УДК 637.525

А.К. Хаймулдинова¹, И.Б. Фахрудинова², М.М. Кизатов³

¹кандидат технических наук, ²кандидат биологических наук, ³магистрант

Кокшетауский государственный университет им. Ш.Уалиханова,

Экологически безопасные и экономически обоснованные методы очистки загрязненных почв

Түйінді сөздер: электрофлотация, электрокоагуляция, физическалық, химиялық және биологиялық әдістер, цианид, хлорорганика, мұнай, биопрепарат Альбит, электроосмос және электрофорез

Ключевые слова: электрофлотация, электрокоагуляция, физические, химические и биологические методы, цианиды, хлорорганика, нефти, биопрепарат Альбит, электроосмоса и электрофореза

Keywords: electroflotation, electrocoagulation, physical, chemical and biological methods, cyanide, organic chlorine, petroleum, biologics Alba, electroosmosis and electrophoresis

В недрах Казахстана сосредоточены богатейшие запасы разнообразных полезных ископаемых. Однако, до настоящего времени природные ресурсы используются расточительно, наблюдается бесхозяйственное отношение к природе. Следует отметить, что вовлечение невозобновляемых сырьевых ресурсов в народнохозяйственный оборот неизбежно связано с интенсивным загрязнением окружающей среды, что приводит к нарушению экологического равновесия и тем самым наносит огромный экономический ущерб.

В государственных документах о коренной перестройке в области охраны природы признана неотложность решения вопросов рационального недропользования как условие успешного социально-экономического развития страны. В интересах настоящего и будущего поколений необходимы комплексные меры для охраны и научно обоснованного рационального использования земли, её недр, водных ресурсов, растительного и животного мира, для сохранения чистоты воздуха и воды, обеспечения воспроизводства природных богатств и улучшения окружающей человека среды.

Успешное решение задач, направленных на ресурсосбережение и охрану окружающей среды в рыночных условиях хозяйствования, предполагает совершенствование механизма природопользования. В качестве важнейшего средства достижения этой цели является создание эффективной системы управления экономическими и экологическими процессами.

Например, в результате загрязнения почв утрачивается сельскохозяйственное значение угодий. В связи с этим необходимо разрабатывать новые и использовать экологически безопасные и экономически обоснованные методы, направленные на интенсификацию процессов очистки почв.

В настоящее время широко используются физические, химические и биологические методы очистки загрязненных почв.

Широкое использование получили физические методы, основанные на использовании электрического тока. Это технологии электрохимической и электрокинетической очистки загрязненных почв.

Технологии, основанные на электрохимических методах используются для очистки почвы от хлорированных углеводородов, фенолов и нефтепродуктов и обеззараживания грунта и почвы. При пропускании электрического тока через грунты происходит электролиз воды в поровом пространстве, электрофлотация, электрокоагуляция и электрохимическое окисление. Экономическая эффективность окисления фенола - 70-92%. Экономическая эффективность обеззараживания - 95-99%.  Расход электроэнергии и стоимость очистки составляют соответственно 32-160 кВт·ч/куб.м почвы и 86-260 $ кВт·ч/куб.м почвы.

Электрохимическая технология японской фирмы "ОБАЯСИ" обеспечивает высокую степень очистки от токсичных органических веществ до 25 наименований. Для очистки участка площадью 15 кв. м требуется обработка постоянным током напряжением 50 В с общим расходом электроэнергии 5 кВт. Для удаления 90% кадмия, цианидов, свинца, хрома, ртути и мышьяка требуется три месяца.

Электрокинетические технологии применяют для очистки глинистых и суглинистых почв и грунтов при полной или неполной водонасыщенности от тяжелых металлов, цианидов, хлорорганики, нефти и нефтепродуктов. Основную роль здесь играют процессы электроосмоса и электрофореза. Преимуществом электрокинетической технологии является высокая степень контроля и управления процессом очистки. Исходные концентрации экотоксикантов могут быть снижены с 10-50 мг/кг до 1-10 мг/кг, что вполне укладывается в существующие нормы.

Параметры электрокинетического процесса: напряжение на электродах 4-200 В, напряженность поля 20-200 В/м, плотность тока 0.5-5.0 А/кв.м, расстояние между электродами 2-10 м, глубина их заложения - 2-5,0 м. Эффективность очистки - 80-99%. Добиться высокой очистки без применения химреагентов или растворов ПАВ невозможно. Применение специальных химических агентов снижает затраты электроэнергии и времени на очистку. Стоимость очистки грунтов составляет от 120 до 170 долл. США за 1 куб.м.

Очистка почв методом промывки осуществляется с использованием различных растворов. Загрязненные нефтью почвы промывают растворами ПАВ, в качестве которых применяют ОП-10 или оксиэтилированные жирные кислоты (ОЖК). При использовании 0,02% раствора ОП-10 соотношение грунт: раствор равно 1:16, степень очистки – 99,2%. При очистке дерновокарбонатных почв от нефтепродуктов раствором ОП-10 концентрацией 0.02% при соотношении грунт: раствор 1:30 степень извлечения составляет 93,5%. После очистки грунт или почва возвращаются и используются для рекультивации земель. Проблемой является большое количество полученной в процессе очистки воды, загрязненной нефтепродуктами и СПАВ, которую можно очистить на стационарных очистных сооружениях.

Для промывки используются также растворы, с высоким окислительным потенциалом (активный кислород, щелочная среда, активный хлор) с последующим сбором, очисткой дренажных стоков в электрохимическом комплексе. Для обезвреживания грунтов требуется от 12 до 48 месяцев. Нефтепродукты при этом частично вытесняются и извлекаются на очистных сооружениях.

Метод очистки загрязненных почв фито экстракцией заключается в выращивании на загрязненных почвах растений. Наиболее эффективен этот метод для очистки почв от никеля, цинка и меди. Загрязняющие вещества аккумулируются в корневой системе и в надземной части растений. Для достижения гигиенических нормативов концентраций вредных веществ в почве необходимо несколько циклов роста культур.

Эффективен биологический метод очистки почв, который заключается в направленной активизации почвенной микрофлоры, внесении микробных препаратов, разлагающих нефть, а также фиторемедиации — снижении загрязнения почвы, основанного на стимуляции естественного почвенного сообщества нефтеокисляющих микроорганизмов в результате их тесного взаимодействия с толерантными к нефти растениями.

Фиторемедиация позволяет активно рекультивировать большие территории с относительно низкой, по сравнению с другими технологиями, стоимостью работ при слабом негативном воздействии на окружающую среду. Время восстановления земель сокращается в 3-4 раза.

Биопрепараты стимулируют местный почвенный биоценоз и создают благоприятные условия для перехода нефтяных углеводородов в трудноокисляемое состояние. Образуются органические соединения гумусоподобного характера, положительно влияющие на почвенное плодородие. Рассматривается целый ряд биопрепаратов, на основе активно разлагающих нефть микроорганизмов бактерий родов Rhodococcus, Bacillus, Arthrobacter, Acinetobacter, Azoto-bacter, Alkaligenes, нитевидных актиномицетов Streptomyces, грибов Aspergillus и Penicillium и др.

Разложение нефти в почве обусловлено не только непосредственным действием живых микроорганизмов, входящих в состав биопрепаратов, но и способностью последних влиять на аборигенное микробное сообщество почвы, повышая его способность утилизировать нефть. К таким препаратам относится Альбит, содержащий естественный природный микробный полимер полибета-гидроксимасляную кислоту из почвенных бактерий Bacillus megaterium и Pseudomonas aureofaciens, набор макро- и микроэлементов, хвойный экстракт и другие компоненты. Он стимулирует местный почвенный биоценоз и создает благоприятные условия для перехода нефтяных углеводородов в трудноокисляемое состояние. Образуются органические соединения гумусоподобного характера, положительно влияющие на плодородие почв.

Биопрепарат Альбит способен значительно снижать нефтяное загрязнение почв. Скорость разложения нефти в почве под действием Альбита увеличивается в среднем в 1,67-3,15 раза. В производственных опытах продемонстрировано, что Альбит совместно с высевом нефтетолерантных трав за один вегетационный сезон снижает нефтяное загрязнение почвы в 1,5-10,0 раза.

Spisok literatury

1.Zlotnikov A.K. Biopreparat Al'bit dlia povysheniia urozhaia i zashchity sel'skokhoziaistvennykh kul'tur – Podol'sk, PFOP, 2006

2.Nazarov A.V., Ilarionov S.A. Potentsial ispol'zovaniia mikrobno-rastitel'nogo vzaimodeistviia dlia bioremediatsii //Biotekhnologiia 2005, №5

Түйіндеме

Жұмыста ауыл шаруашылық алқаптарындағы ластанған жерлердің эколого-экономиялық негіздемесі қаралады. Осының салдарынан топрақтарды тазалау үрдістерінде жаңа экологиялық қауіпсіздікті пайдалану және экономикалық негіздеме әдістерін қолдану жетілдірілген. Қазіргі кездерде топырақтарды ластанудан тазалауда физикалық, химиялық және биологиялық әдістер қолданылады.

Өте кенінен орын алған электрлік тоқты қолдану негізіндегі физикалық әдістер. Бұл топырақты тазалау кезіндегі электрохимиялық және электрокенетикалық технология.

Авторлар Альбит биопрепараты ұсынылған. Альбит биопрепараты тіпті мұнаймен ластанған топырақты тазалауға да арналған. Альбиттің көмегімен мұнаймен ластанған топырақтар жіктелу жылдамдығы рта есеппен 1,67-3,15 есе үлкейеді. Өндірісте Альбит бір вегетациялық мерзімде мұнаймен ластанған жерлерде себілген өсімдіктер төзімділігінің төмендеуі 1,5-10,0 есе болады.

Резюме

В работе расматривается эколого-экономическая обоснование в результате загрязнения почв утрачивается сельскохозяйственное значение угодий. В связи с этим необходимо разрабатывать новые и использовать экологически безопасные и экономически обоснованные методы, направленные на интенсификацию процессов очистки почв. В настоящее время широко используются физические, химические и биологические методы очистки загрязненных почв.

Широкое использование получили физические методы, основанные на использовании электрического тока. Это технологии электрохимической и электрокинетической очистки загрязненных почв.

Авторами предложена биопрепарат Альбит. Биопрепарат Альбит способен значительно снижать нефтяное загрязнение почв. Скорость разложения нефти в почве под действием Альбита увеличивается в среднем в 1,67-3,15 раза. В производственных опытах продемонстрировано, что Альбит совместно с высевом нефтетолерантных трав за один вегетационный сезон снижает нефтяное загрязнение почвы в 1,5-10,0 раза.

Summary

In this paper Input a word ecological and economic justification as a result of contamination of soil is lost agricultural land value. In this regard, it is necessary to develop new and use environmentally safe and economically sound methods aimed at intensifying processes of soil decontamination. It is now widely used by physical, chemical and biological methods of cleaning contaminated soil.

Gained widespread use physical methods based on the use of electric current. This technology of electrochemical and electrokinetic decontamination of polluted soils.

The authors proposed a biological product record. Biopreparation album is able to significantly reduce oil pollution of soils. The rate of decomposition of oil in the soil under the influence of Albit increases on average 1,67-3,15 times. In industrial experiments demonstrated that the album together with sowing neftetolerantnyh herbs for one growing season reduces oil contamination of the soil in 1,5-10,0 times.

Хаймулдинова Алтынгуль Кумашевна, Акмолинская область, г. Кокшетау, ул. Куанышева 170/412, 87057439788, ahaymuldinova@mail.ru