Экология почв 2 / Актуальные проблемы нефтезагрязненных почв

Актуальные проблемы рекультивации нефтезагрязненных почв таежной зоны Западной Сибири

Трофимов С.Я.

Факультет почвоведения МГУ

В Ханты-Мансийском автономном округе площади нефтезагрязненных земель исчисляются десятками тысяч гектаров. Значительная доля приходится на сильно заболоченные территории. Для ликвидации нефтяных загрязнений необходимы не только огромные финансовые затраты, но и новые технологии рекультивации.

Основу наиболее широко распространенной в настоящее время технологии рекультивации составляет комплекс агротехнических мероприятий, направленных на ускорение разложения нефти на месте разлива. После откачки свободной нефти, вывоза погибшей древесины и пр. (т.н. технический этап рекультивации) почва, в т.ч. торфяная, подвергается фрезерованию с целью разрушения корки, образованной тяжелыми фракциями нефти и «разбавления» наиболее загрязненной верхней части почвенной толщи. Одновременно с фрезерованием проводится внесение извести, удобрений и бактериальных препаратов. На заключительном этапе рекультивации проводится высев луговых трав.

Однако эффективность рекультивации во многих случаях невысока. Основная причина многочисленных неудач – недостаточно полное представление о процессах, происходящих в нефтезагрязненных почвах. Наиболее сложная ситуация складывается на территориях, занятых торфяными верховыми почвами при разливах сырой высокообводненной нефти, что особенно характерно для месторождений с большим сроком эксплуатации. В таких случаях, помимо негативного воздействия собственно нефти, наблюдается проявление комплекса сопутствующих факторов, значительно усугубляющих воздействие нефтяного загрязнения.

К их числу можно отнести следующие:

1. Высокое осмотическое давление вследствие хлоридно-натриевого засоления

2. Внедрение натрия в «обменные» позиции функциональных групп органического вещества торфа («осолонцевание»)

3. Нарушение гидрологического режима вследствие разрушения торфяной залежи при проходе техники, фрезеровании, нарушения стока, снижения транспирации и фильтрации, гидрофобизации торфа и др., при этом возможно как значительное увеличение обводненности, так и заметное иссушение

4. Кислая реакция среды, высокая обменная и гидролитическая кислотность торфяных верховых почв, снижение рН вследствие вытеснения протона катионом натрия и образования соляной кислоты, образование «агрессивных» органических кислот при разложении нефти в условиях недостатка кислорода, повышение концентрации алюминия в растворе до токсичных для растений концентраций,

5. снижение ОВП вследствие недостаточного дренажа, развития нефтеокисляющих организмов, повышение концентрации железа и марганца в растворе до токсичных для растений концентраций

6. образование токсичных для растений и микроорганизмов продуктов разложения нефти

7. пролонгированный эффект токсичного воздействия компонентов нефти, в частности, летучих органических соединений, н-алканов, вследствие невысокой скорости разложения нефти

8. появление фитотоксичных видов почвенных грибов

9. недостаток элементов минерального питания растений

10. «Синэргизм» негативных факторов, например, затруднения поступление воды растениями вследствие высокого осмотического давления раствора и обволакивания корней и тканей торфа нефтью; снижение концентрации кислорода и повышение концентраций железа и марганца и пр.

В технологию рекультивации таких техногенно-нарушенных территорий заложено глубокое противоречие между необходимостью создания оптимальных условий для деятельности нефтеокисляющей микрофлоры (нейтральная реакция среды, богатство азотом и другими элементами минерального питания, окислительная обстановка) и олиготрофным гигрофитным составом исходной болотной растительности. Между тем, рекультивация нарушенных земель подразумевает воссоздание исходных биогеоценозов. Очевидно, что внесение огромных доз извести (величина гидролитической кислотности верховых торфов может превышать 100 ммоль экв/100 г), минеральных удобрений, осушительная мелиорация не оставляют шансов на быстрое восстановление исходной экосистемы. В то же время, альтернативой микробиологической очистке может быть только тщательное удаление разлитой нефти, что на практике крайне затруднительно. Поэтому в ближайшие годы принятая схема рекультивации, видимо, сохранится. Однако для повышения эффективности рекультивации необходимо совершенствование технологических приемов, в частности, подбор видов трав, более адаптированных к факторам среды. Кроме того, учитывая перечисленные выше негативные факторы, необходим контроль состояния участков в ходе рекультивации, в ходе которого возможно их выявление с целью принятия мер по их устранению. К началу микробиологической обработки необходимо достичь определенного уровня остаточного содержания нефти, при котором не угнетается развитие нефтеокисляющей микрофлоры. Кроме того, значения рН, содержание легкорастворимых солей, элементов минерального питания, водно-воздушный режим также должны быть оптимальными для микроорганизмов. Активность функционирования микрофлоры целесообразно контролировать по интенсивности дыхания. Микробиологический этап продолжается до тех пор, пока концентрация нефтепродуктов не снизится до уровня, приемлемого для растений-мелиорантов. Перед высевом трав необходим контроль фитотоксичности почвы (в связи с возможностью накопления токсичных продуктов трансформации нефти и поселения фитотоксичных микроорганизмов), а также определение других параметров, важных для развития растений (рН, содержание солей, элементов минерального питания). По завершении фитомелиорации проводится отбор проб с целью оценки соответствия остаточного содержания нефтепродуктов нормативным документам. Рекомендуется визуальная оценка состояния участка в течение нескольких лет после завершения рекультивации в связи с возможным выдавливанием нефти из нижних слоев, подтоплением и пр.

Несмотря на кажущееся увеличение стоимости рекультивации за счет аналитических работ, эффективность рекультивации, несомненно, возрастет. Это не только снизит себестоимость рекультивации, но и значительно уменьшит ущерб, наносимый окружающей природной среде.