ПЗ (1200100), страница 15
Текст из файла (страница 15)
, м.
Продолжительность процесса испарения плавающей на водной поверхности нефти, согласно заданию = 120 ч.
Масса углеводородов, испарившихся в атмосферу с поверхности талых вод, покрытых разлитой нефтью, вычисляется по формуле, т:
, (9.15)
где – масса летучих низкомолекулярных углеводородов нефти, испарившихся с поверхности талых вод, т;
– удельная величина выбросов углеводородов с 1 м² поверхности нефти, разлившейся на талых водах, г/м²;
т.
Масса нефти, принимаемая для расчета платы за выбросы углеводородов нефти в атмосферу при авариях на магистральных нефтепроводах, рассчитывается по формуле, т:
, (9.16)
т.
В соответствии с нормативным документом "Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами" [5] ущерб от загрязнения земель нефтью определяется по формуле, руб.:
, (9.17)
где – норматив стоимости сельскохозяйственных земель. Для Хабаровской области, принимаем
=2081 тыс.руб/га;
– коэффициент пересчета в зависимости от периода времени по восстановлению загрязненных сельскохозяйственных земель. Для городских территорий время самовосстановления загрязненных земель составляет 5 лет,
=3,8;
– коэффициент пересчета в зависимости от степени загрязнения земель нефтью. Степень загрязнения земель очень сильная,
=2,0;
– коэффициент экологической ситуации и экологической значимости территории i-ого экономического района. Экономический район – Дальневосточный, тогда,
=1,5;
– коэффициент пересчета в зависимости от глубины загрязнения земель,
=1,5;
=
– площадь нефтенасыщенного грунта, м²,
=15000м²=1,5га.
рублей.
В процессе ликвидации последствий аварий механически снимается слой почвы, содержащей нефтепродукты, глубиной, ориентировочно, до 10 см (Толщина слоя будет зависеть от глубины пропитки грунта нефтепродуктами). Таким образом, получаем площадь деградированных (загрязненных) земель с нарушенным плодородным слоем .
Размер ущерба от деградации земель , рассчитывается по формуле, руб:
, (9.18)
где – коэффициент пересчета в зависимости от изменения степени деградации почв и земель;
– коэффициент для особо охраняемых территорий.
При деградации почв и земель в пределах особо охраняемых территорий органами исполнительной власти краев, областей, автономных образований, могут вводиться повышающие коэффициенты ( ) к нормативам стоимости:
– на земли природно – заповедного фонда – 3;
– на земли природоохранного, оздоровительного и историко-культурного назначения – 2;
– на земли рекреационного назначения – 1,5;
– на прочие земли – 1,0.
При оценках используется значение коэффициента = 0,3, что соответствует уменьшению мощности почвенного профиля на 3 – 25%.
руб.
Количество нефти, вытекшей из нефтепровода КТК в результате аварии от момента обнаружения утечки и отключения насосов до момента прекращения истечения нефти равно 947,3 м3 или 773 т. масса углеводородов, которое испарится с поверхности земли 5,739 т. в результате разлития нефтепродуктов на поверхности земли ущерб составит 5337765,6 руб.
9.5 Влияние нефтяного загрязнения на микробиологические процессы в
почве
Процесс естественного фракционирования и разложения нефти начинается с момента ее поступления на поверхность почвы. Выделяют три наиболее общих этапа трансформации нефти в почвах:
1) физико-химическое и частично микробиологическое разложение алифатических углеводородов;
2) микробиологическое разрушение главным образом низкомолекулярных структур разных классов, новообразование смолистых веществ;
3) трансформация высокомолекулярных соединений; смол, асфальтенов, полициклических углеводородов.
Длительность всего процесса трансформации нефти в разных почвенно-климатических зонах различна: от нескольких месяцев до нескольких десятков лет. Загрязнение нефтепродуктами оказывает отрицательное воздействие на химические, физические и биологические свойства почв. Под влиянием нефтепродуктов изменяется численность микроорганизмов основных физиологических групп, ухудшаются агрофизические, агрохимические свойства почвы, снижаются активность окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов, обеспеченность почвы подвижными формами азота и фосфора. На разложение нефти в почве решающим образом влияет функциональная активность комплекса почвенных микроорганизмов, обеспечивающих полную минерализацию нефти и нефтепродуктов до углекислого газа и воды. На первой стадии изменение почвенной биоты характеризуется массовой гибелью мезо- и микрофауны; на второй стадии – «бумом» микробиологической активности специализированных микроорганизмов и последующей постепенной эволюцией биоценоза, коррелирующей с постоянно изменяющейся геохимической ситуацией в почве.
Наиболее чувствительными к загрязнению ароматическими углеводородами являются нитрифицирующие и целлюлозоразрушающие микроорганизмы, которые могут служить индикаторами загрязнения почв.
Загрязнение нефтью существенно изменяет комплекс почвенных актиномицетов, снижая их численность и обедняя видовой состав. Кроме того, в загрязненной нефтью почве возрастает число фитопатогенных и фитотоксичных видов микроскопических грибов. Развитие фитотоксичных форм грибов может усилить отрицательное воздействие на почву нефтяного загрязнения. Показано, что загрязнение нефтью приводит к существенному (на два порядка) снижению численности гетеротрофной части микробного комплекса, отмеченного на начальных этапах воздействия нефти.
Через три месяца происходит восстановление численности гетеротрофов. Первоначально, в интервале концентраций нефти соответствующих зоне гомеостаза (до 1 мл/кг), она не оказывает существенного влияния на почвенную микробиоту, выступает как биологический стимулятор. Более высокие дозы (зона стресса 1-30 мл/кг) приводят к необратимым изменениям микробиологических свойств почвы, а в дальнейшем, – к нарушению её водно-воздушного режима.
Затем, в зоне резистентности, она становится основным трофическим субстратом для углеводородокисляющих микроорганизмов, одновременно угнетая жизнедеятельность других гетеротрофных микроорганизмов, растений и животных. Наконец, при ещё больших дозах, в зоне репрессии, нефть выступает как ингибитор биологической активности почвы (Левин и др., 1995). Изменения микробиологических параметров почвы первыми рассматриваются как значимые экологические нарушения. Они зафиксированы при концентрациях нефти более 1-5 мл/кг в зависимости от типа почвы.
9.6 Методы оценки нефтяного загрязнения почв
9.6.1 Нормирование загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами
Выработка методологии борьбы с загрязнением окружающей среды нефтью и нефтепродуктами крайне сложное дело. Реакция почв на загрязнение нефтью, их чувствительность к этим загрязнителям отличаются в разных почвенных зонах, также в пределах сопряженных ландшафтов.
Предельно допустимые концентрации нефтяных загрязнений в почвах зависят от вида нефтепродуктов (НП) и составляет для почвы 0,1 мг/кг.
Однако ПДК суммарного содержания нефтепродуктов в почве не стандартизовано; установлены ПДК для некоторых видов нефтепродуктов: бензол – 0,3 мг/кг, толуол – 0,3 мг/кг, ксилол – 0,3 мг/кг. Минимальный уровень содержания нефтепродуктов в почвах и грунтах, выше которого наступает ухудшение качества природной среды, рассматривается как верхний безопасный уровень концентрации (ВБУК).
ВБУК нефтепродуктов в почвах зависит от сочетания многих факторов, таких как тип, состав и свойства почв и грунтов, климатические условия, состав нефтепродуктов, тип растительности, тип землепользования и др. Эти нормы должны различаться в зависимости от климатических условий и типов почвообразования. Верхний безопасный уровень концентрации НП в почвах можно принять за ориентировочный уровень допустимой концентрации (ОДК) в почвах. Ориентировочным допустимым уровнем загрязнения почвы НП предлагается считать нижний допустимый уровень загрязнения, при котором в данных природных условиях почва в течение одного года восстановит свою продуктивность, а негативные последствия для почвенного биоценоза могут быть самопроизвольно ликвидированы. Такая оценка ОДК как общесанитарного показателя может быть дана для верхнего гумусо-аккумулятивного горизонта почв (примерно до глубины 20-30 см). Вполне очевидно, что ОДК нефти и НП в почве не может быть единым для всех типов почв и природных зон. Он зависит от факторов, определяющих влияние вещества на свойства почв и растений, от потенциала самоочищения почв, от данного вида загрязнения. Главные из таких факторов – химический состав загрязняющего вещества, свойства и состав почв, физико-географические (главным образом, климатические) условия данной территории приводятся данные исследователей из разных стран по установлению безопасных пределов содержания нефти и НП в почвах. Эти оценки существенно расходятся по причине резко различных климатических и почвенных условий тех районов, где проводились эксперименты.
9.6.2 Методы восстановления нефтезагрязненных почвенных экосистем
Нефтяное загрязнение отличается от многих других антропогенных воздействий тем, что оно дает не постепенную, а, как правило, «залповую» нагрузку на среду, вызывая быструю ответную реакцию. При оценке последствий такого загрязнения не всегда можно сказать, вернется ли экосистема к устойчивому состоянию или будет необратимо деградировать. Во всех мероприятиях, связанных с ликвидацией последствий загрязнения, с восстановлением нарушенных земель, необходимо исходить из главного принципа: не нанести экосистеме больший вред, чем тот, который уже нанесен при загрязнении. Суть восстановления загрязненных экосистем – максимальная мобилизация внутренних ресурсов экосистемы на восстановление своих первоначальных функций. Самовосстановление и рекультивация представляют собой неразрывный биогеохимический процесс. Естественное самоочищение природных объектов от нефтяного загрязнения – длительный процесс, особенно в условиях Сибири, где долгое время сохраняется пониженный температурный режим. В связи с этим, разработка способов очистки почвы от загрязнения углеводородами нефти – одна из важнейших задач при решении проблемы снижения антропогенного воздействия на окружающую среду. Классификация методов рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами
Рекультивация земель – это комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных и загрязненных земель. Задача рекультивации – снизить содержание нефтепродуктов и находящихся с ними других токсичных веществ до безопасного уровня, восстановить продуктивность земель, утерянную в результате загрязнения. В настоящее время разработан ряд методов ликвидации нефтяных загрязнений почвы, включающие механические, физико-химические, биологические методы.
Таблица 9.1
Методы ликвидации нефтяных загрязнений почвы
Методы | Способы ликвидации | Особенности применения |
Механи-ческие | Обвалка загрязнения, откачка нефти в ёмкости | Первичные мероприятия при крупных разливах при наличии соответствующей техники и резервуаров (проблема очистки почвы при просачивании нефти в грунт не решается) |
Физико-химические | Сжигание | Экстренная мера при угрозе прорыва нефти в водные источники. В зависимости от типа нефти и нефтепродукта уничтожается от 50 до 70% разлива, остальная часть просачивается в почву. Из-за недостаточно высокой температуры в атмосферу попадают продукты возгонки и неполного окисления нефти; землю после сжигания необходимо вывозить на свалку |
Предотвращение возгорания | При разливе легковоспламеняющихся продуктов в цехах, жилых кварталах, на автомагистралях, где возгорание опаснее загрязнения почвы; изолируют разлив сверху противопожарными пенами или засыпают сорбентами |
Окончание таблицы 9.1
Методы | Способы ликвидации | Особенности применения |
Промывка почвы | Проводится в промывных барабанах с применением ПАВ, промывные воды отстаиваются в гидроизолированных прудах или ёмкостях, где впоследствии проводятся их разделение и очистка | |
Дренирование почвы | Разновидность промывки почвы на месте с помощью дренажных систем; может сочетаться с использованием нефтеразлагающих бактерий | |
Экстракция растворителями | Обычно проводится в промывных барабанах летучими растворителями с последующей отгонкой их остатков паром | |
Сорбция | Разливы на сравнительно твёрдой поверхности (асфальт, бетон, утрамбованный грунт) засыпают сорбентами для поглощения нефтепродукта и снижения пожароопасности при разливе легковоспламеняющихся продуктов | |
Термическая десорбция | Проводится редко при наличии соответствующего оборудования, позволяет получать полезные продукты вплоть до мазутных фракций | |
Биологические | Биоремедиация | Применяют нефтеразрушающие микроорганизмы. Необходима запашка культуры в почву. Периодические подкормки растворами удобрений, ограничение по глубине обработки, температуре почвы (выше 15ºС), процесс занимает 2-3 сезона |
Фиторемедиация | Устранение остатков нефти путём высева нефтестойких трав (клевер ползучий, щавель, осока и др.), активизирующих почвенную микрофлору, является окончательной стадией рекультивации загрязнённых почв |