Технология рекультивации нефтезагрязненных поверхностей неосушенных торфяных болот

Толстограй В.И.

1. Обоснование.

Территория промышленного освоения Ханты-Мансийского автономного округа расположена, в основном, на заболоченных территориях, в связи с чем, около 90 % нефтезагрязненных земель приходится на поверхность неосушенных торфяных болот.

В настоящее время проекты и технологические регламенты на работы по рекультивации нефтезагрязненных поверхностей торфяных болот разрабатываются на основе рекомендательного документа "Рекультивация нефтезагрязненных земель Ханты-Мансийского автономного округа (практические рекомендации)", разработанного Тюменской лесной опытной станцией ВНИИЛМ, 2000 г. Однако применяемые на основе этих рекомендаций технологии связаны с разрушением торфогенного (деятельного) слоя торфяной залежи и наносят непоправимый ущерб ресурсам торфяных болот, прекращая (в лучшем случае, замедляя на десятки лет) процесс торфообразования, нарушая процесс естественного восстановления болотного биоценоза - основного кислородопродуцирующего и углеродосвязывающего агента территории промышленного освоения.

Применение названных выше практических рекомендаций в отношении выбора технологий рекультивации нефтезагрязненных поверхностей неосушенных, сильнообводненных торфяных болот приводит к недопустимому уровню воздействия на сам объект рекультивации, на природные условия прилегающих территорий, нарушает требования природоохранного законодательства, а именно:

- ст.22 п.8; ст.23 п.7,8; ст.37 ФЗ РФ "О недрах";

- ст.43 ФЗ РФ № 7-ФЗ "Об охране окружающей среды";

- ст.3 ФЗ РФ "Об экологической экспертизе";

- п.п. II, III "Положения об оценке воздействия намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в Российской Федерации";

- п.6 "Инструкции по экологическому обоснованию хозяйственной и иной деятельности".

Существующие сегодня методы рекультивации нефтезагрязненных поверхностей торфяных болот противоречат основным принципам природообустройства: принципу природных аналогий, сбалансированности и адекватности воздействий, поэтому должны быть запрещены, как способные привести к деградации естественных экологических систем, изменению и уничтожению генетического фонда растений, животных и других организмов, истощению природных ресурсов и иным негативным изменениям окружающей среды.

2. Концепция предлагаемой технологии

1. Концепция щадящей технологии восстановления болотного биоценоза нефтезагрязненных поверхностей торфяных залежей неосушенного состояния исходит из того, что торфяное болото, как природная геосистема, в силу своей устойчивости способно справиться с любыми техногенными нагрузками. Модифицированное разливами сырой нефти торфяной болото представляет собой техно-природную систему, которая менее устойчива, чем первичная, так как естественный механизм саморегулирования в ней нарушен. Однако, время, необходимое для самовосстановления нефтезагрязненных торфяных болот, оценивается человеком, как недопустимо длительное.

В этой связи целью концепции новой щадящей технологии восстановления нефтезагрязненных поверхностей торфяных болот является сокращение сроков восстановления нефтезагрязненных торфяных болот, по сравнению с их естественным восстановлением, за счет ускорения микробиологических, физико-химических процессов разрушения инородных для геосистемы загрязнителей.

Исследования аварийных разливов нефти на торфяных залежах, показывают, что 97 % всей нефти находится в 5-сантиметровом аэрируемом деятельном слое торфяной залежи. При этом для болотных растений характерен ряд общих морфолого-биологических признаков: все они многолетние; обладают хорошо развитыми длинными, ветвящимися корневищами; хорошо приспособлены к обитанию в условиях недостаточной аэрации субстрата; имеют преимущественно вегетативное размножение с расположением перезимовывающих органов с почками под поверхностью субстрата. Учитывая биохимический процесс торфообразования, следует иметь ввиду большое количество микроорганизмов верхнего (деятельного) слоя торфяных болот, значительно превышающее их количество в минеральных почвах.

2. Концепция предусматривает использование потенциала верхнего деятельного, пронизанного корнями живых растений, слоя торфяных болот. В этом деятельном слое, в основном, происходят физико-химические процессы превращения органического вещества растений в сложную, многокомпонентную, полидисперсную, полифракционную, полуколлоидно-высокомолекулярную систему. Активизация деструктивных процессов может быть достигнута созданием условий для развития микробного ценоза (бактерии, актиномицеты и микромицеты и др.). Используя потенциал деятельного, не нарушенного перемешиванием, слоя торфяного болота распад нефти до конечных продуктов углекислоты и воды будет происходить быстрее.

Другими словами, предлагаемая концепция направлена на минимизацию воздействия на загрязненный нефтью деятельный слой торфяных болот и максимальное использование его потенциала в борьбе с загрязнением.

В основе щадящей технологии лежит смягчение негативных воздействий на него и использование имеющегося потенциала этого слоя для уменьшения негативных последствий.

Концепция предусматривает внесение в нефтезагрязненую природную геосистему - торфяное болото - вещества и энергии, которые были бы в меньшей степени инородны первичной геосистеме, то есть внесение торфяных сорбентов. В роли торфяных сорбентов, наносимых на нефтезагрязненую систему, используется воздушно-сухой торф, равномерно распределенный по загрязненной поверхности слоем определенной толщины.

Воздушно-сухой торф (содержание влаги от 50 до 60%) является активной биосистемой, содержащей большое количество микроорганизмов, в том числе и окисляющих углеводородное сырье. Кроме того, воздухоемкость воздушно-сухого торфа достигает 2300 % на единицу объема твердого вещества, то есть в торфяном сорбенте присутствует достаточное количество окисляющего агента - воздуха.

Проведенные исследования показали, что в процессе разрушения нефти в торфяной залежи активное участие принимают все составляющие микробиоценоза залежи: бактерии, актиномицеты и микромицеты. При нанесении на торфогенный слой, загрязненный нефтью, воздушно-сухого торфа отмечается прирост численности всех составляющих микробиоценоза, свидетельствующий об интенсивности протекания деструктивных процессов и хорошей аэрации в системе торфогенный слой - нефть - торфяная засыпка.

Торфяной сорбент в виде воздушно-сухого торфа определенного состава и свойств является капиллярно-пористой системой, которая способна обеспечить: 1) отток и удержание части нефти из деятельного загрязненного слоя торфяной залежи; 2) питательной средой нефтеразлагающие микроорганизмы, в самом торфяном сорбенте; 3)благоприятные условия для самоочищения для нефтеразлагающих микроорганизмов деятельного слоя.

Следует отметить, что существующая практика ликвидации аварийных разливов нефти с помощью засыпки их торфом, действительно является негативной по той причине, что применяемый для этих целей переувлажненный торф-сырец, в силу своих кондиций, не способен решить вышеуказанные задачи. Самая существенная ошибка разработчиков существующих технологий рекультивации нефтезагрязненных поверхностей торфяных залежей, в том числе и засыпкой торфом-сырцом, заключается в непонимании основ болотоведения, физики и химии, генезиса торфяных залежей и торфяных месторождений. Именно это обстоятельство и приводит к многочисленным ошибкам, а также дискредитирует возможности торфа, этого уникального природного сорбента, способного решить многие экологические проблемы ХМАО.

3. Состав работ

1. Теоретическое обоснование и экспериментальное изучение механизма разложения нефти в активной техно-природной геосистеме: деятельный слой торфяной залежи - нефть - слой воздушно-сухого торфа определенной толщины.

2. Разработка щадящей технологии рекультивации нефтезагрязненных поверхностей торфяных болот с учетом объема загрязнения, состава и свойств деятельного слоя торфяной залежи, в том числе: 2.1. Разработка системы количественных и качественных критериев для оценки исходного состояния нефтезагрязненного деятельного слоя торфяного болота;

2.2. Установление порогового минимального содержания нефти на поверхности торфяного болота, при котором не требуется вмешательство человека, и восстановление нарушенных земель идет естественным путем;

2.3. Установление порогового максимального содержания нефти, при котором невозможно его восстановление по щадящей технологии и рекультивация идет по варианту съема и утилизации замазученного слоя торфяной залежи;

2.4. Параметр, характеризующий загрязнение деятельного слоя торфяного болота нефтью, следует обосновать в объемных единицах загрязняющего вещества (литр, куб.м) на единицу площади (квадратный метр, гектар), что более целесообразно, учитывая специфику объекта рекультивации.

3. Обоснование требований к торфяному сырью, используемому для приготовления торфяного сорбента (засыпки нефтезагрязненной поверхности) с учетом ботанического состава, состояния и свойств деятельного слоя торфяного болота, а также с учетом уровня загрязнения деятельного слоя сырой нефтью.

4. Разработка рекомендаций по технологии нанесения слоя воздушно-сухого торфа на нефтезагрязненный деятельный слой торфяного болота, включая обеспечение равномерности расстила, обоснования толщины наносимого слоя и др.

5. Разработка технологии сбора (смыва) нефти при аварийных разливах на торфяных болотах с применением комплекса машин и механизмов, работающих в условиях незамерзающих болот.

6. Разработка комплекса природоохранных мероприятий, в том числе и противопаводковых, на нефтезагрязненном участке торфяной залежи, направленных на защиту окружающей природной среды, в первую очередь, поверхностных и подземных вод, от негативных последствий аварийных разливов нефти.

7. Разработка рекомендаций по созданию системы экологического мониторинга рекультивируемых участков торфяных болот, включающей установление перечня показателей экологического состояния территории, рекомендации по размещению пунктов отбора проб, методикам лабораторных анализов и др.

4. Комплекс механизмов и машин

Проблемой нефтяных компаний, для выполнения комплекса работ по ликвидации аварийных разливов нефти, является отсутствие машин и механизмов, предназначенных для выполнения этих работ в условиях незамерзающих болот. Обычно для этих целей используется различные военные вездеходы, идеология создания которых не предусматривала выполнение каких либо работ на болотах, а скорее наоборот, рассматривала болото, как бездорожье, которое необходимо преодолеть, независимо от энергозатрат. Большая часть территории промышленного освоения ХМАО представляет собой как раз эти самые незамерзающие болота, поэтому эта проблема становится весьма актуальной с точки зрения экономики и требований природоохранного законодательства.

Существенной частью предлагаемой технологии является разработка комплекта механизмов и машин для выполнения всего комплекса работ по ликвидации аварийных разливов нефти на торфяных залежах (от откачки и сбора нефти на месте аварии до отбора проб при проведении ежегодного мониторинга пораженных участков). С учетом опыта отечественной торфяной промышленности, такой комплект будет разработан на базе торфяного канавокопателя МТП-37, который и создавался для выполнения различных работ в условиях незамерзающих болот, как в летний, так и в зимний период.

МТП-37 существенно отличается от гусеничных вездеходов-аналогов по следующим характеристикам:

- практически 100% проходимость по болотам любого типа (при наличии дернины);

- экономичность в эксплуатации;

- экологичность хода (отсутствие разрушений растительного слоя после прохода).

С помощью дополнительного навесного и прицепного оборудования МТП-37 может использоваться для выполнения всего комплекса работ, при ликвидации аварийных разливов нефти в условиях переувлажненных незамерзающих болот.

5. Преимущества и достоинства технологии

Технологий восстановления болотного биоценоза нефтезагрязненных поверхностей торфяных залежей в неосушенном состоянии в мире не существует (Справочник "Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами", изданный Международным Научным Центром Технологий Организации Объединенных Наций по промышленному развитию в 2001 году). Только в нашем округе додумались фрезеровать неосушенную торфяную залежь с целью вырастить на ней луг.

Существующие в мире и РФ технологии рекультивации нефтезагрязненных поверхностей торфяных залежей предусматривают изменение всех условия и связей развивающегося ранее биогеоценоза, как внутренних, так и внешних. Таким же образом, с помощью создания мелиоративных систем, преобразовывают и используют торфяные залежи как сельскохозяйственные угодья для выращивания сельскохозяйственных культур.

В постановлении Правительства РФ "О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации" № 240 от 15 апреля 2002 г., аварийные разливы нефти классифицируется как чрезвычайные ситуации и ликвидируется в соответствии с законодательством РФ. Нормативные документы МЧС РФ достаточно жестко регламентируют порядок и сроки ликвидации чрезвычайных ситуаций техногенного характера, а также порядок и сроки их расследования. Очевидно, что эти нормативные документы исключают пассивное созерцание оставшейся на поверхности нефти после ликвидации аварии, в ожидании летнего сезона.

Предлагаемая технология позволяет выполнять работы по рекультивации нефтезагрязненных земель одновременно с ликвидацией аварии, минимизируя ущерб окружающей среде, так как даже при T= +5оС за сутки с поверхности нефтяного слоя толщиной 1-5см испаряется до 700 г/м3 летучих фракций нефти, а при Т=+20о более 1000 г/м3 .

Технология рекультивации нефтезагрязненных поверхностей торфяных болот с помощью применения искусственного слоя воздушно-сухого торфа, позволит максимально нивелировать отрицательные последствия аварийных разливов нефти, локализуя пораженный участок торфяной залежи, с оставшейся на поверхности нефтью, а далее, проводя ежегодный мониторинг пораженных участков, сдавать их инспектирующим органам после разложения остаточной нефти до нулевого уровня.

Внедрение такой технологии приведет значительному удешевлению стоимости рекультивационных работ нефтезагрязненных поверхностей торфяных, а так же позволит выполнять эти работы одновременно с ликвидацией аварийных разливов нефти при наличии запасов воздушно сухого торфа даже в зимний период, при этом, не нарушая нормативных и правовых документов по охране окружающей среды и недропользованию.