Автореферат (Экологические аспекты применения ПАВ для восстановления нарушенных арктических земель)

На правах рукописиКУЛИКОВА Ольга АлексеевнаЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПАВДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАРУШЕННЫХ АРКТИЧЕСКИХ ЗЕМЕЛЬ03.02.08 – Экология (в химии и нефтехимии)Авторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20192Работа выполнена в федеральном государственном автономномобразовательномучреждениивысшегообразования«Российскийгосударственный университет нефти и газа (национальный исследовательскийуниверситет) имени И.М.

Губкина» на кафедре промышленной экологии.Научный руководитель: доктор технических наук,профессор Мазлова Елена АлексеевнаОппоненты:Плешакова Екатерина Владимировнадоктор биологических наук, профессоркафедры биохимии и биофизики, Саратовскийнациональный исследовательскийгосударственный университет имениН.Г. ЧернышевскогоБудников Борис Олеговичкандидат географических наук, ведущийнаучный сотрудник, ООО «Научноисследовательский институт природных газови газовых технологий – ООО «ГазпромВНИИгаз»Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшегообразования «Пущинский государственныйестественно-научный институт»Защита состоится «17» декабря 2019 г.

в 10:00 часов в ауд. 202 на заседаниидиссертационного совета Д 212.200.12 в ФГАОУ ВО «РГУ нефти и газа (НИУ)имени И.М. Губкина» по адресу 119991, г. Москва, Ленинский проспект, д. 65,корп. 1.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВО «РГУ нефтии газа (НИУ) имени И.М.

Губкина» и на сайте http://www.gubkin.ru/.Автореферат разослан «___» _____________ 2019 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.200.12доктор химических наук,доцентЛ.В. Иванова3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. Приоритетными в современнойприродоохранной сфере считаются задачи обеспечения устойчивогофункционирования и восстановления экосистем, нарушенных в процессеосуществления хозяйственной деятельности человека, в том числе связанной сдобычей, транспортировкой, хранением, переработкой нефти и использованиемнефтепродуктов.

Восстановление природных объектов в условиях Арктики призагрязнении высокотоксичными нефтепродуктами, которые характеризуютсянизкой скоростью фото- и биодеградации, остаются серьезной экологическойпроблемой, угрожающей распространением в окружающей среде опасныхкомпонентов, в частности, в подземных водах и пищевых цепях. Нефтяноезагрязнение почв приводит не только к морфологическим и структурнымизменениям, снижению плодородия, но и к изменению тонких механизмовфункционирования почв, окислительно-восстановительных процессов, снижениюактивности почвенных ферментов и биоразнообразия микробных комплексов, чтоприводит к нарушению экологического баланса в наземных биомах,трансформации трофических звеньев естественных биогеоценозов или даже ихгибели.Существует немало технологий очистки нефтезагрязненных почв ипочвогрунтов, применяющихся как in-situ, так и ex-situ.

В последние несколькодесятилетий ремедиация природных сред на основе современныхбиотехнологических методов, в частности, стимуляции природного комплексанефтеокисляющихмикроорганизмов(биостимуляция)иинтродукцииспециальных штаммов и комплексных биопрепаратов (биоаугментация),вызывают все возрастающий интерес. Однако эти методы оказались достаточноспецифичными, они эффективны лишь для небольшой категории нефтепродуктов,представленных легкими нефтяными углеводородами, к тому же зачастую неприспособлены к уникальным арктическим условиям. До настоящего времени напрактике наиболее распространенными являются методы, основанные натермической и физико-химической обработке.Ужесточение требований к внедрению экологически безопасныхтехнологий и стремление к минимизации загрязнений приводят к необходимостиповышения качества очистки загрязненных нефтепродуктами почв, почвогрунтов,нефтешламов, других природных и техногенных субстратов.

Широкое4распространение при этом находит использование физико-химических, вчастности, реагентных, способов очистки. Промывка нефтезагрязненныхсубстратов горячими растворами реагентов – поверхностно-активнымивеществами (ПАВ), – согласно нормативным документам (ГОСТ Р 57447-2017ИТС НДТ «Рекультивация земель и земельных участков, загрязнённых нефтью инефтепродуктами» и Industrial Emission Directive 2010/75/EU (Final Draft 2017)«Best available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Treatment»),относится к наилучшим доступным технологиям.

Однако химические реагенты,применяющиеся для промывки отходов нефтяной индустрии, обладаютпотенциальным риском вторичного загрязнения объектов окружающей среды, чтодолжно стать предметом глубокого изучения.Степень разработанности темы. В настоящее время накоплензначительный опыт исследований, посвященных решению проблемы загрязненияпочв Арктической зоны (А.А. Соловьянов, Е.В.

Смиренникова, О.Е. Медведева,Ю.Г. Кутинов, Ю.И. Соколов, С.Г. Фокин, О.Д. Кононов, J. Gulińska, E. Yergeau,T. Gouin и др.). Также существует много работ в области примененияповерхностно-активных веществ в процессах рекультивации земель, включающихизучение технологических и экологических аспектов данного метода(Е.М. Анчугова, М.Ю. Макарова, В.П. Мурыгина, А.Б. Курченко,М.Д. Плотникова, J. Mouton, Zh.

Shi, A. Zubair, S. Mohanty, Sh. Lamichhane и др.).Однако, исследования возможности применения данного метода в условияхАрктики малочисленны и фрагментарны. В связи с этим, очевидна необходимостьисследования технологической возможности и экологической безопасностииспользования поверхностно-активных веществ в процессах рекультивациинефтезагрязненных арктических почв.Цели и задачи исследованияЦель исследования – установить технологические и экологические условиядля обработки объектов техногенного загрязнения в Арктике.Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующиезадачи:1.

Для установления уровня нефтяного загрязнения провести экологическиймониторинг территории нефункционирующей станции радиорелейной связи«Кама» (Ямало-Ненецкий автономный округ, западное побережье Обской губы).2. Изучить физико-химические процессы обработки нефтезагрязненныхпочв поверхностно-активными веществами и установить их эффективность иэкотоксикологические характеристики.53. Изучить влияние реагентной обработки арктических почвогрунтов инефтешламов на экосистемы с использованием биоиндикаторов.4.

Систематизировать условия экологически безопасного и эффективногоспособа обработки поверхностно-активными веществами нефтезагрязненныхпочв в Арктике.Научная новизна. Заключается в разработке научно обоснованногокомплекса теоретических положений, методических подходов и рекомендаций поиспользованию поверхностно-активных веществ для очистки и восстановлениянарушенных нефтяным загрязнением арктических земель.Новые научные результаты, полученные в диссертации:получены новые данные об уровнях нефтяного загрязнения земель,прилегающих к территории поселка Мыс Каменный; содержание нефтепродуктовдо 124 г/кг превысило допустимые уровни, установленные для подобныхприродных арктических зон;установлен состав нефтяного загрязнения; выявлено, чтона отдельных участках преобладают нефтяные углеводороды C11…C23нормального и изо-строения, включая изопрены, что подтверждаетпредположение о том, что источником загрязнения являлось дизельное топливо.впервые в результате многокритериального анализа фито-,биотоксичности и параметров изменения качества почв были установлены уровниэкологической безопасности реагентов на основе ПАВ, применяемых дляобработки нефтезагрязненных арктических почвогрунтов;определено, что не все реагенты, проявляющие моющие свойствав отношении нефтепродуктов, могут быть использованы для очистки уязвимыхарктических почв; показано, что некоторые из них приводят к вымываниюгуминовых веществ, отвечающих за способность почв к восстановлению ик снижению каталазной активности почв;научно обоснован универсальный алгоритм принятия решенияо выборе эффективных и экологически безопасных реагентов, которыйзаключается в триадном принципе многокритериального сравнительного анализареагентов на основе ПАВ.Теоретическая и практическая значимость работы.Обоснован многофакторный подход к оценке применимости в условияхАрктики и Крайнего Севера признанных экологически безопасными для другихклиматических зон технологий рекультивации нефтезагрязненных земель.6Выявлена необходимость дополнительной оценки экологических рисковиспользования реагентного метода рекультивации земель в условиях Арктики иКрайнегоСевераввидуограниченностидоступныхинструментовгосударственного регулирования использования химических реагентов на основеПАВ в процессах рекультивации и реабилитации нефтезагрязненных, вособенности уязвимых арктических, земель.

Предложена новая методика,включающая алгоритм принятия решения о выборе экологически безопасного,эффективного ПАВ для целей реабилитации арктических территорийтехногенного воздействия, включающий матрицу выбора технологии и ПАВ дляобработки почвогрунтов и нефтешламов.Выполнены инвентаризация объектов накопленного вреда окружающейсреде, эколого-гидрогеологические, почвенные исследования территории, а такжегеоэкологическое опробование1 и оценка загрязненности почвогрунтов,поверхностных вод и донных отложений, а также лабораторные химикоаналитические исследования собранных образцов компонентов окружающейсреды, данные которых являются основой разработки проекта ликвидациинакопленного вреда.Проведены испытания комбинированной технологии in-situ очисткинефтезагрязненных почв растворами ПАВ в районе п.

Мыс Каменный, которыепоказали, что в течение экспедиционного периода содержание нефтепродуктовснизилось на (33,6±6,0)%, таким образом, данная технология может эффективноприменяться для восстановления удаленных нарушенных арктических земель.Результаты исследования применяются в учебном процессе при изучениидисциплины «Техника защиты окружающей среды».Работа выполнялась в рамках научно-экспедиционных работ, включенных вперечень мероприятий программ комплексных научно-исследовательскихарктических экспедиций «Ямал-Арктика 2018» и «Ямал-Арктика 2019».Методология и методы исследования.