е. без проведения дополнительных специальных ресурсоемких мероприятий».

Для огромной территории России с широким разнообразием природно-климатических и поч­ венных условий единых нормативов быть не может. Поэтому было проведено районирование территории страны с выделением субъектов Феде­ рации, имеющих сходные почвенно-климатические условия (табл. 5.2). Кроме того, в пределах одной природной зоны нормативы должны быть различны для разных типов почв и видов использования земель, что отражено в предлагаемой форме структуры нормативов ДОСНП (табл. 5.3).

Эта концепция реализована в нормативах ДОСНП, принятых в Ханты-Мансийском АО: нормативные значения для почв разных типов и видов землепользования отличаются в десятки раз. И тому есть объективные предпосылки: сорб­ ция нефти, к примеру, песком и торфом отличает­ ся в десятки раз, поэтому при содержании 20 г/кг нефть из песка будет сочиться, а в торфе будет едва заметна.

Различия в значениях ДОСНП для разных видов землепользования связаны с тем, что необ­ ходимо учитывать разные показатели вредности: так, для почв сельскохозяйственных угодий опре­ деляющим является транслокационный (фитоак­ кумуляционный) показатель вредности, для почв водоохранных зон — миграционный водный, для почв земель лесохозяйственного назначения — общеэкологический.

Аварийные ситуации на нефтедобывающих предприятиях приводят к попаданию в окружающую природную среду не только нефти, но и сильно­ минерализованных пластовых вод, что влечет за собой засоление почв. В регионах с влажным кли­ матом, как правило, в течение нескольких лет рассо­ ление происходит естественным образом. В регионах

с непромывным типом водного режима почв это невозможно, вследствие чего проблемы засоления выходят на первый план. Помимо накопления в почвах водорастворимых солей происходит так называемый процесс осолонцевания, при котором катионы кальция вытесняются из почвенного поглощающего комплекса катионами натрия. Это приводит к появлению сильнощелочной реакции почв, потере почвенной структуры и, как следствие, плодородия почвы. Поэтому для таких регионов при нормировании ДОСНП помимо содержания нефти должно также учитываться влияние про­ цессов засоления и осолонцевания, т. к. эти нега­ тивные факторы в определенной мере являются синэргистами: нефтяная пленка на поверхности почвы снижает доступность воды для растений

и микроорганизмов; повышенное осмотическое давление при наличии в почвах легкорастворимых солей, уменьшение порового пространства при осолонцевании также затрудняют поступление воды в растения.

Есть основания надеяться, что введение норма­ тивов ДОСНП для всех регионов Российской Фе­

подготовку юридически обоснованных материалов о возмещении вреда, причиненного окружающей среде нефтяным загрязнением земель. При этом введение дифференцированных для разных типов почв и видов землепользования нормативов ДОСНП потребует внесения изменений в технологии рекультивации земель.

нефтепродуктов и нефти разливов аварийных ликвидации и локализации технологии и Техника 510