Tesis: Métodos para el recultivo de suelos y suelos contaminados con petróleo con énfasis en enfoques de biorremediación. Método para la recuperación de tierras contaminadas con petróleo Degradación y autopurificación de tierras perturbadas por instalaciones de petróleo y gas

Comité Interdistrital de V.I.Vaver para la Protección de la Naturaleza y los Recursos Naturales, Nizhnevartovsk

Causas y efectos de los derrames de petróleo.

Durante las últimas tres décadas, se han producido 2.500 millones de toneladas de petróleo en la región de Nizhnevartovsk.

De acuerdo con el enfoque adoptado en los años sesenta para el desarrollo de campos petrolíferos en Siberia Occidental, que asumía su desarrollo, principalmente sobre una base rotativa y un desarrollo intensivo, el desarrollo de los campos petroleros se llevó a cabo a un costo mínimo, basado en una operación corta. . Al mismo tiempo, nadie contaba con la seguridad ambiental de las instalaciones en construcción, y los expertos del Ministerio reprimieron los intentos de los diseñadores y jefes de los departamentos de producción de petróleo y gas para aumentar la confiabilidad tecnológica de las tuberías al aumentar su costo. de la Industria Petrolera.

Las primeras rupturas de oleoductos infield, acompañadas de derrames de importantes volúmenes de petróleo, no se hicieron esperar, y debido al aumento acelerado del corte de agua de petróleo, luego de 5-6 años de operación, comenzaron rupturas masivas de tuberías de redes de recolección de petróleo. .

Parte del petróleo derramado en lugares accesibles fue bombeado, los derrames de petróleo en las inmediaciones de las instalaciones del campo simplemente se cubrieron con arena. La mayoría de los derrames quedaron abandonados o quemados. Y cada caso de quema de petróleo derramado estuvo acompañado por la liberación a la atmósfera de una cantidad significativa de hollín que contenía carcinógenos como el 2,4-benz(a)pireno. Las fracciones ligeras de petróleo, incluidos los hidrocarburos aromáticos cancerígenos, que se evaporan de la superficie de los vertidos en verano, contaminan intensamente el aire atmosférico. Las emisiones de hollín durante la quema de petróleo y los hidrocarburos que se evaporan de los derrames contaminan el aire no solo en el territorio de los campos petroleros, sino que también contribuyen significativamente a la contaminación del aire en los asentamientos.

El petróleo residual que permanece en el lugar del derrame se filtra constantemente en el agua del suelo y crea una amenaza de contaminación por petróleo de los acuíferos subterráneos, que son la fuente de suministro de agua para los asentamientos en la región de Nizhnevartovsk. Ya se han observado signos de contaminación por petróleo de los acuíferos en el territorio del campo Samotlor. Al migrar gradualmente, la contaminación por petróleo se extiende por territorios, a veces superando significativamente el área de contaminación primaria.

Una parte significativa del petróleo derramado con aguas de inundaciones y tormentas llega a los cursos de agua, contaminando el agua con productos derivados del petróleo. Según los datos de la Inspección Especial de Control Ambiental Estatal de Nizhnevartovsk, el contenido de productos derivados del petróleo en las aguas de los ríos Ob y Vakh en 1996 osciló entre 1,7 y 2,3 MPC. El petróleo que ingresó a los cuerpos de agua, perdiendo fracciones ligeras debido a la meteorización, va al fondo, donde permanece durante mucho tiempo en condiciones de deficiencia de oxígeno, experimentando una biodegradación extremadamente lenta. Así, el petróleo hundido y enterrado en los terraplenes se convierte en una fuente constante de contaminación de las aguas subterráneas y superficiales.

La toxicidad general del petróleo es generalmente baja. Al mismo tiempo, los componentes individuales del petróleo y sus productos de biodegradación, principalmente compuestos poliaromáticos y policíclicos, son mutagénicos, cancerígenos y teratogénicos. Y las consecuencias de su impacto en los organismos vivos, incluidos los humanos, pueden manifestarse en muchos años y en las generaciones posteriores. Las manifestaciones de este efecto son muy diversas y se pueden expresar en una disminución de la inmunidad, el desarrollo de alergias y tumores cancerosos, aumento de la incidencia de malformaciones congénitas, etc. El mayor peligro en este caso son los trastornos genéticos.

Las plantas verdes, los hongos y los microorganismos que se desarrollan en los suelos y sedimentos del fondo de los embalses que contienen incluso trazas de petróleo acumulan y concentran metales pesados, radionúclidos, carcinógenos y venenos genéticos en sus tejidos y los transfieren a través de la cadena alimentaria a organismos superiores con las consecuencias correspondientes.

Así, la contaminación por hidrocarburos de los ambientes naturales supone una amenaza para la salud de la población de la región durante mucho tiempo. Y no es coincidencia que los residentes de Nizhnevartovsk, según el sistema estatal "Medio Ambiente-Salud", registraron un exceso de la incidencia promedio rusa de neoplasmas malignos en 2-3 veces. En general, el estado de salud de la población de Nizhnevartovsk se considera crítico.

Escala del desastre

Desde principios de la década de los noventa se iniciaron trabajos masivos para eliminar la contaminación por petróleo de la tierra. Sin embargo, el aumento de la superficie de terrenos inundados de petróleo por el aumento de la siniestralidad de las tuberías superó y supera la superficie de terrenos al menos parcialmente ganados al mar. A principios de 1997, el fondo acumulado de tierras contaminadas por petróleo, según datos claramente subestimados de las empresas productoras de petróleo, ascendía a 2314 hectáreas.

Hoy, los derrames de petróleo en el territorio de los campos petroleros en Siberia occidental han adquirido el carácter de un desastre. De los 20,2 mil km de tuberías internas construidas en la región de Nizhnevartovsk, 3,4 mil km (16,6%) están casi completamente desgastados y requieren reemplazo inmediato. Debido a la falta de fondos de las empresas para la reconstrucción de tuberías, el stock de tuberías desgastadas está aumentando, lo que inevitablemente conduce a un aumento progresivo en el número de accidentes y, en consecuencia, a un aumento anual del área de tierra inundada. con aceite.

Según los informes de las empresas productoras de petróleo, solo en 1996, se registraron 1543 accidentes en tuberías internas en el territorio de la región de Nizhnevartovsk, como resultado de lo cual se derramaron 424,3 toneladas de petróleo y 607,0 toneladas de aguas de formación altamente mineralizadas. Al mismo tiempo, 42,43 hectáreas de tierra fueron contaminadas con petróleo.

Según estimaciones mínimas de expertos, solo durante los accidentes de 1996 en el territorio de la región, el área de tierra contaminada con petróleo debería ser de al menos 300 hectáreas, y el volumen de petróleo derramado en el relieve: 30 mil toneladas, de que no más de 18-25 mil toneladas Según los bosques, como resultado de sólo dos accidentes en 1996, 6,2 hectáreas de bosques fueron contaminados con petróleo y agua de formación altamente mineralizada.

En estas condiciones, la eliminación de las consecuencias de numerosos accidentes, la recuperación de un vasto fondo acumulado y constantemente formado de tierras contaminadas por petróleo se convierte en una tarea primordial.

Metas y oportunidades reales de recuperación

En la práctica común, la recuperación se refiere a la restauración de la fertilidad original de tierras previamente perturbadas. Este es el objetivo final de cualquier trabajo de recuperación.

La recuperación de tierras contaminadas con petróleo y productos derivados del petróleo pesado implica reducir su contenido en el suelo y el agua a concentraciones biológicamente seguras. Sin embargo, la magnitud de estas concentraciones aún no se ha establecido debido a la composición química compleja y variable del petróleo y es poco probable que se establezca sin ambigüedades. Los aceites de diferentes campos e incluso de diferentes capas del mismo campo difieren significativamente en su composición química. Y dado que el principal peligro lo representan las sustancias cancerígenas y mutagénicas contenidas en el aceite en concentraciones variables y muy bajas, que prácticamente no afectan la productividad de las primeras generaciones de plantas verdes, según las cuales se suele estimar la fertilidad de la tierra, la tarea de establecer un nivel biológicamente seguro de contaminación por petróleo es extremadamente difícil.

El crecimiento y la reproducción de muchos tipos de plantas verdes es posible cuando el contenido de aceite en el suelo es de varios porcentajes (dependiendo del tipo de suelo). Y para algunas plantas tolerantes al petróleo, como la espadaña de hoja ancha, el petróleo es un promotor del crecimiento, como se puede ver en algunos derrames de petróleo antiguos. Pero la acumulación de mutágenos y carcinógenos en las plantas hace que estas plantas sean peligrosas para las formas de vida superiores.

Por lo tanto, se hace evidente que el crecimiento de plantas verdes no puede servir como un verdadero criterio para la rehabilitación de terrenos contaminados por petróleo y solo indica una disminución en la concentración de petróleo en el suelo por debajo de los límites de fitotoxicidad, que son diferentes para diferentes especies de plantas. y tipos de suelo.

En el caso de la contaminación de tierras por petróleo, debemos entender claramente que el logro rápido del verdadero objetivo de la recuperación -garantizar la seguridad biológica de las tierras contaminadas y la biomasa que se desarrolla en ellas- dentro de un plazo aceptable para los fabricantes solo es posible con la completa remoción del suelo contaminado del sitio del derrame y su reemplazo con suelo limpio y fértil.

En condiciones reales de producción, el objetivo real de llevar a cabo el trabajo de recuperación es solo reducir el contenido de petróleo y productos derivados del petróleo en el suelo a un límite condicional, en el que sea posible el desarrollo, crecimiento y reproducción de las plantas verdes, y lograr un cobertura proyectiva general de tierra "recultivada" cercana a la original (ver Tabla. ).

Alcanzar este objetivo es bastante realista en 1-5 años. De hecho, esta es solo la etapa inicial de recuperación, durante la cual es posible una mayor autopurificación del suelo a un nivel biológicamente seguro con la participación de plantas verdes y la microflora del suelo. Y esto llevará no años, sino décadas.

Por eso, incluso después de la restauración de la fertilidad de las tierras recultivadas, no deben utilizarse para el cultivo de plantas alimenticias y forrajeras. Está prohibido segar heno y pastar ganado en estas tierras, no puedes recoger hongos y bayas. No pesque en aguas contaminadas con petróleo. El único criterio para eliminar estas restricciones puede ser el resultado de estudios especiales físico-químicos y toxicológicos del suelo, las plantas que crecen en él y los habitantes de los cuerpos de agua contaminados con petróleo recuperado.

Desafortunadamente, casi todos los documentos normativos actuales que regulan los trabajos de recuperación y aceptación de terrenos recuperados no tienen en cuenta el riesgo de acumulación en el suelo y la biomasa que se reproduce en él de productos tóxicos de oxidación y biodegradación del aceite derramado. De acuerdo con la práctica moderna de los trabajos de recuperación, los suelos y los desechos de perforación con el contenido de productos derivados del petróleo que se indica en la tabla se consideran suficientemente seguros. Y, aunque los requisitos de los documentos reglamentarios más estrictos prevén la prohibición del uso de tierras recuperadas después de la contaminación por petróleo para recolectar bayas, hongos, henificación, cultivo de alimentos y piensos para animales hasta que la concentración de sustancias peligrosas caiga por debajo del nivel MPC , en la práctica esta disposición nunca es implementada por nadie.

Cómo se recupera la tierra contaminada con petróleo

Trabajo de preparatoria. En las primeras etapas de la respuesta a un derrame de petróleo, la tarea principal es localizar el área contaminada para evitar la propagación de una mancha de petróleo y recolectar la máxima cantidad posible de petróleo derramado. Estos trabajos deben realizarse inmediatamente después del accidente. Y cuanto más cuidadosamente se lleven a cabo, más favorable será el pronóstico de los resultados de la recuperación.

Dado que la mayor parte de los derrames de petróleo y productos derivados del petróleo permitidos en la práctica mundial se produjeron durante accidentes de petroleros, los métodos de localización y recogida de petróleo derramado en superficies de agua se han desarrollado al máximo.

Para localizar manchas de petróleo en la superficie del agua, se utilizan varios tipos de barreras fabricadas por muchas empresas extranjeras. Desafortunadamente, la lista de barreras producidas en Rusia se limita a barreras de tela de caucho de instalación rápida "Uzh" y barreras del tipo "Anaconda". Algunas pequeñas empresas fabrican las barreras más simples pero confiables de la serie BN, etc. Al instalar barreras, es necesario organizar de inmediato el bombeo de petróleo que se acumula frente a la barrera, evitando que se acumule en una cantidad significativa.

Dado que es más fácil bombear el petróleo derramado de la superficie del agua, se disponen zanjas de drenaje (recolección de petróleo) en las tierras altas dentro de áreas localizadas de tierra, dirigidas a depresiones naturales o cavadas especialmente (pozos de captura), parcialmente llenas de agua. En estos huecos se instalan dispositivos para bombear el aceite recogido en ellos.

Para mejorar la integridad de la limpieza del terreno, después de bombear el volumen principal del petróleo derramado, es recomendable utilizar la técnica de lavar el suelo del petróleo residual con chorros de agua, conduciendo el petróleo derramado a una zanja de drenaje o directamente a las depresiones de alivio. La eficacia del lavado aumenta significativamente cuando se añaden al agua sustancias tensioactivas (surfactantes) descompuestas por la microflora del suelo en concentraciones de 0,02-0,5%. Es especialmente útil utilizar una técnica de limpieza con tensioactivos para limpiar hierba o arbustos del aceite.

Para recolectar petróleo de la superficie del agua en reservorios, depresiones de alivio, en pozos de captura, se utilizan dispositivos flotantes de succión de admisión de petróleo: skimmers, skimmers de aceite de tambor y disco, producidos en masa, principalmente por empresas extranjeras. Para recolectar petróleo de la superficie del agua, es prometedor utilizar skimmers-acumuladores de petróleo dinámicos de la serie ND, que funcionan en modo automático y aseguran la ausencia de deslizamiento de petróleo debajo de las barreras. Actualmente, estos desnatadores de aceite son fabricados en copias individuales por TTTs Sibirneft LLP (Nizhnevartovsk).

Varias empresas nacionales y extranjeras han desarrollado y ofrecen a los consumidores esterillas absorbentes para recoger el aceite de la superficie del agua y el suelo. Las mejores muestras de dichas esteras pueden absorber hasta 40 kg de aceite por 1 m2 y, después de exprimir el aceite recolectado, se pueden reutilizar de 12 a 15 veces. Es racional usarlos para recolectar pequeñas manchas de aceite derramado y para la "limpieza limpia" del aceite después de bombear su cantidad principal por otros métodos. Al mismo tiempo, se logra la máxima integridad posible de la recolección de aceite. En Rusia, Ecoservice (Tomsk) y Echtekh (Tomsk) ofrecen mantas con una capacidad de absorción de hasta 15 kg de aceite por 1 kg de manta (con una densidad de alrededor de 1 kg/m2).

Algunas empresas ofrecen absorbentes en polvo y granulares de varios tipos para absorber el petróleo derramado. Sin embargo, aún no se han creado dispositivos mecánicos para recolectar y utilizar adsorbentes saturados de petróleo y no se están produciendo a escala industrial, y su aplicación masiva en derrames extensos, típicos de los campos de Siberia occidental, no es prometedora.

Trabajo de recuperación. Después de recoger el aceite derramado, una parte del mismo queda adsorbido en el suelo y en los residuos vegetales. Está parcialmente meteorizado y con períodos más largos, parcial o completamente bituminizado, cubriendo el suelo con una corteza densa. El petróleo derramado en la superficie de los reservorios termina en el fondo del reservorio después de un año debido a la sorción de partículas sólidas, así como también debido a un aumento en la densidad.

El primer paso en la recuperación de tierras contaminadas con petróleo es la limpieza de suelos y suelos de petróleo y productos derivados del petróleo.

En el informe del grupo de trabajo de la asociación internacional de compañías petroleras y empresas de la industria petrolera "Foro E & P" se proporciona una descripción bastante detallada de los métodos y técnicas recomendados para limpiar y eliminar suelos y desechos aceitosos. Para eliminar la contaminación por hidrocarburos de los terrenos, se recomienda eliminar por completo el suelo contaminado con su posterior limpieza. Para la depuración se recomienda la extracción del aceite con CO 2 líquido o disolventes orgánicos y, si las condiciones son favorables, la descomposición bioquímica de los hidrocarburos del aceite por la microflora del suelo. Como métodos bioquímicos para la limpieza del suelo recogido de los vertidos, se propone regar los campos, compostar o simplemente esparcir sobre el suelo los residuos que contengan aceite, seguido de su autolimpieza.

El más simple de estos métodos es esparcir los desechos contaminados en el suelo en una capa delgada, seguido de un nuevo arado periódico para mezclar y airear. La descomposición de los hidrocarburos ocurre bajo la influencia de la microflora natural del suelo. Para intensificar la descomposición y evitar la lixiviación y migración de contaminantes, agua y sustancias auxiliares, se pueden agregar fertilizantes, adsorbentes, etc. al suelo mezclado con desechos. En una zona, el esparcimiento se realiza una sola vez para evitar la acumulación de materia orgánica y metales pesados ​​en el suelo. Este método se recomienda para la remoción de fluidos de perforación residuales con bajo contenido de hidrocarburos y sales.

La disposición de los campos de riego difiere del método anterior solo en que, en la misma área, la distribución con el arado posterior se lleva a cabo repetidamente. En tiempos secos, se realiza el riego.

Las áreas de esparcimiento y los arreglos de los campos de riego se seleccionan de tal manera que excluyan la posibilidad de que la contaminación se extienda fuera del área asignada para este propósito.

El compostaje de residuos oleosos se puede aplicar a concentraciones relativamente altas de hidrocarburos y otras sustancias biodegradables. Para aumentar la porosidad, los desechos que se van a destruir se mezclan con un relleno (astillas de madera, paja, etc.), después de lo cual se mezclan con tierra que contiene microorganismos. Se pueden añadir residuos agrícolas a la mezcla para aumentar la capacidad de retención de agua, así como fertilizantes minerales y oligoelementos. La mezcla se coloca en bandejas o palets con fondo de malla o en montones de hasta 1 m de altura, se mezcla y se humedece periódicamente. Con este método, el contenido de hidrocarburos del compost se puede reducir del 10 % a fracciones de un porcentaje en 4 a 8 semanas.

Para la purificación preliminar de grandes cantidades de suelo y lodos de aceite recolectados, se utilizan ampliamente varios tipos de aparatos centrífugos, que hacen posible separar el aceite comercial del suelo y el lodo y lograr un contenido de aceite residual en suelos de no más de 8 %

Desafortunadamente, dada la escala de los derrames de petróleo permitidos en Siberia Occidental, estos métodos son en la mayoría de los casos prácticamente inaplicables debido al alto costo del trabajo o son aplicables en un grado muy limitado. Sin embargo, tales métodos pueden ser útiles en la limpieza de pozos de lodos contaminados con petróleo y áreas pequeñas de alta intensidad de contaminación.

Limpieza microbiológica de terrenos. Con áreas significativas de contaminación de la tierra y el agua, el método más aceptable para limpiar la tierra y el agua es el método ampliamente utilizado en la práctica mundial y doméstica, usando la descomposición microbiológica del petróleo en el sitio del derrame, seguido por el crecimiento excesivo de la tierra limpia o siembra de pastos perennes.

Este método es bastante simple de implementar y consiste en llevar a cabo una serie de medidas agrotécnicas en terrenos contaminados con el objetivo de activar los microorganismos oleooxidantes del suelo que tienen la capacidad de utilizar los hidrocarburos del petróleo como única fuente de nutrición, oxidándolos finalmente a CO 2 y agua. La oxidación primaria del aceite a ácidos orgánicos, alcoholes, cetonas y aldehídos la proporcionan precisamente los microorganismos oxidantes de hidrocarburos, que se describen con bastante detalle en la revisión. En las etapas posteriores de la destrucción de los productos de la oxidación primaria del aceite, también participan en el proceso otros grupos fisiológicos de microorganismos del suelo, protozoos y algas, que generalmente viven en el suelo y en los cuerpos de agua. Dada la composición compleja de los aceites y la capacidad desigual de los diferentes grupos de microorganismos oxidantes de hidrocarburos para asimilar varios componentes del aceite, es necesario asegurarse de que el aceite esté expuesto a la comunidad de microorganismos más compleja.

Afortunadamente, todos los microorganismos necesarios están presentes en la composición de las comunidades microbianas que se han desarrollado en los suelos y aguas superficiales en los territorios de los campos petroleros. Estas comunidades son especialmente activas en áreas que están constantemente, pero no abundantemente contaminadas con productos derivados del petróleo, y en derrames de petróleo antiguos, pero no particularmente masivos. En el campo Samotlor, hemos inspeccionado más de 20 sitios contaminados con petróleo. En todos los sitios se encontraron comunidades multiespecies muy activas de microorganismos oxidantes de aceite.

Una excepción puede ser solo áreas que nunca han sido contaminadas con petróleo y productos derivados del petróleo. Pero incluso en estos casos, se encontraron hasta 103 células/g de bacterias oxidantes de hidrocarburos en muestras de suelo y agua. Es cierto que su composición de especies no difirió en diversidad y estuvo representada principalmente por representantes del género Pseudomonas. En consecuencia, su actividad era relativamente baja. Sin embargo, incluso en este caso, cuando se crean las condiciones favorables, con el tiempo se desarrollan microbiocenosis muy activas. Por lo tanto, en la gran mayoría de los casos, típicos de los campos petroleros de Siberia Occidental, los microorganismos necesarios para la rápida destrucción del petróleo derramado ya están presentes en el suelo y en los cuerpos de agua. Su número puede no ser alto, pero como resultado de las medidas de recuperación realizadas: fertilización, etc. - en pocos días, aumenta de células individuales en un gramo de suelo o agua a valores del orden de 10 12 - 10 15 células / g. Y solo en algunos casos, bajo las condiciones de un breve verano siberiano, para acelerar el proceso de limpieza del suelo del petróleo, está justificado introducir preparaciones bacterianas basadas en cultivos de cepas altamente activas de microorganismos oxidantes de hidrocarburos producidos por un número de empresas en áreas recuperadas.

Entre los preparados domésticos, los preparados Putidoil a base de bacterias Pseudomonas putida aisladas de suelos contaminados por petróleo del yacimiento de Samotlor, Devoroil a base de levadura Candida, Bioprin, así como preparados del grupo Biodestructor: Leader a base de Rhodococcus sp. S-1213 y "Valentis" a base de Acinetobacter valentis, recomendado para limpieza de suelos y aguas de aceite, parafinas C 8 -C 40, combustible diesel, refinados, aceites, hidrocarburos aromáticos (fenol, benceno, tolueno), combustible para calderas. En los últimos años, la gama de preparados microbiológicos aprobados para su uso por la Supervisión Sanitaria y Epidemiológica del Estado y ofrecidos para la venta ha ido en aumento.

Una dirección muy prometedora es el desarrollo de preparaciones microbianas de microorganismos oxidantes de hidrocarburos inmovilizados en sustratos sólidos capaces de absorber petróleo.

Si es necesario eliminar rápidamente la contaminación por petróleo de áreas limitadas de tierra, es recomendable usar preparaciones enzimáticas que no contengan células vivas, pero retengan fragmentos intactos de los sistemas enzimáticos de microorganismos oxidantes de hidrocarburos que destruyen rápidamente los hidrocarburos del petróleo. Como regla general, estas preparaciones contienen numerosos aditivos: vitaminas, microelementos, etc., que estimulan el desarrollo acelerado de la microflora del suelo, que destruye los productos de la oxidación primaria de los productos derivados del petróleo mediante aditivos enzimáticos. Como ejemplos de tales preparaciones, se puede mencionar la preparación doméstica Belvitamil, propuesta por SPF MITEK (Ufa), a base de lodos activados de producción bioquímica, que contiene sistemas enzimáticos de la levadura Candida, vitaminas y microelementos necesarios para acelerar el desarrollo de la microflora nativa. Se han desarrollado preparaciones domésticas que contienen sistemas enzimáticos de bacterias oxidantes de hidrocarburos inmovilizadas en la superficie de un adsorbente sólido, pero aún no han encontrado una amplia aplicación. Desafortunadamente, estos medicamentos son muy caros.

En cualquier caso, al utilizar comunidades microbianas nativas o al introducir preparados microbianos, es necesario crear las condiciones óptimas en el ambiente que se limpia para el desarrollo y vida activa de la microflora oxidante de hidrocarburos:

• suministro de oxígeno a la zona de actividad vital de los microorganismos;
• la presencia en el ambiente limpio de sustancias minerales hidrosolubles de fácil digestión, principalmente potasio, nitrógeno y fósforo;
• manteniendo la acidez y la humedad del medio que se limpia dentro de los límites que aseguren la actividad vital de los microorganismos y la actividad suficiente de los sistemas enzimáticos.

Es para garantizar estas condiciones que los principales esfuerzos deben dirigirse durante el trabajo de recuperación. Y, por regla general, para esto es suficiente llevar a cabo prácticas agrícolas ordinarias, medidas agroquímicas y agrotécnicas.

Al elegir formas específicas de fertilizantes nitrogenados minerales, se debe tener en cuenta que los microorganismos contenidos en las preparaciones de la serie Biodestructor, cuando se introduce nitrógeno nítrico, reducen drásticamente la actividad oxidante de hidrocarburos. Dado que los microorganismos de los géneros Acinetobacter y Rhodococcus están ampliamente representados en las comunidades microbianas naturales y desempeñan un papel importante en los procesos de purificación del suelo a partir de productos derivados del petróleo en condiciones naturales, el tema del uso de fertilizantes nitrogenados en forma de nitrato debe abordarse con precaución. Se debe dar preferencia a las formas de fertilizantes minerales libres de nitratos.

Las dosis reales de fertilizantes (en términos de K, P y N), recomendadas por nosotros para su aplicación en áreas recultivadas durante su procesamiento primario, son: nitrógeno de 14 a 35 kg/ha, potasio de 11 a 27 kg/ha y fósforo de 5 a 12 kg/ha por cada 5 cm de profundidad de laboreo del suelo. Cuando se fertilice en depresiones llenas de agua, graneros y lagos contaminados por petróleo, por cada 1000 m 3 de agua, se recomienda agregar al menos 28 kg de nitrógeno, 22 kg de potasio y 10 kg de fósforo. Estas dosificaciones proporcionan concentraciones de K, N y P en la solución del suelo 5 veces menores que las utilizadas en la preparación de medios nutrientes minerales para el aislamiento y acumulación de bacterias oxidantes de hidrocarburos (FAN). Pero, dado que las altas tasas de desarrollo de DRR también se obtienen con una dilución diez veces mayor de medios nutritivos, el uso de tales dosis está bastante justificado. Como muestra nuestra práctica, los mejores resultados se logran cuando la cantidad calculada de fertilizantes minerales se aplica en dosis fraccionadas, en 2-3 dosis a intervalos de 3-7 días. En la primera aplicación, la dosis de fertilizante debe ser del 10-20% de la cantidad calculada. Esto logra una suave adaptación de la microflora nativa del suelo a un aumento en el contenido de minerales digeribles en el ambiente.

Los valores de pH de los suelos y el agua, que son óptimos para el desarrollo de microorganismos oxidantes de hidrocarburos, están en el rango de 6.5-7.5. En condiciones reales, los microorganismos oxidantes del aceite se desarrollan bien y retienen suficiente actividad cuando el pH del medio desciende a 5,0. Algunos tipos de microorganismos que oxidan el aceite (por ejemplo, la levadura) son resistentes a una disminución del pH a 3,5 o menos. Pero la velocidad y la integridad del uso de hidrocarburos de aceite por parte de la microflora se reducen drásticamente.

Durante la oxidación microbiológica del aceite en condiciones de deficiencia de oxígeno, se acumulan ácidos orgánicos acompañados de una disminución del pH.

Se requiere un control preliminar de la acidez del suelo y del agua en cada sitio sujeto a recultivo. Cuando el pH del agua del suelo o del suelo está por debajo de 5,0 - 5,5, se recomienda agregar desoxidantes: harina de piedra caliza o dolomita, o tiza. Las tasas de aplicación de desoxidantes se toman de acuerdo con la práctica agrícola común. Una sobredosis de materiales de carbonato no conduce a consecuencias indeseables. Y el exceso, en el momento de la aplicación, de desoxidante se consume ya que el aceite se descompone y se forman ácidos carboxílicos, evitando la posterior acidificación del suelo. Las sales de calcio resultantes de los ácidos carboxílicos son absorbidas por los microorganismos del suelo más fácilmente que los ácidos libres. También se debe tener en cuenta que en caso de contaminación superficial de suelos anegados con aceite, zeolita, dolomita y harina de piedra caliza absorben bien el aceite derramado y al mismo tiempo desempeñan el papel de colectores, en cuya superficie se desarrollan más intensamente los microorganismos.

Una condición absolutamente necesaria para garantizar el proceso de purificación microbiológica de suelos y aguas a partir de petróleo y productos derivados del petróleo es la aireación de las zonas de actividad activa de los microorganismos por cualquier método disponible.

En condiciones naturales, la zona en la que se desarrollan los procesos de biodegradación acelerada del petróleo está limitada por la capa superficial del suelo, accesible para la penetración de oxígeno y aguas superficiales aireadas. La presencia de capas continuas de hidrocarburo en la superficie del suelo y del agua limita severamente la zona de aireación y cuanto mayor sea el espesor de la capa, la viscosidad y el grado de meteorización del hidrocarburo derramado sobre la superficie del área contaminada. Si hay capas continuas o una costra de aceite con un espesor de más de 2-3 mm en la superficie, se destruye a un ritmo más o menos notable solo en la capa superficial y solo cuando se humedece periódicamente por la precipitación atmosférica. Es por eso que la recolección preliminar de petróleo de la superficie del derrame puede convertirse en un factor decisivo que determina la efectividad de todo el complejo de trabajos de recuperación. Y si el aceite derramado penetra en el suelo, se deben tomar medidas adicionales para garantizar la aireación de todo su espesor.

El método más común para airear un suelo contaminado con petróleo es aflojarlo moliéndolo o arándolo hasta la profundidad máxima de penetración del petróleo. Al mismo tiempo, el efecto de reducir la concentración de petróleo en el suelo se logra mezclando suelo contaminado por petróleo con no contaminado o menos contaminado de sus capas subyacentes.

En caso de contaminación superficial por petróleo de suelos anegados o la superficie del agua de pantanos, hondonadas, pequeños lagos pantanosos, etc., se puede utilizar el método de riego de la superficie del área recuperada con agua aireada para acelerar la destrucción del petróleo. En este caso, en la periferia del sitio en la dirección del flujo natural, se selecciona un hueco en el suelo o se excava una pequeña excavación con una excavadora, de 1,5 a 2 m de profundidad, inundada con agua subterránea. Si es necesario, se disponen ranuras colectoras poco profundas (surcos) para garantizar el flujo de agua y aceite desde la superficie del sitio hacia este hueco. En el sitio, se instalan rociadores de agua de jardín con boquilla o chorro, que se utilizan para regar el césped del parque. Los rociadores están dispuestos de tal manera que se riega con agua todo el territorio del área recultivada, y están conectados mediante un sistema de mangueras flexibles de material resistente al aceite a una bomba de agua que toma agua de la excavación. El sistema dispuesto de esta manera proporciona riego continuo o periódico de toda la superficie del sitio con agua aireada, lo que acelera significativamente la oxidación microbiológica del aceite. En este caso, los fertilizantes minerales no se pueden distribuir en todo el sitio, sino que se introducen en este hueco, lo que simplifica enormemente el trabajo y garantiza una distribución uniforme de los fertilizantes.

Una capa densa de petróleo erosionado puede destruirse en la víspera del trabajo de recuperación con huellas de pantano o (después de congelar el suelo) con huellas de un tractor pesado. En áreas pequeñas, las costras de aceite se pueden destruir manualmente, utilizando tractores de empuje o herramientas manuales: un rastrillo, una azada, etc.

En pequeños depósitos cerrados cubiertos con una capa de aceite, la aireación del agua se puede asegurar instalando en el depósito aireadores flotantes del tipo AP-24, fabricados por la empresa New Technologies (Nizhnevartovsk), que son agitadores de turbina eléctrica de pequeño tamaño montados en flota, proporcionando la captación de aire atmosférico y su dispersión intensiva en el agua del embalse.

En los casos en que se encuentre petróleo en los sedimentos del fondo, además de la aireación forzada del agua, se recomienda aflojar periódicamente los sedimentos del fondo del reservorio tirando repetidamente a lo largo del fondo del reservorio con las cuerdas de las gradas dentadas convencionales.

Fitorrecultivo. Luego de reducir el contenido de productos petrolíferos en el suelo de las áreas recultivadas a valores que brinden la posibilidad de crecimiento y reproducción de las plantas verdes más resistentes al petróleo, se inicia la fitorremediación de los terrenos contaminados.

En condiciones naturales, después de la recolección preliminar del petróleo derramado con un bajo grado de contaminación residual del suelo, la colonización espontánea de especies de plantas pioneras que son más resistentes a la contaminación por petróleo comienza ya al final del primer año de recuperación, incluso sin un aflojamiento preliminar del suelo. . Con un grado promedio de contaminación, el crecimiento excesivo de pastos en el sitio generalmente ocurre dentro de 3 a 7 años. Y todo el proceso de autopurificación del suelo con la renovación de las comunidades vegetales naturales continúa durante 80-100 años.

Para acelerar el desarrollo de la hierba y, en consecuencia, la entrega del terreno recuperado al cliente, recurren a la siembra de gramíneas. En áreas muy contaminadas, con vegetación completamente muerta al comienzo del trabajo de recuperación, la siembra de pastos reduce el tiempo de asentamiento de áreas con plantas verdes entre 3 y 5 años.

Por supuesto, la composición de especies de las mezclas de pastos será muy diferente de la composición de especies de la vegetación en áreas vecinas. Pero en el futuro, a medida que el suelo se autodepure, la mezcla de pastos será reemplazada por una comunidad de plantas características de este paisaje. Sin embargo, este proceso es largo y no siempre posible, ya que los cambios en la estructura y composición del suelo que se producen durante el recultivo de suelos muy contaminados pueden ser irreversibles.

Para la fitorremediación de tierras contaminadas con petróleo, se utilizan las semillas más accesibles de pastos anuales y perennes, preferiblemente cereales con un sistema de raíces desarrollado y una mayor resistencia a la contaminación del suelo por petróleo. Al mismo tiempo, es necesario preferir semillas de pasto que sean características de los ecosistemas locales de pantanos y bosques-pantanos y que estén bien adaptadas a las condiciones climáticas y del suelo locales. La elección de semillas de plantas específicas depende de las características del paisaje de las tierras recultivadas. Mezclas de semillas de uso común que contienen al menos 3 tipos de hierbas. En las parcelas de tierras altas, el trébol rastrero se incluye necesariamente en la composición de la mezcla de semillas, y en los pantanos inundados, la espadaña de hoja ancha. Las semillas de estas gramíneas (excepto la totora y la caña de Langsdorf) son producidas por varias granjas de semillas. La cosecha de semillas de totora deberá llevarse a cabo de forma independiente. Es cierto que en las condiciones de los complejos de bosques y pantanos de Siberia occidental, esto no es un problema.

Cabe señalar que no es raro que incluso después de la eliminación más completa de la contaminación por petróleo, la restauración de la cubierta de pasto en el sitio sea imposible debido a la salinización de las tierras por la formación de agua altamente mineralizada que se derrama junto con el petróleo ( generalmente del tipo cloruro-sodio con una mineralización total de 13 - 25 g/l) . Cuando el contenido de cloruros en el suelo es superior al 0,2%, se observa una inhibición pronunciada del crecimiento de la mayoría de las gramíneas. Al 0,3-0,35%, la cobertura total de pasto proyectivo se reduce entre 1,5 y 2 veces. Con un aumento en el contenido de cloruros en la solución del suelo al 1% o más, es imposible el desarrollo de la mayoría de los tipos de pastos. En tales casos, el sitio debe recuperarse y lavarse repetidamente con agua corriente hasta que disminuya la concentración de sales en el suelo. Se da un ejemplo de la tecnología de desalinización de dichas tierras. La implementación de medidas especiales para la recuperación de tierras y la desalinización debe llevarse a cabo solo después de la eliminación de la contaminación por petróleo del sitio.

Después de la siembra, se deben realizar observaciones a largo plazo del crecimiento de los pastos en el sitio. Al alcanzar una cobertura de proyecto general normativa estable (dentro de un año) del sitio, su recuperación se considera completa y el sitio puede enviarse para su entrega. La autopurificación adicional del suelo en el sitio ocurrirá espontáneamente durante muchos años. Al mismo tiempo, el área recultivada debe estar marcada con carteles y avisos que prohíban la recolección de bayas, hongos, henificación, cultivo de alimentos y alimentos para animales. La eliminación de estas restricciones solo es posible después de realizar estudios especiales que confirmen la seguridad ecológica de los suelos y la vegetación en el sitio, que es el logro del objetivo final de recuperación de tierras contaminadas con petróleo.

Conclusión

Recientemente, se ha iniciado un trabajo a gran escala en el territorio de los campos petroleros para eliminar los derrames de petróleo y recuperar las tierras contaminadas por petróleo. Solo en la región de Nizhnevartovsk en 1995, se recuperaron 251,2 hectáreas y en 1996, 366 hectáreas de tierra contaminada. Sin embargo, el ritmo y la calidad de la recuperación son claramente insuficientes.

Como lo demuestran las encuestas de tierras recuperadas en las regiones de Nefteyugansk y Nizhnevartovsk, realizadas por orden de los Comités de Protección Ambiental Interdistrital de Nizhnevartovsk y del Distrito de Khanty-Mansiysk por especialistas de la Estación Experimental Forestal de Tyumen, la calidad de la recuperación de tierras es insatisfactoria.

La razón principal de la situación actual es la baja disciplina tecnológica y los numerosos errores, así como simplificaciones deliberadas en la tecnología del trabajo de recuperación.

El error más grave y peligroso que se comete durante la recuperación de tierras es llenar el petróleo derramado con tierra importada: arena o turba. Al mismo tiempo, el petróleo derramado se retira del proceso de oxidación microbiológica, y el área “recuperada” de esta manera se convierte en una fuente de contaminación constante del suelo y las aguas subterráneas durante muchas décadas.

El segundo error más importante es el uso de preparados bacterianos sin labranza agrotécnica. Pulverizados sobre la superficie de las áreas contaminadas, las preparaciones de bacterias oxidantes de hidrocarburos con fertilizantes minerales, con una contaminación superficial relativamente débil, realmente limpian la superficie del suelo del aceite y promueven el crecimiento excesivo de las áreas tratadas con hierbas. Sin embargo, el petróleo que ha penetrado profundamente en el suelo permanece sin descomponerse. Y con un claro efecto cosmético en los primeros meses después de la "recuperación", después de 1-2 años, debido a la hidrofobización de la capa de suelo fértil por el aceite que migra a la superficie, la vegetación desarrollada originalmente muere total o parcialmente. Y el sitio, de hecho, permanece sin reclamar, a pesar de los costos incurridos. Dichos métodos de "recuperación" están prohibidos por el Comité de Protección Ambiental de Nizhnevartovsk.

El concepto erróneo más común reflejado en la práctica de recuperación de tierras contaminadas con petróleo es la creencia de que, una vez aplicados, incluso grandes dosis de fertilizantes minerales proporcionan una alta actividad de la microflora oxidante de petróleo durante todo el período de recuperación.

Un error importante es también la evaluación de la eficacia del trabajo de recuperación sobre la intensidad del crecimiento de la hierba en ellos durante el primer año, ya que dejar cantidades significativas de petróleo en las capas subterráneas del suelo a profundidades de 15-50 cm conducirá inevitablemente a la muerte de la vegetación (excepto totora y algunos otros pastos) a través de 1-2 años. Y continuará la contaminación del suelo y las aguas subterráneas por componentes del petróleo. Así, ninguno de los objetivos del trabajo de recuperación se logrará con un evidente bienestar externo al momento de la finalización del trabajo.

En conclusión, cabe señalar que existe la necesidad de crear un sitio experimental en el territorio de la región de Nizhnevartovsk para la aprobación del equipo y la tecnología del trabajo de recuperación propuesto para su implementación. Solo se pueden recomendar tecnologías comprobadas para trabajos de recuperación de tierras a gran escala en campos petroleros.

La implementación de esta idea mejorará significativamente la situación con la recuperación de tierras contaminadas por petróleo en las condiciones climáticas, geográficas y paisajísticas específicas de los campos petroleros en Siberia occidental.

Literatura

1. El estado del medio ambiente y los recursos naturales en la región de Nizhnevartovsk // Anuario 1996 / Ed. V. I. Vavera. Nizhnevartovsk, 1997. Edición. una.
2. El estado actual del territorio en la zona de actividad de la Asociación de Producción Nizhnevartovskneftegaz: Informe sobre el trabajo / L. V. Mikhailova et al. Tyumen, 1993.
3. V.I.Vaver. Sobre los problemas de evaluación de daños al medio ambiente en caso de accidentes en oleoductos // Actas de la reunión de distrito

La invención se refiere a la restauración de terrenos contaminados con petróleo. El método de recuperación de terrenos contaminados con petróleo es que el material se aplica a la superficie de los terrenos contaminados con petróleo. El material utilizado es apuntalante gastado en forma de bolas con una densidad de más de 10 3 kg/m 3 , que empujan a través del suelo contaminado con petróleo. La implementación de este método permite aumentar la eficiencia de la recuperación de tierras contaminadas por petróleo, así como la eliminación de desechos de la industria del petróleo y el gas.

La invención se relaciona con el campo de la ecología y puede ser utilizada en la restauración de terrenos contaminados por hidrocarburos.

Un método conocido de recuperación de suelos alterados (RU 2044434 C1), que es un prototipo del método propuesto, que incluye la colocación sobre la superficie del suelo recuperado de un sustrato orgánico obtenido a partir de lodos y cortezas deshidratados. Después de la colocación, el compost se cubre con una capa de arena o tierra encima.

La desventaja de este método es la necesidad de usar arena o tierra, lo que aumenta los costos materiales del uso de la tecnología.

El propósito del método propuesto es aumentar la eficiencia del proceso de recuperación de tierras contaminadas por petróleo, así como la eliminación de desechos de la industria del petróleo y el gas.

Los residuos de la industria del petróleo y el gas se refieren al material utilizado en la fracturación hidráulica. Este material tiene forma redonda en forma de bolas con una densidad superior a 10 3 kg/m 3 .

El material más aceptable es el apuntalante gastado, que se puede presentar tanto como material de aluminosilicato como de silicato. Parte del apuntalante después de la fracturación hidráulica se expulsa a la superficie y forma desechos, que se almacenan en la superficie de las plataformas de los pozos.

El método propuesto de recuperación de terrenos contaminados por hidrocarburos es que se toman bolas con una densidad de más de 10 3 kg/m 3 y utilizando equipos conocidos aplicados a la superficie de terrenos contaminados por hidrocarburos.

Las bolas empujan a través de la película de aceite, formando muchos agujeros, lo que asegura el flujo de aire y humedad hacia el suelo, lo que acelera la reproducción de microorganismos nativos. Como resultado, la contaminación por petróleo se degrada y las tierras alteradas se restauran.

Un método para la recuperación de terrenos contaminados por hidrocarburos, que consiste en que el material se aplica sobre la superficie de terrenos contaminados por hidrocarburos, caracterizado porque el apuntalante utilizado en forma de bolas con una densidad de más de 10 3 kg/ m 3 se utiliza como material, que empuja a través del suelo contaminado con petróleo.

Patentes similares:

La invención se relaciona con el campo de la protección del medio ambiente y se refiere a los adsorbentes utilizados para limpiar el suelo y las masas de agua de diversos contaminantes químicos, en particular, petróleo y productos derivados del petróleo.

La invención se relaciona con la biotecnología y está destinada a llevar a cabo medidas de biorremediación para eliminar contaminantes de naturaleza hidrocarbonada, principalmente de petróleo y combustibles y lubricantes.

La invención se refiere a la agricultura y, en particular, a la recuperación biológica de terrenos contaminados con residuos de producción química. .

La invención se relaciona con el campo de la protección ambiental y puede ser utilizada en emergencias asociadas a derrames de combustible para cohetes: dimetilhidracina asimétrica (UDMH), así como en la limpieza de suelos y suelos en los lugares donde caen las etapas de separación de los vehículos de lanzamiento.

La invención se relaciona con la industria del petróleo y la ecología y puede usarse para la limpieza y el recultivo de suelos a partir de petróleo y productos derivados del petróleo para tierras agrícolas e industriales en el extremo norte utilizando plantas.

Zubaidullin A.A.

Como se sabe, la mayoría de las tierras contaminadas con petróleo en la región de Nizhnevartovsk son pantanos elevados de esfagno con una gruesa capa de depósitos de turba. Y es en estas tierras donde el uso de tecnologías de recuperación tradicionales y medios técnicos convencionales, como muestra la práctica moderna, no solo no produce resultados positivos, sino que en algunos casos incluso ayuda a ralentizar los procesos naturales de autocuración que han comenzado. .

En primer lugar, esto se debe a la subestimación de las características naturales de estos biotopos: su alto contenido de agua, la débil capacidad de carga de la superficie y, lo que es más importante, la peculiaridad del suelo y el complejo vegetal, que juntos crean importantes dificultades para la aplicación de esquemas estándar para la recuperación de tierras contaminadas con petróleo.

Aclaremos que la palabra "recuperación" aquí significa toda la gama de trabajos realizados en el territorio perturbado e incluye: la recolección y neutralización de materia orgánica oleosa, la restauración de la fertilidad del suelo y la creación de una cubierta vegetal estable. La siguiente razón más común de resultados negativos en la recuperación de todas las áreas contaminadas por hidrocarburos sin excepción, incluidas aquellas ubicadas en ciénagas elevadas, es ignorar (por ignorancia, por razones mercantiles y de otro tipo) la acción escalonada de los mecanismos naturales de descomposición del petróleo en La superficie de la tierra. Para nuestra región, existen tres etapas principales de la destrucción natural del petróleo en la superficie terrestre (Figura 1):

Etapa I - dura un promedio de 1,5 años. Aquí prevalecen los procesos fisicoquímicos, que incluyen la penetración profunda del petróleo en el suelo, la evaporación de fracciones ligeras, la lixiviación, la oxidación por el oxígeno atmosférico y la descomposición fotoquímica de los hidrocarburos del petróleo. La concentración de aceite en el suelo durante este período se reduce en un 40-50%.

Etapa II: dura 3-4 años después del final de la primera. Aquí, la descomposición del aceite ocurre bajo la influencia de los microorganismos oxidantes de hidrocarburos del suelo, cuyo número aumenta 25 veces. Hay una destrucción de las fracciones metano-nafténicas, que son los componentes más tóxicos del petróleo para las plantas y los animales del suelo.

Etapa III: comienza 4,5-5 años después del derrame de petróleo y dura hasta su destrucción completa. La etapa se caracteriza por la descomposición microbiológica del resto de la parte menos tóxica de los hidrocarburos y los componentes resinosos-asfalténicos, que forman costras duras continuas sobre la superficie contaminada, las denominadas kira. De hecho, ya al comienzo de la etapa, es posible renovar algunas especies de plantas que son resistentes al aumento del contenido de aceite en el suelo. Pero su aparición es impedida por los kirs, que no permiten que el aire penetre en la capa de raíces de la turba, lo que provoca una especie de asfixia de las plantas y los animales del suelo. Desde un punto de vista químico, el proceso de destrucción natural del aceite termina por completo en al menos 25 años, sin embargo, las propiedades tóxicas del aceite desaparecen después de 10-12 años, los productos de su descomposición se incluyen parcialmente en el humus del suelo, se disuelven parcialmente y eliminado del perfil del suelo.

Investigación propia realizada en la temporada de verano de 1996. en el territorio del campo petrolífero de Vatinskoye (JSC Slavneft-Megioneftegaz), confirmó la presencia de etapas de degradación natural del petróleo en las áreas contaminadas de las turberas elevadas. Las observaciones se llevaron a cabo en tres sitios del mismo tipo, que representan la biocenosis de una turbera elevada de crestas huecas, que estuvieron sujetas a la contaminación por petróleo en diferentes momentos: un derrame relativamente reciente en 1994, uno antiguo en 1989. y viejo - 1985. El momento de los accidentes se seleccionó teniendo en cuenta las etapas ya indicadas de destrucción fisicoquímica y microbiológica de los hidrocarburos de petróleo y las etapas asociadas de auto-recuperación de las fitocenosis perturbadas. Sin embargo, la duración de cada uno de ellos, como lo muestra un estudio de campo, en las condiciones de las turberas elevadas supera las dadas (aplicadas a áreas drenadas) en 1,5 a 2 veces, lo que se debe a las características específicas de los suelos de las turberas. (temperaturas bajas del subsuelo, falta de oxígeno y minerales).

Solo teniendo en cuenta todo lo anterior, podemos construir correctamente el curso del proceso de recuperación, activando y utilizando de manera óptima todos los mecanismos naturales de autolimpieza existentes, y obtener un efecto ambiental y económico significativo, si este término es apropiado en este caso. Este efecto se logra a través de dos indicadores:

Una reducción significativa en el período de limpieza y restauración de áreas perturbadas a sus estados originales;

Reducir los costos totales de materiales para la recuperación.

Ahora directamente sobre los errores más típicos que se cometen al realizar trabajos de recuperación en áreas de pantanos contaminados con petróleo. Muy a menudo puede ver cómo se aplican las siguientes medidas durante la limpieza de derrames de petróleo fresco en los primeros dos años:

1) relleno de áreas contaminadas con arena y turba,

2) arado o aflojamiento de la superficie con implementos agrícolas (rastros, arados, etc.) y orugas de vehículos todo terreno,

3) introducción de microorganismos oxidantes del aceite.

Desafortunadamente, cada una de estas actividades es en realidad una pérdida de esfuerzo y dinero desde el punto de vista ambiental. Además, en la mayoría de los casos, la naturaleza sufre una especie de "flaco favor", como resultado de lo cual se inflige mucho más daño a los ecosistemas de las marismas que directamente del derrame de petróleo en sí.

Por lo tanto, la implementación de las dos primeras medidas solo conduce a un ennoblecimiento temporal del feo paisaje y al logro de concentraciones aceptables de petróleo en la capa de suelo "superior" (importada o invertida subyacente) de acuerdo con los requisitos de la inspección ambiental. De hecho, el petróleo se entierra y conserva en las capas de turba regadas subyacentes, donde se observan bajas temperaturas y falta de oxígeno libre. Por ejemplo, cuando se mueve sobre la superficie contaminada con petróleo del pantano, pantanos pesados ​​​​de orugas del tipo GPL, Vityaz, etc., el petróleo es empujado y enterrado en el depósito de turba a una profundidad de hasta 50 cm. distribución natural de petróleo sobre la superficie, un promedio de 5-10 centímetros de capa de depósitos de turba. Todo esto elimina el aceite residual durante varios años por la acción de los mecanismos fisicoquímicos naturales de descomposición (oxígeno atmosférico y luz solar) y, por lo tanto, el curso general de restauración de un suelo estable y una cubierta vegetal se ralentiza significativamente. Al mismo tiempo, la cubierta vegetal existente también es completamente destruida (rellenada o arrancada por las orugas), que podría conservarse en elevaciones y montículos separados y ser fuente de asentamiento de vegetación en terrenos contaminados en años posteriores.

Inapropiado en esta etapa es el uso de microorganismos oxidantes del aceite (preparados bacterianos), ya que la mayoría de ellos mueren debido a la toxicidad aguda del aceite recién derramado. Además, las fracciones más ligeras de petróleo (una especie de "crema") participan principalmente en los procesos de biodegradación, que colapsarían rápidamente bajo la influencia del oxígeno atmosférico y la luz solar.

Por lo tanto, es recomendable acelerar los procesos naturales de destrucción de los hidrocarburos residuales y, por lo tanto, reducir el tiempo requerido para restaurar la cubierta vegetal original solo después de que hayan transcurrido un año y medio a dos años desde el accidente (en las etapas II y III).

Sin embargo, esto no significa que los derrames recientes no deban ser tratados. Es solo que aquí todos los esfuerzos deben dirigirse a la localización confiable de un derrame de petróleo dentro del área mínima posible y la recolección de la máxima cantidad de petróleo posible. Los modernos medios técnicos permiten recoger hasta el 70 % y, en condiciones naturales favorables, hasta el 90 % de los hidrocarburos vertidos.

En los pantanos, la localización del derrame generalmente se lleva a cabo mediante la creación de un poderoso terraplén de turba a lo largo del perímetro del derrame (se utilizan pantanos tipo KART), o mediante el arranque de zanjas y surcos de guía hacia un pozo receptor común, o mediante la instalación de barreras móviles (el este último, por desgracia, no se practica). El petróleo se recolecta utilizando equipos de bombeo convencionales y skimmers de petróleo especializados. Eficaz en pantanos y en el uso de bombas de vacío de mochila, tanto nacionales como importadas, para recolectar petróleo de huecos entre montículos y otros lugares de difícil acceso. La condición principal debe ser el mínimo movimiento de equipos y personas sobre la superficie recuperada, especialmente sobre las áreas preservadas de vegetación viva.

El método más aceptable para la recolección completa de aceite residual, según nuestra propia experiencia de tal trabajo, es el método de lavado forzado del suelo y la vegetación del aceite con agua. Esto se logra ya sea mediante la inundación completa del área contaminada por un período corto, o mediante la aspersión periódica con sistemas de riego (bombas de motor, camiones de bomberos forestales). La eficiencia del trabajo en el lavado de aceite del sitio aumenta significativamente el uso de tensioactivos permitidos.

Con pequeños volúmenes de petróleo derramado, una medida eficaz es el uso de adsorbentes, en particular mantas de turba (la capacidad de retención de 1 m2, dependiendo de la tecnología de fabricación, es de 10 a 40 kg de petróleo con 12-15 veces de uso) . Tales mantas son convenientes para un despliegue rápido en derrames recientes y, lo que es más importante, son convenientes para su posterior recolección para su eliminación, a diferencia de los tipos de adsorbentes sueltos. Por cierto, existen tecnologías domésticas simples para la producción en masa de este tipo de alfombras localmente. El mineral natural, la vermiculita, también tiene propiedades de sorción únicas, de las cuales hay reservas importantes disponibles en nuestros Trans-Urales montañosos.

2.3 Bioindicación del suelo y métodos de bioensayo

El biodiagnóstico de cambios antropogénicos se refiere a métodos de análisis expresos y, además, proporciona una evaluación integral del estado ecológico del suelo. Hay muchos indicadores biológicos mediante los cuales se evalúa el estado de los suelos. Los más importantes son los indicadores integrales de la actividad biológica: toxicidad, "respiración", la cantidad de aminoácidos y proteínas libres. La intensidad de la respiración del suelo es un valor extremadamente variable y depende de un gran número de factores (régimen de temperatura, humedad, estado de fitocenosis, etc.). Para evaluar el impacto ambiental de la contaminación, es necesario comparar los datos obtenidos en diferentes sitios en las condiciones más similares. Otros indicadores también son informativos, por ejemplo, la actividad enzimática.

La entrada de petróleo y productos derivados del petróleo en el suelo provoca un cambio en la actividad de las principales enzimas del suelo, lo que afecta el intercambio de nitrógeno, fósforo, carbono y azufre (Kireeva, Novoselova et al., 2001). Los cambios persistentes en la actividad de algunas enzimas del suelo se pueden utilizar como indicadores de diagnóstico de la contaminación por hidrocarburos en los suelos. Un grupo conveniente de enzimas para este propósito se unen bajo el nombre general de ureasas del suelo. En primer lugar, se ven menos afectados por otros factores ambientales y, en segundo lugar, existe una clara dependencia de su actividad del grado de contaminación del suelo (Kireeva, Vodopyanov et al., 2001).

El uso de microorganismos para evaluar la toxicidad integral del suelo y la creación a partir de ellos de un sistema complejo de bioensayos sensibles, confiables y económicos es un área de investigación prometedora. Muchos grupos fisiológicos de microorganismos del suelo son sensibles a los hidrocarburos del petróleo.

El número total de microorganismos, por regla general, refleja con bastante claridad la actividad microbiológica del suelo, la tasa de descomposición de la materia orgánica y el ciclo de los elementos minerales. Con base en este indicador, se puede juzgar no solo el grado de contaminación del suelo con petróleo, sino también su potencial de recuperación, así como los procesos de descomposición del petróleo en condiciones naturales y durante la recuperación de suelos contaminados (Kireeva, 1995).

La contaminación por petróleo también puede contribuir a la acumulación en el suelo de hongos microscópicos que causan enfermedades de las plantas y fitotoxinas (Kireeva, Kuzyakhmetov et al., 2003). Esta última circunstancia juega un papel importante en el desarrollo de medidas para la fitomejoración de terrenos contaminados por hidrocarburos.

El efecto directo del petróleo sobre la cubierta vegetal es que el crecimiento de las plantas se ralentiza, se alteran las funciones de fotosíntesis y respiración, se observan diversas alteraciones morfológicas, se afectan gravemente el sistema radicular, las hojas, los tallos y los órganos reproductores. La información operativa sobre la fitotoxicidad del suelo contaminado se puede obtener utilizando semillas de plantas y plántulas como objetos de prueba. Por conveniencia de establecer pruebas de toxicidad, las semillas se seleccionan de acuerdo con el tamaño y la velocidad de su germinación. A menudo se utilizan las semillas de rábano, berro, maíz, cereales. Como función de prueba, actúan indicadores de germinación de semillas, tasa de germinación y tiempo de emergencia, tasa de elongación de plántulas, la última de las cuales se considera la más sensible.

En los ecosistemas naturales, los invertebrados del suelo se utilizan ampliamente para el seguimiento a nivel de complejo de especies (Trublaevich y Semenova, 1997).

Se puede usar un conjunto de objetos de prueba de semillas de plantas, microorganismos, invertebrados del suelo y enzimas tanto en su totalidad como en parte, según el propósito de la investigación y el grado de contaminación del suelo por petróleo. Si las muestras con colémbolos del suelo y actividad enzimática dan una buena característica cuantitativa de la toxicidad del suelo en un grado bajo y moderado de contaminación del suelo, entonces las pruebas microbiológicas son convenientes para describir el estado de los suelos altamente tóxicos y muy contaminados (Kireeva, 1995).

3. Métodos para restaurar ecosistemas de suelos contaminados con petróleo

La contaminación por petróleo se diferencia de muchos otros impactos antropogénicos en que no genera una carga gradual, sino, por regla general, una "volea" en el medio ambiente, lo que provoca una respuesta rápida. Al evaluar las consecuencias de dicha contaminación, no siempre es posible decir si el ecosistema volverá a un estado sostenible o se degradará de manera irreversible. En todas las actividades relacionadas con la eliminación de las consecuencias de la contaminación, con la restauración de terrenos perturbados, es necesario partir del principio fundamental: no causar más daño al ecosistema que el ya causado por la contaminación. La esencia de la restauración de ecosistemas contaminados es la máxima movilización de los recursos internos del ecosistema para restaurar sus funciones originales. La auto-recuperación y la recuperación son un proceso biogeoquímico inseparable.

La autopurificación natural de objetos naturales de la contaminación por petróleo es un proceso largo, especialmente en Siberia. donde la temperatura se mantiene baja durante mucho tiempo. En este sentido, el desarrollo de métodos para limpiar el suelo de la contaminación por hidrocarburos de petróleo es una de las tareas más importantes para resolver el problema de reducir el impacto antropogénico en el medio ambiente.

Clasificación de métodos para la recuperación de suelos contaminados con petróleo y productos derivados del petróleo

La recuperación de tierras es un conjunto de medidas destinadas a restaurar la productividad y el valor económico de las tierras perturbadas y contaminadas. La tarea de recuperación es reducir el contenido de productos derivados del petróleo y otras sustancias tóxicas con ellos a un nivel seguro, para restaurar la productividad de la tierra perdida como resultado de la contaminación (Reimers, 1990). En la actualidad, se han desarrollado una serie de métodos para eliminar la contaminación del suelo por hidrocarburos, incluidos métodos mecánicos, fisicoquímicos y biológicos (Cuadro 3.1).

Tabla 3.1 - Métodos para la eliminación de la contaminación por hidrocarburos del suelo (Kolesnichenko, 2004).

	Métodos de liquidación	Características de la aplicación
Mecánico	Descontaminación de la contaminación, bombeo de aceite en tanques	Medidas primarias en caso de grandes derrames en presencia de equipos y tanques apropiados (no se resuelve el problema de limpiar el suelo cuando el aceite se filtra al suelo)
	Reemplazo de suelo	Llevar el suelo a un vertedero para su descomposición natural
Físico-químico	Incendio	Una medida de emergencia en caso de amenaza de penetración de petróleo en las fuentes de agua. Dependiendo del tipo de aceite y producto derivado del aceite, se destruye del 50 al 70% del derrame, el resto se filtra en el suelo. Debido a una temperatura insuficientemente alta, los productos de sublimación y oxidación incompleta del aceite ingresan a la atmósfera; la tierra después de la quema debe llevarse a un vertedero
	Prevención de fuego	Cuando se derramen productos inflamables en talleres, zonas residenciales, carreteras, donde la ignición es más peligrosa que la contaminación del suelo; aísle el derrame desde arriba con espumas contra incendios o duerma con absorbentes
	Lavado del suelo	Se realiza en bidones de lavado mediante tensoactivos, las aguas de lavado se sedimentan en balsas o depósitos impermeabilizados, donde posteriormente son separadas y depuradas
	Drenaje del suelo	Un tipo de lavado de suelo in situ utilizando sistemas de drenaje; se puede combinar con el uso de bacterias degradadoras de aceite
	Extraccion solvente	Suele llevarse a cabo en tambores de lavado con disolventes volátiles, seguido de un arrastre con vapor de sus residuos.
		Los derrames sobre una superficie relativamente dura (asfalto, hormigón, tierra compactada) se cubren con adsorbentes para absorber el producto petrolífero y reducir el riesgo de incendio en caso de derrame de productos inflamables.
	Desorción térmica	Raramente llevado a cabo en presencia del equipo apropiado, le permite obtener productos útiles hasta fracciones de aceite negro.
Biológico	Biorremediación	Se utilizan microorganismos destructores de aceite. Es necesario arar el cultivo en el suelo. Fertilización periódica con soluciones de fertilizantes, limitando la profundidad de procesamiento, la temperatura del suelo (por encima de 15ºС), el proceso lleva 2-3 temporadas
	fitorremediación	La eliminación de residuos de aceite mediante la siembra de pastos resistentes al aceite (trébol rastrero, acedera, juncia, etc.), que activan la microflora del suelo, es la etapa final en la recuperación de suelos contaminados.

Hasta hace poco tiempo, el método más común y económico para eliminar la contaminación por hidrocarburos era la quema simple. Este método es ineficiente y dañino por dos razones: 1) la quema es posible si el aceite se encuentra en la superficie en una capa gruesa o se acumula en tanques de almacenamiento, el suelo o el suelo impregnado con él no se quemará; 2) en lugar de productos de petróleo quemados, la productividad del suelo, por regla general, no se restaura, y entre los productos de combustión que permanecen en el lugar o se dispersan en el medio ambiente, aparecen muchas sustancias tóxicas, en particular cancerígenas (Gritsenko, Akopova, 1997).

La purificación de suelos y suelos en instalaciones especiales por pirólisis o extracción de vapor es costosa e ineficaz para grandes volúmenes de suelo. Se requieren grandes movimientos de tierra, como resultado de lo cual se altera el paisaje natural, y después del tratamiento térmico, los hidrocarburos aromáticos policíclicos recién formados, una fuente de peligro cancerígeno, pueden permanecer en el suelo limpio (Pikovsky, 1993).

La puesta a tierra ralentiza los procesos de descomposición de los hidrocarburos del petróleo, conduce a la formación de flujos intrasuelo de petróleo, fluidos del yacimiento y contaminación de las aguas subterráneas. El almacenamiento de suelo contaminado crea focos de contaminación secundaria.

La eliminación de alta calidad de los contaminantes del petróleo a altos niveles de contaminación a menudo no está completa sin el uso de varios tipos de adsorbentes. Entre las posibles materias primas para la producción de adsorbentes, las más atractivas son las materias primas orgánicas naturales y los productos de desecho de origen vegetal. Dichas materias primas incluyen turba, sapropels, desechos de procesamiento de cultivos, etc. Sobre la base de tales materias primas, por ejemplo, se han desarrollado absorbentes como Sorbest, RS, Lessorb, etc. (Kolesnichenko, 2004).

Existe una tecnología para limpiar suelos y aguas subterráneas lavándolos con surfactantes. Este método puede eliminar hasta el 86% del aceite y los derivados del petróleo. Es poco recomendable su uso a gran escala, ya que los propios tensioactivos contaminan el medio ambiente y habrá un problema de su recogida y eliminación (Pikovsky, 1993).

Los métodos de recuperación utilizados en la práctica nacional y extranjera se pueden dividir en cuatro grupos: físicos, fisicoquímicos, químicos y biológicos.

Los métodos físicos incluyen la remoción mecánica de capas de suelo bituminoso y contaminado con petróleo que contienen más del 5% de carbono de productos derivados del petróleo (Yakubov, 1989), recolección de productos derivados del petróleo de la superficie usando una bomba hidráulica (Hinchel et al., 1988), mezcla de productos contaminados suelos con suelo limpio para reducir el contenido de aceite y productos derivados del petróleo (Abduev y Askerov, 1979; Akhmedov et al., 1988; Ismailov y Pikovsky, 1988).

Varios autores proponen airear intensamente los suelos contaminados con petróleo usando arado profundo, aflojamiento, arado y rastra (Samosova et al., 1979; Anderson y Propadushchaya, 1979; Askerov, 1982; Oborin et al., 1988).

Balch Thomas (1993) sugiere una recolección intensiva de suelo contaminado en pilas cubiertas de 4 a 5 m de alto y hasta 40 m de ancho, en cuya base hay una red de tuberías perforadas para el suministro de aire caliente. Como resultado de la difusión, el aire calentado captura hidrocarburos y compuestos orgánicos volátiles.

Hasler Anders (1989) considera el uso de métodos de limpieza calentando el suelo a una temperatura de 700°C o usando un chorro de agua a alta presión. Heimhard Hans-lürgen (1987) sugiere utilizar un chorro de agua/aire a alta presión. Weston Roy F. (1998), Matig J., Trbenbach G. (1991), Joseph E. Musul (1993) utilizan la tecnología de calentamiento del suelo, mientras que la humedad y la materia orgánica se evaporan. Jorgenson Torre M., Krizan Larry Wet. Alabama. (1991) desarrollaron una tecnología paso a paso para limpiar tierras contaminadas con petróleo en Alaska. Antes de congelar el suelo, el aceite se eliminaba mecánicamente y por lavado, en el verano del año siguiente se fertilizaba el suelo, se aireaba, se creaba cierta humedad, lo que contribuía a condiciones favorables para la descomposición del aceite. Como resultado de estas medidas, el contenido de hidrocarburos del petróleo disminuyó en un 94% con respecto al inicial.

Los métodos físicos y químicos implican el uso de tensioactivos especialmente seleccionados (dispersantes, demulsificantes, etc.) sustancias auxiliares que afectan el cambio en el estado y la estructura coloidal-dispersa de partículas suspendidas en las fases de aceite y agua.

Para limpiar grandes áreas contaminadas con compuestos tecnogénicos nocivos, se propone el uso generalizado de absorbentes naturales de origen orgánico (turba, musgo, tierra negra, carbón), arcillas y materiales arcillosos con una alta capacidad de absorción en relación con los contaminantes.

Hasler Anders (1989) sugiere quemar suelos contaminados con la adición simultánea de aglutinantes, después del tratamiento térmico, el conglomerado resultante se usa como material de construcción, y Rez D.H. (1993) utiliza cemento Portland para neutralizar hidrocarburos líquidos y sólidos, mientras se aísla el hidrocarburo del contacto con el medio ambiente.

Punt y otros (1991) proponen la extracción de productos derivados del petróleo que contaminan el suelo con una fracción destilada de condensado natural y hexano, mientras que Bulman y otros (1993) y Greiner D (1994) sugieren la saturación química de oxígeno del suelo para restaurar su estado biológico. actividad. Hinchel RE, Downey DC et al (1998) mostraron la posibilidad de utilizar inyección de agua enriquecida con oxígeno o que contiene peróxido de hidrógeno.

Los fertilizantes minerales y orgánicos juegan un papel importante en la aceleración de la descomposición del petróleo y los derivados del petróleo en el suelo (Samosova et al., 1979; Demidenko et al., 1983; Abzalov et al., 1988; Gainutdinov et al., 1988; Tishkina, 1990).

El uso de fertilizantes nitrogenados es especialmente importante, porque. en el suelo con contaminación por petróleo, se introduce una gran cantidad de C, lo que cambia drásticamente la relación C:N. Para el desarrollo normal de los microorganismos se requieren 10 partes de carbono por 1 parte de nitrógeno, hasta 400 - 420 en los sucios (Odu, 1978).

Método biológico - es el método más eficaz y ecológico de recultivo de suelos no contaminados. Incluyen el uso de biopreparados y bioestimulantes para la degradación del petróleo y sus derivados.

En la descomposición del petróleo en el suelo, la principal y decisiva importancia es la actividad funcional del complejo de microorganismos del suelo, que aseguran la completa mineralización del petróleo y sus derivados a dióxido de carbono y agua. La principal contribución a este proceso la realizan los microorganismos que son capaces de utilizar los hidrocarburos como única fuente de materia orgánica y energía. El tipo de suelo, su composición mineral y orgánica, la humedad, la aireación, la temperatura también afectan la tasa de degradación de los hidrocarburos del petróleo. Basado en la capacidad de los microorganismos para utilizar los hidrocarburos del petróleo y otros xenobióticos, se propone un método para la biocorrección de la contaminación, que incluye los siguientes enfoques:

• 1) activación de la capacidad degradante de la microflora, naturalmente contenida en el suelo contaminado, mediante la introducción de elementos biogénicos, sustratos cometabolizables, oxígeno - bioestimulación;
• 2) introducción en el suelo contaminado de microorganismos especializados, previamente aislados de varias fuentes contaminadas o modificados genéticamente - biosuplementación.

Con la ayuda de un método biológico basado en el uso de cepas naturales de microorganismos, dentro de los 3 años posteriores a la recuperación, es posible restaurar completamente la fertilidad de los suelos contaminados con petróleo a un nivel de contaminación que no exceda el 10-15% del petróleo crudo a masa de suelo En el caso de concentraciones más altas de contaminantes, es recomendable combinar la biorremediación con métodos de tratamiento físicos y físico-químicos.

La diversidad de especies de bacterias oxidantes de aceite es grande. Sobre la base de cepas de varias bacterias y sus asociaciones, se han creado preparaciones biológicas muy efectivas: Rodotrin, Ecoil, Putidoil, etc.

Los métodos fisicoquímicos y químicos discutidos a continuación también simulan hasta cierto punto. Diversos aditivos alimentarios y tensioactivos (surfactantes), residuos de producción de levadura, harina de pescado, suero de leche, residuos vegetales proteicos y vitamínicos, lodos activados, nitrógeno, fósforo y potasio de fertilizantes minerales, estiércol tradicional e incluso, como han demostrado los estudios, también sirven como bioestimulantes.EN EL. Kireeva, efluentes líquidos de complejos ganaderos y otras aguas residuales que se desechan en campos de riego agrícola.

Se conoce el papel de las lombrices de tierra en la descomposición del petróleo. Kibardin y otros (1989) demostraron que las lombrices de tierra ingieren aceite en el suelo y lo ponen a disposición de los microorganismos.

La siembra de alfalfa y otras leguminosas, gramíneas con un sistema radicular ramificado en suelos contaminados con petróleo, acelera la descomposición de los hidrocarburos (Aliev et al., 1977; Gudin y Syratt, 1975; Lee Eusiand, 1993). El impacto positivo de los cultivos de plantas agrícolas, y en particular de las gramíneas perennes, se explica por el hecho de que, con su sistema radicular desarrollado, ayudan a mejorar el régimen gas-aire del suelo contaminado, enriquecen el suelo con nitrógeno y compuestos biológicamente activos liberados por el sistema de raíces en el suelo durante la vida de las plantas. Todo esto estimula el crecimiento de microorganismos y, en consecuencia, acelera la descomposición del aceite y sus derivados. En este sentido, no se puede ignorar la capacidad de las propias plantas para descomponer varias clases de hidrocarburos de petróleo (Ugrekhelidze, 1976) o adsorberlos (Cunningham Scott et al., 1995).