Максименко В.А.
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННОЙ ПОЧВЫ *
Аннотация:
в статье рассматривается метод очистки почвы и предлагается усовершенствование метода электрохимической очистки почвы, основанного на явлении электроосмотра.
Ключевые слова:
загрязнение почв, нефтепродукты, очистка почв, электрохимическое очищение
В настоящее время на территории Российской Федерации наблюдается превышение предельно допустимых концентраций нефтепродуктов (НП) в почвах, что является следствием разного рода разливов и утечек НП. Данные о загрязнении почвы нефтепродуктами особенно актуальны для Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов, где интенсивная деятельность в области добычи и транспортировки углеводородов приводит к значительным экологическим последствиям. Эта проблема требует неотложного внимания как со стороны государственных органов, так и со стороны научного сообщества.Токсичные и канцерогенные компоненты нефтепродуктов, накапливающиеся в верхних слоях почвы, представляют собой серьезную угрозу для экосистемы. В условиях жаркой и сухой погоды эти вещества могут испаряться, а затем возвращаться в почву с осадками, что приводит к циклическому загрязнению. Длительное накопление нефтепродуктов в почве способствует их глубокому проникновению в различные горизонты, что в свою очередь вызывает загрязнение не только верхних слоев, но и более глубоких слоев почвы, а также грунтовых вод.Кроме того, такое загрязнение негативно сказывается на газообмене в животном мире, что может привести к нарушению биологических процессов и снижению биоразнообразия. При постоянном загрязнении почвы нефтепродуктами, особенно при высоких концентрациях, наблюдается образование газовых облаков, что может иметь серьезные последствия для атмосферного воздуха и здоровья живых организмов. Таким образом, проблема загрязнения почвы нефтепродуктами требует комплексного подхода к мониторингу, оценке рисков и разработке эффективных методов очистки и восстановления загрязненных территорий.Нефтепродукты можно классифицировать на две основные группы: легкие и тяжелые, каждая из которых обладает уникальными физико-химическими свойствами и различным воздействием на экосистему почвы.Легкие НП, к которым относятся такие вещества, как бензин и керосин, характеризуются высокой летучестью и способностью к быстрому разложению. Эти соединения легко испаряются из почвы, что способствует их быстрому удалению в атмосферу. Кроме того, легкие НП подвержены вымыванию грунтовыми водами, что приводит к значительному снижению их концентрации в почвенных горизонтах. По оценкам, около 20-40% легких нефтепродуктов может быть удалено из почвы в результате этих процессов. Однако высокая концентрация бензина в легких нефтепродуктах создает серьезные токсические эффекты, оказывая негативное воздействие на почвенные микроорганизмы и нарушая биохимические процессы, что может приводить к деградации почвы и снижению её плодородия.В отличие от легких, тяжелые нефтепродукты, такие как мазут и остаточные фракции нефти, обладают высокой вязкостью и молекулярной массой. Когда такие вещества попадают в почву, они не только медленно разлагаются, но и имеют тенденцию образовывать устойчивые загрязненные зоны, что делает процесс их очистки значительно более сложным. Тяжелые нефтепродукты могут существенно влиять на физические процессы, происходящие в почве, включая водный режим. Они могут препятствовать нормальному движению воды через почвенные горизонты, что приводит к ухудшению аэрации и нарушению водного баланса. Это, в свою очередь, может негативно сказываться на росте растений и здоровье почвенной биоты, что создает дополнительные риски для экосистемы в целом.Таким образом, различия между легкими и тяжелыми нефтепродуктами подчеркивают необходимость разработки специфических стратегий для мониторинга и очистки загрязненных почв, учитывающих их уникальные свойства и воздействие на окружающую среду.Выбор метода очистки почвы от нефтепродуктов представляет собой сложный процесс, который зависит от ряда факторов, включая физико-химический состав загрязненной почвы, географическое расположение загрязненного участка и специфические природные условия, такие как климат, тип почвы и уровень грунтовых вод. Эти параметры играют ключевую роль в определении оптимальной стратегии восстановления экосистемы и минимизации экологических рисков.Наиболее распространенным и практичным методом очистки является механический способ. Этот подход заключается в механизированном удалении верхнего слоя загрязненного грунта, который, как правило, содержит наибольшую концентрацию нефтепродуктов. Механический метод применяется в случаях, когда уровень загрязнения значителен, и необходимо быстрое устранение источника загрязнения для предотвращения дальнейшего распространения токсичных веществ в окружающую среду.После удаления верхнего слоя почвы часто используется торф, который обладает высокими сорбционными свойствами. Торф способен эффективно адсорбировать нефтепродукты и другие загрязняющие вещества благодаря своей пористой структуре и большой площади поверхности. Нанесение торфа на очищенную территорию не только способствует дальнейшему связыванию остатков нефтепродуктов, но и помогает восстановить физико-химические свойства почвы, улучшая её биологическую активность и плодородие.В России одним из успешных методов очистки почв от нефтепродуктов является использование биопрепарата нефтеокисляющего действия, известного под торговым названием «Геолекс». Этот биопрепарат представляет собой сложную систему, состоящую из специально подобранных штаммов микроорганизмов, которые обладают высокой эффективностью в разложении углеводородов, содержащихся в нефтепродуктах.Основу биосорбента «Геолекс» составляет биопрепарат «Биотрин», который включает в себя нетоксичные природные штаммы микроорганизмов. В частности, в его состав входят бактерии Pseudomonas yamanorum VKM В-3033D, дрожжи Rhodotorula glutinis VKM Y-2998D и микроводоросли Chlorella vulgaris Beijer. f. globosa V. Andr. IIPAS C-2024. Эти микроорганизмы были выделены из нефтезагрязненных почв и обладают уникальными свойствами, позволяющими эффективно разлагать углеводороды нефти.Биосорбент «Геолекс» предназначен для активизации процессов биоремедиации, что включает очистку нефтезагрязненных объектов, таких как почвы, воды и нефтешламы. Применение данного препарата особенно актуально в рамках мероприятий по рекультивации нефтезагрязненных земель, где требуется восстановление экосистемы и минимизация негативного воздействия на окружающую среду.Преимуществами данного метода являются: отсутствие токсичности, широкий спектр действия на различные виды нефтепродуктов, возможность применения в небольших количествах. Методы сжигания применяются в качестве одного из подходов к очистке почвы от нефтепродуктов, однако их использование связано с рядом значительных негативных последствий для экосистемы. Принцип действия этого метода заключается в механическом сжигании загрязняющих веществ, находящихся на поверхности почвы. Процесс сжигания предполагает высокотемпературное окисление углеводородов, что приводит к их превращению в газообразные продукты, такие как углекислый газ и водяные пары.Метод сжигания, в частности, установка Gorenje, используется исключительно в крайних случаях, когда существует серьезная угроза для окружающей среды, вызванная аварийными ситуациями и крупномасштабными разливами нефтепродуктов. В таких случаях применение сжигания может быть оправдано как временная мера для быстрого устранения высоких концентраций загрязняющих веществ. Однако важно отметить, что данный метод не является устойчивым или экологически безопасным решением проблемы загрязнения почвы нефтепродуктами и должен применяться с осторожностью и в сочетании с другими, более щадящими методами очистки, такими как биоремедиация или механическая обработка.Каждый из существующих методов очистки грунта от нефтепродуктов имеет свои недостатки, что подчеркивает необходимость усовершенствования данных технологий. В качестве инновационного подхода предлагается применение электроочистки почвы с использованием различных химических добавок. Суть данного метода заключается в пропускании постоянного тока через толщу загрязненного грунта. В большинстве случаев в порах почвы наблюдается достаточная концентрация солевого раствора, что обеспечивает высокую электропроводность среды.Изначально метод электроочистки предполагал использование простых электродов. Однако, в рамках усовершенствования технологии, предлагается внедрение водно-солевого раствора для модификации структуры самих электродов, что позволяет значительно повысить эффективность процесса очистки почвы от нефтепродуктов. Данный метод основан на явлении электроосмоса, при котором под действием электрического поля происходит движение жидкости через поры почвы, что способствует вымыванию загрязняющих веществ.В процессе реализации данного метода рекомендуется использовать форсунки, представляющие собой прочные стальные трубы небольшого диаметра (от 19 до 38 мм) и толщиной металла около 5 мм. Эти форсунки погружаются в грунт на необходимую глубину и подключаются к насосной системе и многополюсному (анодному и катодному) источнику питания. Выбор насоса определяется необходимым объемом солевого раствора, а также типом и степенью загрязнения почвы, что позволяет оптимизировать процесс и обеспечить более эффективное извлечение нефтепродуктов из грунта.Особенностью данного метода является его внедрение в грунт с последующим проведением через ряд металлических труб, подключенных к различным полюсам источника питания. Ключевым аспектом является закачка водных растворов солей в трубопроводы, соединенные с положительным электроды, что способствует усилению миграции этих растворов через почву. Это, в свою очередь, облегчает процесс очистки частиц почвы от нефтепродуктов и их перемещение к отрицательному электроду. После завершения процесса очистки полученная смесь перекачивается по трубопроводу в установленную стационарную или передвижную емкость.Данный метод характеризуется простотой в устройстве и организации, что позволяет наглядно наблюдать за степенью очищения грунтов по составу откачиваемой смеси. Таким образом, применение электроочистки с использованием модифицированных электродов и форсунок представляет собой перспективный подход к улучшению существующих методов очистки почвы, что может способствовать более эффективному устранению загрязнений и восстановлению экосистем.В заключение, проблема загрязнения почв нефтепродуктами является одной из самых серьезных экологических угроз, с которыми сталкивается современное общество. Увеличение объемов нефтяных разливов и утечек, а также недостаточная эффективность существующих методов очистки подчеркивают необходимость разработки и внедрения более совершенных технологий.Необходимость незамедлительного внимания со стороны научного сообщества, государственных структур и общественности обусловлена не только экологическими, но и социально-экономическими последствиями, связанными с ухудшением качества почвы и здоровья населения. Систематический подход к анализу и очистке загрязненных территорий, а также активное сотрудничество между всеми заинтересованными сторонами, являются ключевыми факторами для достижения эффективных результатов в борьбе с нефтезагрязнением. Только совместными усилиями можно обеспечить восстановление экосистем и защиту окружающей среды для будущих поколений.
Номер журнала Вестник науки №3 (84) том 4
Ссылка для цитирования:
Максименко В.А. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННОЙ ПОЧВЫ // Вестник науки №3 (84) том 4. С. 361 - 368. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/21989 (дата обращения: 20.05.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+