ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, 2014, № 5, с. 48-50
УДК 665.44:631.4+547.91
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ТОРФЯНЫМ КОМПОСТОМ ПОЧВЫ, ЗАГРЯЗНЕННОЙ ГАЗОВЫМ КОНДЕНСАТОМ © 2014 г. Р. В. Галиулин*, Р. А. Галиулина*, В. Н. Башкин**
* Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт фундаментальных проблем биологии РАН, Пущино, Московская область ** Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино, Московская область Е-таИ: rauf-galiulin@rambler.ru Поступила в редакцию 13.01.2014 г.
Разработан подход по рекультивации (восстановлению плодородия) торфяным компостом почвы, загрязненной газовым конденсатом на территории дожимной компрессорной станции. Эффективность рекультивации почвы оценивалась посредством анализа активности ферментов каталазы и дегидрогеназы, а также посевом и выращиванием на участке многолетних трав.
БО1: 10.7868/80023117714050041
Газовый конденсат представляет собой смесь жидких углеводородов (С5Н12 + высшие гомологи), которая выделяется из природных газов при эксплуатации газоконденсатной залежи в результате снижения пластовых давлений и температуры. Газовый конденсат состоит в основном из бензиновых и керосиновых компонентов, и экологический риск загрязнения окружающей среды этим веществом может быть оценен по предельно допустимым концентрациям данных компонентов (табл. 1) [1].
Газовый конденсат может попадать в окружающую среду не только в результате аварийных ситуаций на конденсатопроводах, но и при хронических продувках (очистках) технологического оборудования природным газом (постоянного давления) на дожимных компрессорных станциях, обеспечивающих расчетное давление магистрального газопровода по мере снижения пластового давления газа [2]. Газовый конденсат, попадающий на почву, создает на ней эффект
"техногенной пустыни", характеризующийся полным отсутствием растительности и эрозией (разрушением) почвы, приводящих со временем к образованию промоин и оврагов под действием водных потоков, возникающих при выпадении атмосферных осадков. В результате возникает реальная угроза геологической устойчивости инженерно-технических сооружений газовой промышленности, расположенных на территориях, подверженных эрозии почвы. Для предотвращения этого нежелательного явления необходимо провести рекультивацию (восстановление плодородия) почвы посредством регенерации на ней растительности, защищающей от эрозии. Ключевым моментом рекультивации является внесение в почву средств, восстанавливающих ее плодородие, к числу которых можно отнести торфяные компосты, представляющие собой композиции, получаемые путем ферментации торфа с навозом или птичьим пометом и обогащаемые микрофлорой и питательными веществами.
Таблица 1. Предельно допустимые концентрации компонентов газового конденсата [1]
Компонент газового конденсата Предельно допустимая концентрация в различных средах Значение
Бензин Воздух рабочей зоны 100 мг/м3
Максимальная разовая, в пересчете на С, атмосферный воздух 0.05-5 мг/м3
Среднесуточная, в пересчете на С, атмосферный воздух 0.05-1.5 мг/м3
Керосин В пересчете на С, воздух рабочей зоны 300 мг/м3
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ТОРФЯНЫМ КОМПОСТОМ ПОЧВЫ 49
Таблица 2. Активность ферментов при внесении торфяного компоста в почву, загрязненную газовым конденсатом
Вариант Каталаза, мл О2/(мин ■ г) Дегидрогеназа, мкг 2,3,5-три-фенилформазана/(г ■ сут)
Контроль (без торфяного компоста) Торфяной компост, 4 кг/м2 То же, 8 кг/м2 1.4 2.7 3.4 53 306 470
Цель исследования — разработка подхода по рекультивации торфяным компостом почв, загрязненных газовым конденсатом, на территориях дожимных компрессорных станций.
Объектом исследования явился участок на территории дожимной компрессорной станции, находящейся в Ставропольском крае, где происходило загрязнение почвы газовым конденсатом, что выражалось в постоянном ощущении специфического запаха бензиновых и керосиновых компонентов данного вещества в атмосферном воздухе и полном отсутствии растительности на участке. В опытах для рекультивации почвы применяли торфяной компост "Пикса" марки "Пре-миум", получаемый путем ферментации торфа с навозом (4:1) и обогащения микроорганизмами и питательными веществами [3]. Торф, используемый для приготовления данного компоста, характеризуется объемной массой (при влажности 60%) — 570 кг/м3, степенью разложения 20%, зольностью 25% и рН 5.5. Сорбционная емкость торфа по отношению к углеводородам составляет 8—10 г на 1 г абсолютно сухого вещества торфа.
В отдельные делянки размерами 0.5 х 0.5 м, после разрыхления почвы, вносили с заделкой в поверхностный ее слой (0—6 см) торфяной компост (в дозах 4 и 8 кг/м2). Для создания густого травостоя и плотной дернины, защищающей почву от эрозии, производили посев смеси многолетних трав (30 г семян на 1 м2) из числа корневищных и корнеотпрысковых растений — мятлика лугового (Poa pratensis), овсяницы красной (Festuca rubra), полевицы белой (Agrostis alba) и др. Контрольный вариант представлял собой делянку без внесения торфяного компоста. Для оценки эффективности рекультивации почвы на 42 сут в образцах почвы, отобранных с делянок, проводили анализ активности ферментов каталазы и дегидрогеназы методами, защищенными патентами Российской Федерации [4, 5].
Для количественного определения активности каталазы использовали пероксид водорода, который разлагается под действием данного фермента на кислород и воду [6]:
2H2O2 ^ O2 + 2H2O.
При этом измеряли скорость разложения пе-роксида водорода при его взаимодействии с почвой или со смесью почвы с торфяным компостом
(в количествах по 1 г) по объему выделяющегося кислорода (в мл за 1 мин), и активность каталазы выражали в мл О2/(мин • г).
Для количественного определения активности дегидрогеназы использовали 2,3,5-трифенилтет-разолийхлорид (C19H15N4Cl, бесцветное вещество), который, акцептируя мобилизованный де-гидрогеназой водород, превращается за 1 сутки в почве или смеси почвы с торфяным компостом (в количествах по 1 г) в 2,3,5-трифенилформазан (C19H16N4, вещество красного цвета), экстрагируемый этиловым спиртом, а также в хлористый водород:
C19H15N4Cl + H2 ^ C19H16N4 + HCl.
Интенсивность окрашивания спиртовых вытяжек из почвы и смеси почвы с торфяным компостом измеряли спектрофотометром при длине волны 490 нм. Активность дегидрогеназы выражали в мкг 2,3,5-трифенилформазана/(г • сут).
Оценивали также продуктивность многолетних трав посредством измерения сырой биомассы целых растений в различных вариантах опыта. Статистическую обработку результатов опыта осуществляли при доверительном интервале для средних значений показателей различных вариантов, рассчитываемом при уровне значимости Р1 = 0.05.
Анализ содержания углеводородов газового конденсата в поверхностном слое почвы, проведенный методом инфракрасной спектрометрии [7], при экстракции веществ четыреххлористым углеродом, показал, что их количество на участке было в пределах 1.8—5.4 г/кг.
Между тем при внесении в почву торфяного компоста в дозах 4 и 8 кг/м2 активность каталазы и дегидрогеназы повышалась, соответственно, в среднем в 1.9 и 2.4 и 5.8 и 8.9 раза по сравнению с вариантом без внесения компоста (табл. 2). Повышение активности каталазы и дегидрогеназы при внесении компоста свидетельствует о начале процесса рекультивации почвы при непосредственном участии исследуемых ферментов.
Так, если каталаза разрушает токсичный для организмов пероксид водорода, образуемый в результате различных биохимических реакций окисления органических веществ в почве, то де-гидрогеназа катализирует отщепление водорода
50
ГАЛИУЛИН и др.
от молекул различных органических веществ (углеводов, спиртов, кислот и др.).
Результаты посева и выращивания многолетних трав показали, что растения оказались на порядок более продуктивными на делянках с внесением торфяного компоста в дозах 4 и 8 кг/м2 (473 и 932 г/м2) по сравнению с делянкой без его внесения (55 г/м2). Так, вес сырой биомассы многолетних трав был выше по сравнению с контролем в среднем в 8.6 и 16.9 раза. Следует отметить, что хроническое загрязнение почвы газовым конденсатом определяет необходимость осуществления постоянного наблюдения за состоянием травостоя, при ухудшении которого необходимо будет возобновлять внесение торфяного компоста и посев многолетних трав.
Таким образом, рекультивация почвы, хронически загрязненной газовым конденсатом на территории дожимной компрессорной станции, заключалась во внесении в почву торфяного компоста, посеве и выращивании на участке многолетних трав и оценке эффективности этого мероприятия посредством анализа активности ферментов. Разработанный подход по рекультивации почв позволяет активно противодействовать процессу их эрозии и, следовательно, избежать явной угрозы геологической устойчивости инженерно-
технических сооружений газовой промышленности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочник предельно допустимых концентраций вредных веществ в пищевых продуктах и среде обитания. М.: Госкомсанэпиднадзор Российской Федерации, 1993. 142 с.
2. Российская газовая энциклопедия. М.: Большая Российская энциклопедия, 2004. 527 с.
3. Семенцов А.Ю. Применение суперкомпоста ПИКСА для реабилитации городских почв. Методические рекомендации. М.: ВНИИА, 2006. 32 с.
4. Башкин В.Н., Бухгалтер Э.Б., Галиулин Р.В. и др. Способ контроля очистки почв, загрязненных углеводородами, и нейтрализации углеводородных шламов посредством анализа активности катала-зы. Пат. 2387995 РФ // Б.И. 2010. № 12 (IV ч.). С. 938.
5. Башкин В.Н., Бухгалтер Э.Б., Галиулин Р.В. и др. Способ контроля очистки почв, загрязненных углеводородами, и нейтрализации углеводородных шламов посредством анализа активности дегидро-геназы. Пат. 2387996 РФ // Б.И. 2010. № 12 (IV ч.). С. 938.
6. Хазиев Ф.Х. Ферментативная активность почв. Методическое пособие. М.: Наука, 1976. 180 с.
7. Галиулин Р.В., Башкин В.Н., Галиулина Р.А. // ХТТ. 2012. № 5. С. 52.
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.