Способ рекультивации почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами

009508 Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв в результате аварий и эксплуатационных потерь при добыче, транспортировке и хозяйственной деятельности человека. Известен способ рекультивации нефтезагрязненных земель (М.З. Гайнутдинов и др. Рекультивация нефтезагрязненных земель лесостепной зоны Татарии // Сборник научных трудов. Современные проблемы биосферы. М: Наука, 1988. - 177-192 с.). Способ заключается в том, что в загрязненную почву вносятся различные виды минеральных удобрений и навоза, известь и их сочетания на фоне рыхления. Недостатком способа является большая продолжительность восстановления почвы (при 5%-ой степени загрязнения почвы - до 3 лет, при 10%-ой - до 4 лет), а также внесение высоких доз минеральных удобрений, что экономически не выгодно. Наиболее близким способом, выбранным нами за прототип, является способ очистки почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами (патент РФ 2041172 МПК В 09 С 1/08 опубл. 09.08.95 г.), в котором в почву вводят в смеси с минеральными удобрениями бактериальную культуру. Рекультивируемую площадь запахивают на глубине 25-30 см. Недостатками способа являются большие затраты на рекультивацию почвы и недостаточно высокая степень очистки, кроме того, он не учитывает уровень исходной азотфиксирующей активности конкретной почвы и неодинаковое влияние различных форм минеральных азотных удобрений и их доз на интенсивность азотфиксации. Основным техническим результатом предложенного способа является уменьшение затрат на рекультивацию при достижении степени очистки почвы, максимально возможной для конкретного региона, климатической зоны и типа почвы за счет использования азотных минеральных удобрений в оптимальных дозах. Кроме того, способ позволяет восстанавливать почвы с различным уровнем азотфиксирующей активности. Основной технический результат достигается тем, что в способе рекультивации почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами, включающем внесение в почву минеральных азотных и фосфорных удобрений с последующим рыхлением на глубину 25-30 см, согласно предложенному решению одновременно с минеральными азотными и фосфорными удобрениями вносят цеолит, а дозы азотных удобрений рассчитывают по формулеD=NazKaz где D - стартовая доза азотного удобрения;Naz - показатель отклика азотфиксирующей микрофлоры почвы на внесение нефтепродуктов и цеолита,Kaz - коэффициент пересчета для конкретного типа почвы. Способ осуществляется следующим образом. Сухой цеолит разбрасывают по территории в количестве от 1 до 3 т/га в зависимости от степени загрязнения почвы. Одновременно с цеолитом вносят минеральные азотное и фосфорное удобрения. Стартовую дозу азотного удобрения рассчитывают по формуле D=NazK, где Naz определяют разницей уровней потенциальной активности азотфиксации почвы и загрязненного участка после внесения цеолита(Виноградский С.H. Почвенная микробиология, 1952), Kaz подбирают экспериментальным путем. Вид азотных удобрений выбирают с учетом исходного уровня микробиологической азотфиксирующей способности конкретной почвы (Терещенко H.Н. и др. Биологическая азотфиксация как фактор ускорения микробной деструкции нефтяных углеводородов в почве и способы ее стимулирования. Биотехнология 5-2004, с.69-78). Для равномерного распределения цеолита и удобрений в объеме загрязненного грунта, а также для усиления аэрации проводят рыхление с помощью экологических машин типа ЭМ-М, ЭМ 4 М и ЭМ-3 БМ на глубину не менее 25-30 см, так как при рыхлении на меньшую глубину в рекультивацию не включается весь загрязненный слой. Если степень загрязнения грунта 15% и более, целесообразно провести повторное внесение цеолита с последующим рыхлением. Пример 1. Исходное содержание нефтепродуктов на участке загрязненной темно-серой лесной почвы площадью 1104 м 2 составляло 80-90 г на 1 кг почвы, что соответствует 15%-му уровню загрязнения (от объема почвы). Исходный уровень потенциальной активности азотфиксации (по Виноградскому) почвы на фоновом (незагрязненном) участке составлял 26%. На рекультивируемом загрязненном участке данный показатель возрос до 47%. Внесение цеолита в дозе 2 т/га способствовало увеличению активности азотфиксации до 62%, что свидетельствует об активном отклике азотфиксирующей микрофлоры почвы на присутствие нефтепродуктов и внесение цеолита (Naz=2,0-2,4). С учетом климатических условий, типа почвы и отклика микроорганизмов-азотфиксаторов на нефтепродукты для расчета стартовой дозы внесения минеральных азотных удобрений коэффициент Kaz составил 20. При этом стартовая доза азотного удобрения (калийной селитры) составила 40-48 кг действующего вещества на 1 га, что соответствовало 270-320 кг на 1 га. Для оптимизации фосфорного питания углеводород окисляющих микроорганизмов внесли 100-120 кг на 1 га двойного суперфосфата. Для равномерного распределения внесенных компонентов и улучшения аэрации почвы проводили рыхление на глубину не менее 25-30 см.-1 009508 Сразу после внесения в почву цеолит одновременно обеспечил сорбцию нефтяных углеводородов и 5-6-кратное увеличение численности углеводородокисляющих микроорганизмов. Уровень активности азотфиксирующих микроорганизмов на 10 сутки после внесения минеральных удобрений и минераламелиоранта возрос в 2-3 раза и составил 65-68% от потенциально возможного для данного типа почвы. Высокая численность углеводородокисляющих микроорганизмов и активность азотфиксации отмечались на протяжении всего первого месяца рекультивации, по истечении которого содержание нефтепродуктов снизилось до 22-26 г/кг почвы, что соответствовало 72%-й очистке почвы. Пример 2. Исходное содержание нефтепродуктов на участке загрязненной торфяной супесчаной почвы площадью 1104 м 2 составляло 80-90 г на 1 кг почвы, что соответствует 10-13%-му уровню загрязнения (от объема почвы). Микробиологическое обследование фонового участка показало низкий уровень азотфиксирующей активности (по Виноградскому) почвы, соответствующий 10-13%. На рекультивируемом загрязненном участке уровень потенциальной активности азотфиксации возрос до 87%. Внесение минерала-мелиоранта в дозе 2 т/га способствовало увеличению активности азотфиксации до 95-98%, что свидетельствует об активном отклике азотфиксирующей микрофлоры почвы на присутствие нефтепродуктов и внесение минерала-мелиоранта (Naz=7,5-9,5). С учетом климатических условий, типа почвы и отклика микроорганизмов-азотфиксаторов на нефтепродукты для расчета стартовой дозы внесения минеральных азотных удобрений был использован коэффициент Kaz=6. При этом стартовая доза азотного минерального удобрения (кальциевой селитры) составила 45-57 кг действующего вещества на 1 га, что соответствовало 300-380 кг. Для оптимизации фосфорного питания углеводородокисляющих микроорганизмов внесли 120-150 кг двойного суперфосфата на 1 га. Для равномерного распределения внесенных компонентов и улучшения аэрации почвы проводили рыхление на глубину не менее 25-30 см. Сразу после внесения в почву цеолит одновременно обеспечил сорбцию нефтяных углеводородов и почти 10-кратное увеличение численности углеводородокисляющих микроорганизмов. Уровень активности азотфиксирующих микроорганизмов на 10 сутки после внесения минеральных удобрений и минерала-мелиоранта возрос на порядок и составил 95-98% от потенциально возможного для данного типа почвы. Высокая численность углеводородокисляющих микроорганизмов отмечалась на протяжении всего первого месяца рекультивации и к концу третьего месяца снизилась в 5-6 раз в связи с труднодоступностью для микроорганизмов тяжелых фракций остаточной нефти. За 3 месяца рекультивации содержание нефтепродуктов снизилось до 15-20 г/кг почвы, что соответствовало 85-88%-ой очистке почвы. Пример 3. Исходное содержание нефтепродуктов на участке загрязненной дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы площадью 1104 м 2 составляло 150 г на 1 кг почвы, что соответствует 25%-му уровню загрязнения (от объема почвы). Исходный уровень потенциальной активности азотфиксации (по Виноградскому) почвы на фоновом (незагрязненном) участке составлял 6-8%. На рекультивируемом загрязненном участке данный показатель соответствовал фоновому. Внесение цеолита в дозе 2 т/га способствовало незначительному увеличению активности азотфиксации до 10%, что свидетельствует о слабом отклике азотфиксирующей микрофлоры почвы на присутствие нефтепродуктов и внесение цеолита(Naz=1,25-1,7). С учетом климатических условий, типа почвы и отклика микроорганизмов-азотфиксаторов на нефтепродукты для расчета стартовой дозы внесения минеральных азотных удобрений был использован коэффициент Kaz=55. При этом стартовая доза азотного удобрения (азофоски) составила 7094 кг действующего вещества на 1 га, что соответствовало 440-590 кг. Для оптимизации фосфорного питания углеводородокисляющих микроорганизмов внесли 160-200 кг двойного суперфосфата на 1 га. Для равномерного распределения внесенных компонентов и улучшения аэрации почвы проводили рыхление на глубину не менее 25-30 см. Сразу после внесения в почву цеолит одновременно обеспечил сорбцию нефтяных углеводородов и почти 5-6-кратное увеличение численности углеводородокисляющих микроорганизмов. На всем протяжении периода наблюдений (3 месяца) уровень активности азотфиксирующих микроорганизмов не превышал 8-11%. За 3 месяца рекультивации была достигнута 65%-ая степень очистки почвы. Содержание нефтепродуктов в почве не превышало 52-57 г/кг почвы. Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет в короткие сроки (при низкой и средней степени загрязнения - за один летний сезон, при высокой степени - за два сезона) провести детоксикацию и восстановление основных экологических функций почвы. Использование азотного минерального удобрения в оптимальной дозе с учетом уровня исходной азотфиксирующей активности конкретной почвы и ее отклика на нефтяные углеводороды и внесение цеолита обусловливают скорость восстановления, максимально возможную для данного типа почвы. Способ также экономически и экологически выгоден, так как наряду с экономией дорогостоящих минеральных удобрений обеспечивает стимулирование активности азотфиксирующих микроорганизмов и симбиотрофной с ними углеводородокисляющей микрофлоры без загрязнения окружающей среды излишками минеральных элементов, вносимых в составе удобрений.-2 009508 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ рекультивации почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами, включающий внесение в почву минеральных азотных и фосфорных удобрений с последующим рыхлением на глубину 25-30 см,отличающийся тем, что одновременно с минеральными азотными и фосфорными удобрениями вносят цеолит, а дозы азотных удобрений рассчитывают по формулеD=NazKaz где D - стартовая доза азотного удобрения, кг/га;Naz - показатель отклика, определяемый как отношение активности азотфиксирующей микрофлоры почвы после внесения нефтепродуктов и минерала-мелиоранта к активности азотфиксирующей микрофлоры почвы до внесения в нее нефтепродуктов и минерала-мелиоранта;Kaz - коэффициент пересчета для темно-серой лесной почвы, равный 20 кг/га, для торфяной супесчаной почвы - 6 кг/га, дерново-подзолистой сернесуглинистой почвы - 55 кг/га и для степной почны - 75 кг/га.