ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 6, с. 561-567
ГРУНТОВЕДЕНИЕ
УДК 502.08
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ очистки почвы, ЗАГРЯЗНЕННОЙ НЕФТЕПРОДУКТАМИ, в УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
© 2007 г. Л. Кржиж*, И. Чепелакова**, П. Мотейль**, И. С. Пашковский***
* ООО "Деконта Геолинк", Российская Федерация **Dekonta, аЧешская Республика, *** ЗАО "Геолинк Консалтинг", Российская Федерация Поступила в редакцию 20.10.2006 г.
Компания "Бекона, а^." с резиденцией в Чешской Республике была приглашена к участию в проекте "Проведение производственных испытаний технологии очистки загрязненной нефтью почвы с использованием агротехнических методов, биопрепаратов и сорбентов, а также для разработки технологического метода рекультивации почвы в условиях Крайнего Севера". Предметом деятельности компании "БекоПа" являлась проверка пригодности биотехнологии "БЕКОКТАМ-3", предназначенной для устранения загрязнения нефтью в условиях Крайнего Севера. В статье приведены результаты испытания методики очистки почвы от загрязнения нефтепродуктами на специальных полигонах на территории республики Коми.
Описание полигонов
Для проведения испытаний было выбрано два полигона (рис. 1). Первый полигон №8 имел площадь 0.2 га и был предназначен для применения санационной биотехнологии "БЕКОКТАМ-З" в экономически минимизированной форме.
Полигон № 3 площадью 0.1 га был разделен на три части. Треть, т.е. приблизительно 0.03 га, граничащая с полигоном № 8, была выбрана для применения вышеупомянутой технологии "БЕКОК-ТАМ-3" с внесением дополнительной присадки для выяснения влияния этой присадки на эффективность процессов биологического разложения.
Полигоны 3 и 8 отличаются высокой степенью увлажнения до глубины приблизительно 0.5 м от поверхности земли. Ниже местами уже встречаются мерзлые породы, препятствующие проникновению загрязнения в более глубокие слои грунта. Верхний слой грунта был увлажнен настолько, что
в значительной степени была снижена несущая способность почвы, и по полигону нельзя было перемещаться без использования специальной техники.
Опытные участки были ограничены дренажными канавами глубиной приблизительно 1.5 м, обеспечивающими их осушение. За пределами участков вся поверхность земли была покрыта слоем нефти различной толщины.
До начала опытов по очистке были взяты образцы почв для химического анализа, в том числе для определения рН и концентрации нитратных ионов. Степень загрязнения отдельных частей полигонов 3 и 8 характеризуется данными табл. 1.
Общее описание технологии
Применяемая технология санирования "БЕ-КОКТАМ-3" основывается на способности определенных микроорганизмов использовать при-
полигон №3
полигон №8
м 2 3-2 3-4 • • 3-1 3-3 • • 3 м 8-5 • 8-1 8-2 8-3 8-4 • • • • 8-6 •
40 м 40 м 80 м
8®2 точка отбора образцов почвы Рис. 1. Схема отбора проб грунта. 6 ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ < 6 2007
Таблица 1. Результаты химических анализов проб, отобранных 26.06.2002 г. до начала эксперимента
Место взятия пробы Глубина, м рН NO* , мг/кг Количество бактерий, CFU/г Нефтяные углеводороды*, мг/кг сухого веса Молекулярный вес, г • моль
3-1 0.05 6.0 0 7.60E+05 55019 144
3-2 0.05 6.5 25 2.90E+05 549198 142
3-3 0.1 6.2 10 1.23E+05 115239 147
3-4 0.2 5.7 10 4.25E+05 75155 145
8-1 0.0-0.2 5.5 20 2.60E+06 142717 146
8-2 0.2-0.4 6.0 10 1.24E+05 2554 214
8-3 0.05 6.5 25 2.06E+06 319482 141
8-4 0.0-0.2 6.3 10 4.90E+06 384265 146
8-5 0.2-0.4 6.5 5 1.90E+05 2019 202
8-6 0.05 5.8 5 2.24E+05 15 084 152
* После внесения удобрения и извести.
сутствующие углеводороды в качестве источника углерода и энергии для своего роста. Эти микроорганизмы должны быть способны использовать как различные фракции нефти, ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол), полиароматические углеводороды, так и промежуточные продукты их метаболизма. Деятельность микроорганизмов может привести к полному распаду загрязняющих веществ на безвредные продукты окисления С02 и Н20.
Метод заключается в максимальном повышении концентрации специфических микроорганизмов в санируемом материале и тем самым в увеличении их метаболической активности и способности продуцировать ПАВ.
Для интенсификации биологической активности микроорганизмов проводятся следующие мероприятия:
• добавление минеральных питательных веществ азота (ЭД, калия (К) и фосфора (Р) для обеспечения оптимального соотношения С : N : Р, где С представляет загрязняющее органическое вещество;
• обеспечение аэрации и увлажнения системы;
• внесение бактериальных препаратов;
• при необходимости добавление присадок или других вспомогательных веществ (компоста или шлама со станции очистки сточных вод) в санируемый материал.
Добавление минеральных питательных веществ осуществляется внесением в санируемый материал промышленных удобрений - азотных, фосфорных, калийных (№К).
Аэрация (вентиляция) обеспечивается культивацией грунта (переворачиванием и перекидыванием материала). Увлажнение материала достигается внесением биопрепарата, разведенного водой.
Внесение бактериального препарата в загрязненный материал проводится путем распыления с помощью пожарной техники или системы распылителей, которые постоянно размещены на очищаемой территории. Концентрация вносимых бактерий колеблется в диапазоне 108-109 на 1 мл препарата.
Последующее внесение биопрепарата должно проводиться так, чтобы вносимые бактериальные штаммы, по возможности, находились в экспоненциальной фазе роста, т. е. в состоянии, когда продуцируется максимальное количество ферментативных и поверхностно-активных веществ. Процессы приготовления и внесения бактериального препарата, включая процессы, протекающие в санируемом материале, должны быть под постоянным микробиологическим контролем.
Технология санации "DEKONTAM-3" представляет собой комплексное решение биологической санации материалов, загрязненных веществами NEL - нефтепродуктами, PAU - по-лиароматическиими углеводородами, BTX -ароматическими углеводородами: бензолом, толуолом, ксилолом, или фенолами, в том случае, если лабораторные тесты подтвердят достаточную эффективность метода и его гигиеническую безвредность. Этот метод заключается в индивидуальном подходе к отдельным санационным мероприятиям, поэтому неотъемлемой составной частью каждой санации является лабораторная модель, при создании которой принимается решение о наиболее пригодных приемах очистки, используемых бактериальных штаммах, добавлении присадок или иных вспомогательных материалов.
Процесс биологического распада отслеживается по данным химических и микробиологических анализов образцов, регулярно отбираемых в ходе процесса через определенные промежутки времени. В образцах санируемого грунта определяется количество разлагающих бактерий, кон-
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ очистки почвы
563
центрация загрязняющего вещества, концентрация минеральных ионов, необходимых для бактериального метаболизма, и значение водородного показателя рН. На основании результатов анализов модифицируется ход процесса (определяются интервалы для внесения биопрепарата, добавления удобрений, присадок и т.п.).
Применение биотехнологии в рамках проекта
Выбор биотехнологии, наиболее пригодной для данной местности и для данного типа загрязнения, всегда результат индивидуального подхода и подтверждается заключениями лабораторных модельных тестов на способность к биологическому разложению. Также и в случае этих опытных испытаний выбор биотехнологии основывался на данных, полученных в результате проведения лабораторных модельных тестов.
Лабораторные испытания проводились в лабораториях компании "БЕКОКТА". Комплексное применение технологии биологического разложения для устранения загрязнения нефтепродуктами включает в себя:
- отбор проб грунта с полигонов,
- ориентировочное определение рН и содержания минеральных ионов,
- первоначальные химические и микробиологические анализы,
- применение минеральных удобрений или внесение в грунт извести,
- подготовка бактериального препарата и его внесение,
- высев семян овса.
Вначале было необходимо подготовить полигоны так, чтобы, с одной стороны, было возможно применение технологии, с другой - обеспечивался мониторинг процесса. Подготовка сводилась к удалению верхнего слоя нефтяной фазы, отводу воды и по возможности культивации.
Поскольку основные минеральные ионы, в первую очередь нитратные, в почве отсутствовали, необходимо было внести промышленные удобрения, содержащие эти ионы. Ввиду низкого значения рН на отдельные полигоны была внесена известь.
По окончании технических работ и внесения биопрепарата на рекультивируемой территории были высеяны семена овса.
Перед внесением биопрепарата на загрязненный грунт было необходимо провести подготовительные работы, которые заключались в оживлении ввезенных из Чешской Республики лиофи-лизированных бактериальных штаммов и в подготовке бактериального инокулята. Подго-
товка инокулята была проведена стандартным микробиологическим способом.
Для каждого внесения бактериального инокулята всегда подготавливались два ферментора объемом 1 м3. После 24-часовой культивации, подготовленный биопрепарат перевозился в 50-литровых бочках ближе к полигону, откуда с помощью механического насоса и шлангов распылялся на полигонах.
Первое внесение биопрепарата, содержащего специфические разлагающие бактериальные штаммы, было проведено 29-30.6.2002 в суммарном объеме 2.8 м3.
Первичные микробиологические анализы показали высокую активность автохтонной микрофлоры, поэтому содержащиеся в грунте адаптированные бактерии были экстрагированы и использованы при подготовке следующего бактериального препарата. Второе внесение биопрепарата на загрязненный грунт на полигонах было проведено 5 августа 2002 г. в суммарном объеме 2 м3. При этом использована, во -первых, такая же смесь специфических бактериальных штаммов, как и при первом внесении, а во-вторых, бактериальных штаммов, отличающихся от местной микрофлоры.
Для коррекции физико-химических параметров загрязненного грунта на территорию полигона № 8 в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.