Атырауский Государственный университет имени Х.Досмухамедова

д.м.н. профессор Тыныбаев Б.Г. магистрант Нурмуханова А.И.

Небиологические методы восстановления нефтезагрязненных грунтов и их недостатки

На сегодняшний день в Казахстане открыто более 208 нефтегазовых месторождений. Наибольшее скопление нефтяных месторождений Республики приходится на Атыраускую область, на территории которой целый ряд нефтепромыслов расположен по Каспийскому побережью. Количественная оценка нефтегазоносности региона показывает, что геологические ресурсы углеводородов составляют порядка 25,8 млрд. тонн, извлекаемые ресурсы оцениваются в 8,8 млрд. тонн, газа свыше 2 трлн. м³ [4]. Основные запасы нефти приходятся на месторождение Тенгиз и на шельф Каспийского моря, что составляет примерно половину утвержденных запасов и ресурсов по всему Казахстану. В процессе нефтедобычи и переработки большая часть выделяемых загрязняющих веществ – до 75% поступает в атмосферу, 20% в водные источники и 5% в почву. По экспертным оценкам на нефтепромыслах теряется до 3,5 % от всего объема добываемой нефти. Также потеря нефти происходит в системе сбора и сепарации, из резервуаров, при транспортировке по трубопроводам.

Нефть, попадая в почву, вызывает в ней значительные порой необратимые изменения: образование битуминозных солончаков, гудронизацию, цементацию и т.д. В результате нарушения почвенного покрова усиливаются нежелательные природные процессы: эрозия почв, дефляция, криогенез [5]. Процесс самовосстановления загрязненной среды длителен, естественная почвенная микрофлора способна разрушать нефтяные загрязнения почвы, однако эти процессы в условиях повышенных нагрузок на локальном уровне происходят крайне медленно, по мнению большинства исследователей, этот процесс продолжается 20-25 лет [6].

В настоящее время известны различные способы и технологии для утилизации нефтезагрязненных грунтов: биологические, термические, химические, и физико-химические методы. Необходимо отметить сразу, что основными недостатками небиологических способов является следующее: возникновение вторичного загрязнения (выбросы в атмосферу продуктов сгорания при термических обработках), перевод одного вида (нефтяного) загрязнения в другое (образование золы, химическое загрязнение грозящее токсическим воздействием на флору и фауну региона и т.п.), длительность процесса, образование полигонов/складов хранения нефтеотходов и замазученного грунта, невысокая степень очистки и др.

К термическим методам обезвреживания отходов относятся сжигание, газификация и пиролиз.

Сжигание - наиболее отработанный и используемый способ. Этот метод осуществляется в печах различных конструкций при температурах не менее 1200°С. Недостатки - в результате сгорания органической части отходов образуются диоксид углерода, пары воды, оксиды азота и серы, аэрозоль, оксид углерода, бензопирен и диоксины. Зола, имеющая в своем составе неподвижную форму тяжелых металлов, накапливается в нижней части печи и периодически вывозится на полигоны для захоронения или используется в производстве цемента.

Химические методы обезвреживания жидких и твердых нефтесодержащих отходов заключаются в добавлении к нейтрализуемой массе химических реагентов. В зависимости от типа химической реакции реагента с загрязнением происходит осаждение, окисление-восстановление, замещение, комплексообразование. Недостатки – перевод нефтяного загрязнения в другой вид химического загрязнения.

Для химической иммобилизации или компексообразования используют неорганические вяжущие типа цемента, золы, силикатов калия и натрия, извести и гелеобразующих веществ (бентонит или целлюлоза). Иммобилизацию используют для связывания тяжелых металлов, радиоактивных отходов, полициклических и ароматических углеводородов, трихлорэтилена и нефтепродуктов.

Недостатком комплексообразования является неустойчивость вяжущих веществ к атмосферной и грунтовой влаге, быстрым изменениям температуры, что приводит в результате к разрушению композиционного материала. Объем отходов после комплексообразования уменьшается только в 2 раза.

Также известно использование ультразвука для очистки грунта от нефтепродуктов. Начиная с критического значения звукового давления акустических волн, в жидкости возникает кавитация. При схлопывании кавитационных полостей образующиеся микроструи с линейными скоростями 300-800 м/с срывают с поверхности твердых частиц нефтяные загрязнения. Эффективность очистки может достигать более 90% (показано только в условиях лаборатории). При кавитационных разрывах жидкости происходит ионизация и активация молекул, стимулирующие окисление и полимеризацию углеводородных молекул. Однако указанный метод так и не нашел применения в практике Рассмотренные выше методы являются базой для уже созданных технологий рекультивации нефтезагрязненных земель или технологий, разрабатываемых в настоящее время.