Охрана почвы и недр от загрязнений

              К числу главных источников загрязнения поверхности отно­сятся выбуренный шлам, буровые и тампонажные растворы с добавками химических реагентов. Каждый открытый земляной котлован, как правило, содержит до 55 м3 бурового шлама и 200 м3 раствора, в составе которого до 20 м3 нефти и 1 м3 реаген­тов. А только в Западной Сибири таких неликвидированных кот­лованов несколько тысяч.

              В среднем в зоне месторождений и трасс нефтепроводов на каждый квадратный километр приходится 0,02 т разлитой нефти в год. В зоне крупных НПЗ концентрации нефтепродуктов в почве до глубины 0,5 м составляют 6—25 фоновых значений даже на расстоянии 1 км.

              Вредное действие нефти на почву и растительность усилива­ется при наличии в ней высокоминерализованных пластовых вод. Пластовые и сточные воды нефтяных и газовых промыслов, со­держащие различные вредные вещества (газ, нефть, соли и т.д.), из-за своей токсичности отрицательно действуют на живые орга­низмы и растительность. При разливе высокоминерализованных вод на плодородный слой земли вероятный период восстановле­ния почвы — около 20 лет.

              К числу химических соединений, загрязняющих почву, от­носятся и канцерогенные вещества, такие как полицикличес­кие ароматические углеводороды (ПАУ). В эту группу входят до 200 реагентов, в том числе бенз(а)пирен и др. Основные источни­ки загрязнения почвы канцерогенами — выхлопные газы авто­транспорта, предприятий НГК, тепловых электростанций. В почву канцерогены поступают из атмосферы вместе с крупно- и среднедисперсными пылевыми и сажевыми частицами, при утечке нефтепродуктов, особенно отработанных смазочных материалов. Интенсивность канцерогенного загрязнения зависит от мощнос­ти источников загрязнения, удаленности от него исследуемой территории, направления ветра и других факторов.

1.2. Санитарный контроль и нормирование содержания вредных веществ в почве

Наблюдение за санитарным состоянием почвы включает определения санитарно-физико-химические, санитарно-энтомологические, санитарно-гельминтологические, санитарно-бактериологические и вирусологические.

              Загрязнённость почвы органическими веществами, в частно­сти углеводородами нефти и газа, оценивается первой группой исследований по комплексному показателю «санитарное число», представляющему собой соотношение количества почвенного бел­кового и органического азота. Показатели загрязнённости почвы по санитарному числу приведены ниже (табл. 3.1).

Таблица 3.1 Показатели загрязненности почвы

              Подходы к проведению исследований по гигиеническому нор­мированию в почве исходят из установления таких концентра­ций веществ, чтобы при попадании в контактирующие среды их содержание не превышало ПДК для водоёма и воздуха, а в выра­щиваемых культурах не превышало бы допустимые количества. Рекомендованные методические подходы включают три основ­ных направления исследований. Первое имеет цель определить максимально допустимую концентрацию вещества в почве с точки зрения его токсикологического действия на человека; эта кон­центрация должна гарантировать его накопление в выращиваемых культурах не выше допустимого остаточного количества, а максимальную величину его перехода в воздушную среду и в грунтовые воды — не выше ПДК. Второе направление устанав­ливает органолептические свойства растений, выращиваемых на данной почве, а также воды и атмосферного воздуха. Третье на­правление изучает характер и интенсивность действия веществ на процессы самоочищения, протекающие в почве.

              Из найденных пороговых концентраций выбирают наимень­шую, которая и принимается как предельно допустимая. Исследо­вания по разработке ПДК проводят в лабораторных условиях с модельными почвами и растениями, полученные результаты уточ­няют в полевом эксперименте или в натурных условиях. В насто­ящее время установлены ПДК для ряда загрязнителей почвы.

По степени опасности вещества, загрязняющие почву, под­разделяют на три класса:

1)   высокоопасные,

2)   умеренно опасные,

3)   малоопасные.

              Класс опасности определяют не менее чем по трём показа­телям, в соответствии с ГОСТ 17.4.1.02—83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля заг­рязнения».

              Продолжительность сохранения биологической активности загрязняющего вещества, характеризующая его устойчивость к процессу разложения, называется персистентностью загрязняю­щего почву химического вещества.

              Ориентировочно допустимое количество загрязняющего почву химического вещества (ОДК) — предельно допустимое количе­ство загрязняющего химического вещества в почве, определён­ное расчётным методом.

              В естественных условиях почвы способны к самоочищению. Время самоочищения — интервал времени, в течение которого происходит уменьшение массовой доли загрязняющего почву химического вещества на 96% от первоначального значения или его фонового содержания. Однако эти процессы протекают очень медленно.

              Охрана почвы от загрязнений — комплекс естественно-науч­ных, техническо-производственных, экономических и админис­тративно-правовых мероприятий по охране, рациональному ис­пользованию и восстановлению почвы.

              Для охраны почвы от загрязнений осуществляют рекупера­цию отходов производства и потребления, которые могут быть использованы как сырьё в других отраслях промышленности. Зна­чительная часть отходов, собираемых в отвалах и накопителях и загрязняющих почву и грунтовые воды, может быть обезврежена и утилизирована, что улучшит технико-экономические показа­тели процессов.

1.3. Рекультивация почв

Важное значение приобретает рекультивация зе­мель после использования их под объекты НГК, которая должна проводиться согласно ГОСТ 17.5.3.04-83 «Охрана природы. Зем­ли. Общие требования к рекультивации земель».

              Рекультивация земель — комплекс мероприятий, направлен­ных на восстановление продуктивности нарушенных земель, ис­кусственное восстановление плодородия почвы и растительного покрова после техногенного нарушения природы (разработками нефтяных и газовых месторождений, захоронением промышлен­ных отходов, проливом нефтепродуктов и др.) в соответствии с интересами общества.

              Природоохранные мероприятия при бурении скважин долж­ны предусматривать ликвидацию шламовых амбаров и последу­ющую рекультивацию кустовых площадок. Для этой цели необ­ходимо снимать и сохранять плодородный слой почвы при под­готовке площадки, транспортировать снятый слой к месту вре­менного хранения и там складировать. В дальнейшем этот плодо­родный слой наносится на восстанавливаемые земли после окон­чания буровых работ и ликвидации амбаров.

              Для рекультивации почв можно использовать осадки сточных вод с очистных сооружений, содержащие смеси органических и неорганических соединений, а также избыточный активный ил биологической очистки. Такое использование осадков возможно только при предварительном проведении соответствующей об­работки: уплотнения и обезвоживания.

              Поскольку в районах Севера большие повреждения почвы связаны с перемещением буровых вышек транспортными сред­ствами, актуальным представляется для этих районов внедрение новых способов передвижения вышек (применение пневмати­ческих устройств и др.).

              Всё большее значение в последнее время приобретают биологические методы очистки загрязнённой почвы от нефтеотходов — отработанных масел и др. В обычных условиях этот процесс про­текает медленно — в течение столетий. Основными условиями, обеспечивающими биоразложение нефтепродуктов, являются присутствие воды, минеральных солей, источников азота и сво­бодного кислорода. Оптимальная температура биоразложения 20— 35 °С. Процесс ускоряется при диспергировании. Для его интен­сификации микроорганизмам необходима дополнительная пи­тательная среда.

              Поверхностно-активные вещества (ПАВ) извлекают из по­чвы методом пенной флотации и вывозят к пунктам захороне­ния в глубокие горизонты.

              В условиях Крайнего Севера технологическая схема рекульти­вации земель в звене строительно-монтажных работ на участках разработки карьеров должна предусматривать:

—   снятие и складирование плодородного слоя (согласно ра­бочему проекту рекультивации);

—   разработку грунта с буртованием и устройством времен­ных дренажных систем;

—   разработку карьера способом террасирования, что значи­тельно уменьшит затраты на земляные работы при рекуль­тивации.

              Работы по биологическому восстановлению нарушенных зе­мель (измельчение торфа, слежавшихся удобрений и химичес­ких мелиорантов, приготовление торфосмесей, нанесение пло­дородного слоя, его уплотнение, посев многолетних трав и т.д.) приводят к восстановлению почвенно-плодородного слоя.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ ОТХОДОВ

2.1. Нефтяные шламы и осадки сточных вод

Вопросы эффективного обезвреживания нефтешламов и ликвидации амбаров-накопителей нефтеперерабаты­вающих и нефтедобывающих предприятий выступают на первый план в условиях все более жестких правил лицензирования и землеотвода, предъявляемых разрешительными органами.

              В настоящее время на предприятиях нефтедобывающей, неф­теперерабатывающей и нефтехимической промышленности, на нефтебазах накоплено несколько десятков миллионов тонн нефтешламов, которые образуются при очистке сточных вод, в сис­теме оборотного водоснабжения, бурения, подготовки нефти, во время ремонта оборудования, при чистке резервуаров. Про­блема переработки амбарных нефтешламов в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности до сих пор полно­стью не решена. Это связано с высокой устойчивостью амбарных эмульсий, особенностями их состава и свойств, постоянно из­меняющихся под воздействием атмосферы и различных процес­сов, протекающих в них.

              С течением времени происходит «старение» эмульсий за счет испарения легких фракций, окисления и осмоления нефти, пе­рехода асфальтенов и смол в другое качество, образования коллоидно-мицеллярных конгломератов, попадания дополнитель­ных механических примесей неорганического происхождения. Устойчивость к разрушению таких сложных многокомпонентных дисперсных систем многократно возрастает, а обработка и ути­лизация их представляют одну из труднейших задач.

              Наметилась тенденция по раздельной переработке нефтешла­мов в зависимости от условий образования и глубины их зале­гания в шламонакопителях. Такой подход к проблеме позволяет решить как экологические задачи, так и задачи рационального использования нефтепродуктов, содержащихся в нефтешламе и твердой фазе, оставшейся после разделения. В связи с этим возникает необходимость углубленного исследования химичес­кого состава, структуры и свойств компонентов шлама.

Источники образования и токсические свойства нефтяных шламов

Нефтяная промышленность по уровню отрицатель­ного воздействия на окружающую среду занимает одно из пер­вых мест среди ведущих отраслей народного хозяйства. Все ком­поненты биосферы в районах нефтедобычи испытывают интен­сивную техногенную нагрузку, приводящую к нарушению рав­новесия в экосистемах.

Для нефтяной отрасли характерно образование нефтезагрязненных жидких и твердых отходов — сточных вод и шламов. Пос­ледние образуются при строительстве нефтяных и газовых сква­жин, при промысловой эксплуатации месторождений, перера­ботке нефти, очистке сточных вод, содержащих нефть, а также при чистке резервуаров и другого оборудования. Иногда к шламам относят даже тяжелые жидкости и немаслянистые отходы, а также шламы от переработки подпитывающих вод.

Шламы нефтепереработки. Ф. Берне и Ж. Кордонье была предложена следующая классификация шламов нефтепе­реработки.

1.              «Плавающие» маслянистые шламы после переработки жид­ких отходов:

—   шламы гравитационных сепараторов;

—   флотационные шламы;

—   излишки биологического ила, если они составляют неболь­шую фракцию этой категории и содержат немного масел.

2. Тяжелые маслянистые шламы, часто содержащие песок:

—   со дна емкостей и резервуаров;

—   со дна водосборных колодцев и сепараторов АНИ;

—   осадочные отложения обессоливающих установок.

3.              Немаслянистые шламы:

—   образовавшиеся при декарбонизации под действием изве­сти или при осветлении подпитывающей воды;

—   остатки алкилирования;

—   отработанные катализаторы;

—   обесцвечивающая глина;

—   излишки активного ила в том случае, когда его производство преобладает.

              Нефтяные шламы по составу чрезвычайно разнообразны и представляют собой сложные системы, состоящие из нефтепро­дуктов, воды и минеральной части (песок, глина, ил и т.д.), соотношение которых колеблется в очень широких пределах. Со­став шламов может существенно различаться, т.к. зависит от типа и глубины перерабатываемого сырья (нефти), схем переработ­ки, оборудования, типа коагулянта и др.