Оценка устойчивости почв и наземных экосистем Крыма к химическому загрязнению. Монография

31

Особо подвержены токсичному действию нефти работники нефтяной и нефтеперабатывающей промышленности которые контактируют с сырой нефтью, продуктами ее переработки.

Этот контакт происходит через вдыхание той воздушной среды, которая богата такими углеводородами как бензол, сероводород, сероорганические соединения, серный и сернистый ангидрид, окись углерода. Либо контакт идет через кожу, вызывая дерматиты и экземы кожных покровов.

Острые отравления могут вызываться как сернистыми соединениями нефти, так и высокими концентрациями углеводородов. Длительное воздействие многосернистой нефти может вызвать хроническое отравление.

Токсичность смеси углеводородов выше токсичности ее отдельных компонентов. Наиболее вредной для организма человека является комбинация углеводородов и сероводорода (Давыдова, 2002).

Углеводороды нефти влияют на сердечно-сосудистую систему, замедляя внутрипредсердную проводимость и частичную атриовентрикулярную блокаду.

Влияние идет и на кровь, снижая содержание гемоглобина и эритроцитов, способствует развитию гипохромной анемии, лейкопении. Возможно поражение печени; эндокринных желез - умеренное повышение функции щитовидной железы, нарушения менструальной функции, уменьшение способности к зачатию, увеличение количества самопроизвольных абортов. Частый отказ детей от материнского молока.

При хроническом, воздействии малосернистой нефти отмечаются повышенная заболеваемость органов дыхания; функциональные изменения центральной нервной системы, преимущественно в виде астеновегетативного синдрома, полиневритическими расстройствами с преимущественным поражением чувствительных волокон, в наиболее тяжелых случаях - энцефалопатии.

32

2.4.НОРМИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ НЕФТИ В ПОЧВАХ

В настоящее время не существует единой классификации степени загрязнения почв нефтепродуктами. ПДК для нефти не разработаны, поскольку разные экосистемы обладают разным потенциалом к самоочищению. (Трофимов и др., 2000; Рубанова, Цхадая, 2000 и др.).

Например, в Нидерландах для оценки загрязнения почв применяют три уровня:

фоновое содержание нефтепродуктов в 50мг/кг сухой почвы

повышенное загрязнение – 1000мг/кг, при котором выявляется

иустраняется причина загрязнения, организовывается мониторинг

высокое загрязнение – 5000мг/кг, при котором назначается рекультивация почвенных грунтовых вод

Именно поэтому, для каждого типа почв необходимо определение ПДК содержания нефти в почве, т.е. уровня, при котором обеспечивается выполнение почвой своих экологических функций с отсутствием негативного воздействия на другие среды (воздух, воду) и живые организмы.

По мнению Трофимова, почву загрязнена, если:

идет угнетение или деградация растительного покрова или явная перестройка структуры растительного сообщества;

происходит резкое упрощение структуры комплекса почвенной биоты, снижается интегральное состояние биологической активности и др.

падает продуктивность сельскохозяйственных земель Снижение концентрации нефти происходит в ходе физико-

химических и микробиологических процессов, приводящих к ее минерализации, а также перевода ее в нерастворимые или малоподвижные формы. Однако естественное самоочищения почв сильно зависти от сочетания факторов почвообразования, а также от состава нефти или нефтепродуктов (Геннадиев, 2007).

33

Исходя из этих затруднений, норматив содержания нефти и нефтепродуктов для целей рекультивации должен определяться с учетом характера регионального загрязнения и природных условий, обуславливающих самоочищающую способность компонентов геосистем.

Именно поэтому единого уровня предельно допустимых концентраций нефтепродуктов в почвах России предложено быть не может, а допустимый уровень для каждого типа должен устанавливаться опытным путем.

2.5.РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЧВ ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ

Рекультивация почв при загрязнении нефтью и нефтепродуктами является непростой задачей. Сложность связана с тем, что до настоящего времени не установлена величина биологически безопасных концентраций нефти в почве из-за ее сложного и непостоянного химического состава.

В идеале картина полной рекультивации загрязненной почвы должна отражать полное изъятие загрязненного грунта с места разлива и замену его чистым и плодородным грунтом. Т.е. достигается биологическая безопасность загрязненных почв и развивающейся на них биомассы.

На самом деле, все обстоит не так радужно, поскольку при проведении восстановительных работ достигается снижение уровня нефти в почве до условного предела, при котором возможно развитие уровня биоты, который близок к первоначальному.

Тем не менее, одним из направлений решения этой задачи является очистка загрязненных почв с помощью биодеструкторов, при обработке которыми происходит разрушение углеводородов нефти за счет интродукции в загрязненную экосистему нефтеокисляющих микроорганизмов

(www.findplanet.ru).

Данный метод прост в реализации. К тому же, на последующих этапах разрушения продуктов первичного окисления нефти в процесс вовле-

34

каются и другие физиологические группы почвенных микроорганизмов, простейших и почвенных водорослей.

Следует отметить, что на почвах, которые постоянно, но не обильно загрязняются нефтью, а так же на старых, но не массированных разливах нефти складывается свое устойчивое микробное сообщество с доминированием углеродоокислителей. Иная картина складывается у тех почв, которые ранее не подвергались нефтезагрязнению.

Достаточно перспективным сейчас становится метод внесения микробных препаратов, которые иммобилизованны на твердых субстратах, которые сорбционно очищают почву (интернет-ресурс ekoresurs.ru).

Если необходимо в короткие сроки ликвидировать нефтезагрязнение на небольших участках, то применяются ферментные препараты, которые не содержат живых клеток, но сохранили неповрежденные фрагменты ферментативных систем нефтеокисляющих микроорганизмов. Плюс, подобные препараты содержат разные биодобавки, стимулирующие ускоренное развитие аборигенных микроорганизмов. Но минус этих препататов – дороги в цене.

В любом случае, все подобные рекультивациооные операции должны сопровождаться агрохимическими и агротехническими мероприятиями, с обязательным аэрированием почвы или полив аэрированной водой (при загрязнении более глубоких почвенных слоев), поддержание pH в кислоых пределах (интернет-ресурс ekoresurs.ru).

Фиторекультивация так же заняла свое место в рекультивации нефтезагрязненных почв.

Растения высаживают после снижения содержания нефтепродуктов в почве. Используют в таком деле наиболее нефтестойкие растения: при сильном загрязнении - Ежа сборная (Dactylis glomerata), полевица белая (Agrostis alba); при среднем загрязнении – Тимофеевка (Phleum), Овсяница

35

красная (Festuca rubra), кострец безостый (Bromus inermis), люпин многолетний (Lupínus polyphýllus), люцерна (Medicago). Предпочтительными являются злаки болотных и лесоболотных экосистем, поскольку обладают развитой корневой системой и повышенной устойчивостью к углеводородам – клевер ползучий (Trifolium repens), рогоз широколистный (Typha angustifolia) (интернет-ресурс ekoresurs.ru).

В естественных условиях, после сбора разлитой нефти, при низкой концентрации загрязнителя, восстановление пионерных видов начинается уже через год; при средней концентрации от 5 до 7 лет. Но весь процесс полного восстановления в возобновлением растительности может занимать до 100 лет.

При фиторекультивации тоже необходим комплекс агротехнических и агрохимических работ, с недопущением засоления почв.

Однако, даже после успешной рекультивации и восстановления плодородия почв, они не должны использоваться для пищевых и кормовых культур. Так же непригодны они для выпаса скота.

Рядом отечественных и зарубежных предприятий разрабатываются и предлагаются впитывающие маты. Они могут впитать до 40 кг нефти на 1 м2, а после отжима могут повторно использоваться до 12-15 раз. Минус такого мероприятия – использования после основной откачки нефти иными методами.

А эти методы могут включать – отмывку с добавлением ПАВов, использование центробежных аппаратов, выделяющих шламы нефти, оставляя ее содержания в грунте не более 8% .

В современное время стали использовать метод очистки минеральным удобрением (Логинов, 2000). При рассмотрении этого метода были проведены лабораторные исследования. В нефтегазрязненную почву, содержащую 3%мас дизельного топлива, вносят минеральное удобрение -

36

азофоску - в количестве 75 г/м2 и обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс» из расчета 300 л/га с содержанием 5×107 клеток бактерий в одном миллилитре. Обработанную почву запахивают на глубину 25-30 см. В случае необходимости дополнительно рекультивируемую почву поливают водой из расчета довести влажность почвы до 60% ее полной влагоемкости. После полива через 3-5 дней проводят боронование, которое повторяют 2-3 раза во время проведения очистки, не допуская образования корки на поверхности почвы. Степень очистки почвы от нефти за 30 суток составляет 33.7%.

В итоге, можно сделать вывод, что при варьировании количества удобрений и добавок в указанных пределах была подтверждена высокая степень очистки (60-80% и выше). Оптимальное соотношение определяется типом почвы, видом загрязняющего нефтепродукта, степенью загрязнения и временем очистки (www.findplanet.ru).

Компостирование нефтесодержащих отходов может быть при высоких концентрациях углеводородов. Если же отходы подлежат уничтожению, то увеличивается их пористость за счет перемешивания с наполнителем – древесной щепкой, соломой и перемешиванием с почвой богатой микроорганизмами, минеральными удобрениями и микроэлементами. Эту смесь укладывается в поддоны с сетчатым дном с дальнейшим перемешиванием и увлажнением. Это способ позволяет снизить концентрацию углеводородов (интернет-ресурс ekoresurs.ru).

37

ГЛАВА 3.ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

Были исследованы основные почвы Крыма: темно-каштановая солонцеватая, черноземы южные (каштановые), чернозем обыкновенный (ос- таточно-карбонатный), бурая горно-лесная, горно-луговая (субальпийская), коричневая карбонатная, коричневая выщелоченная красноцветная. Описание почв дано по Н.А. Драгану (2004).

Таблица 3 Эколого-генетические и эколого-биологические характеристики исследо-

ванных почв

38

Продолжение таблицы 3

39

Чернозем (обыкновенный) остаточно-карбонатный.

Этот тип чернозема распространен в центральной части равнинного Крыма, на Тарханкутском и Керченском полуострове, а так же в предгорьях. Почвовобразующие породы представлены элювием, делювием, известняковыми конгломератами, крбонатными песчаниками, глинистогалечниковыми отложениями.

Черноземы на плотных карбонатных породах отличаются отсутствием в большинтстве видов скоплений «белоглазки» и гипса.

40

Почвенный профиль состоит из гумусового горизонта А, различной мощности, верхнего переходного (АВ1) и нижнего переходного (В2).

Цвет гумусового горизонта в разных видах карбонатных черноземов меняется от черно- и темно-серого до светло- и буровато-серого. Это определяется как содержанием гумуса, так и цветом материнской породы.

Содержание гумуса в карбонатных черноземах колеблется от 1 до 5,5%, в его составе преобладают фракции гуминовых кислот, связанных с кальцием.

Солевой профиль черноземов карбонатных отличается однообразием: мало водорастворимых солей, в состав которых входят бикарбонаты кальция и магния. pH среды колеблется от слабощелочной до щелочной.

Чернозем южный (каштановый).

Черноземы занимают на полуострове свыше 10008 тыс. га, из них 87% приходится на равнинную часть и 13% на предгорную. Черноземы южные распространены на Керченском и Таманском полуострове. Сформированы на материнских породах – майкопской глине и смешанном делювии глин с известняками. Если данный черноземы формируется в предгорных районах, то материнской породой служат сарматские и аптские глины.

Черноземы южные (обычные) сформировались в условиях южной степи. Мощность гумусовых горизонтов (А +АВ) колеблется от 48 до 70 см, А в горизонте А – 30-45 см. Тип гумуса – гуматный. Гумусовые горизонты формируются на майкопских и четвертичных делювиальных глинах Керченского полуострова достигают 80 см.

Их почвенный профиль характеризуется:

Горизонт А0 (0 – 7 см) – дернина среднеплотная