Спосіб рекультивації грунтів,забруднених нафтою та нафтопродуктами

1. Спосіб рекультивації ґрунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами, що включає внесення в ґрунт компонентів природного походження, який відрізняє ться тим, що як компоненти природного походження використовують суміш біогумусу черв'яка і сапропелю, співвідношення біогумусу черв'яка і сапропелю в суміші складає 2-4 вагових частини біогумусу на 2-1 вагову частин у сапропелю. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що внесення в ґрунт суміші біогумусу черв'яка і сапропелю виконують з розрахунку 5000 - 20000 кг суміші на один гектар. Винахід відноситься до біотехнологічних методів охорони навколишнього середовища, зокрема до рекультивації ґрунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами, з використанням природних компонентів. Широко відомі способи рекультивації ґрунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами, що засновані на використанні штамів мікроорганізмів і штучни х мікробіологічних препаратів. Мікроорганізми, як деструктори нафти, у процесі своєї життєдіяльності переробляють нафту і нафтопродукти в екологічно безпечні речовини, забезпечуючи рекультивацію забрудненого ґрунту. Недоліком таких способів являється вибірна дія штамів і мікробіологічних препаратів на певні фракції нафтопродуктів, а також висока вартість штучни х препаратів, що обмежує застосування штамів і мікробіологічних препаратів для рекультивації значних площ забруднених ґрунтів. Відомі біотехнологічні способи рекультивації ґрунтів засновані на використанні компонентів природного походження. Для таких способів характерним являється доступність сировинної бази, екологічна безпека і висока ефективність, засно вана на використанні природно збалансованого консорціуму мікроорганізмів - деструкторів нафти і нафтопродуктів. Використання компонентів природного походження дозволяє ефективно вирішувати важливішу екологічну задачу - природний крекінг забруднених нафтопродуктами ґрунтів поверхневого природного шельфу. Так, відомий спосіб рекультивації ґрунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами на основі природних компонентів [патент Російської Федерації №2240877, МПК7 В09С1/10, C05F 3/00, дата подачі заявки 2003.12.09.]. Для реалізації способу вибирають непридатну для сільськогосподарської діяльності ділянку землі для створення на ній агротехнічних карт поетапної очистки ґрунту Забруднений нафтою і/або нафтопродуктами ґрунт завозять на обрану ділянку Для створення рекультивуючого компосту перемішують ґрунт, забруднений нафтою і/або нафтопродуктами, пташиний послід, органічні відходи, відходи деревообробки при наступному співвідношенні компонентів, у масових % забруднений ґрунт від 45 до 72%, пташиний кал - 15-40%, органічні відходи 38%, відходи деревообробки 9-27% Пташиний по (19) UA (11) 80075 (13) C2 (21) a200610054 (22) 20.09.2006 (24) 10.08.2007 (46) 10.08.2007, Бюл. № 12, 2007 р. (72) Абрамов Сергій Миколайович, Сопельник Віктор Іванович (73) Абрамов Сергій Миколайович, Сопельник Віктор Іванович (56) RU 2240877, 27.11.2004 RU 2241555, 10.12.2004 RU 2217246, 27.11.2003 RU 2279472, 10.01.2006 RU 2154935, 27.08.2000 RU 2033011, 20.04.1995 UA 74681, 15.09.2005 3 80075 слід рекомендується додавати порціонно з проміжками не менше 30 днів. Пташиний послід містить у своєму складі мікроорганізми - деструктори нафти (нефтоокислювачі) організми, наприклад мікроорганізми роду Candida Перемішування роблять шляхом звичайної оранки Потім протягом періоду не менше 10 місяців проводять компостування для протікання відповідних мікробіологічних і біохімічних процесів. Як органічні відходи можуть бути використані органічні відходи харчового виробництва, наприклад відходи м'ясоперероблюючих підприємств Додавання органічних добавок стимулює каталазну активність окислювально-відновних ферментів, з якими зв'язаний окисний розпад нафтопродуктів і нафти в ґр унті. Як відходи деревообробки використовують стружку і/або обпилки, які забезпечують необхідну аерацію при компостуванні за рахунок великої поверхні, а також іммобілізацію мікробіологічних культур. Загальними ознаками аналога і способу, що заявляється, є внесення в ґрунт компонентів природного походження. Описаний спосіб, як аналог, характеризується високою трудомісткістю (переміщення ґрунту на ділянки компостування) і багатостадійністю, що обмежує його застосування при рекультивації значних площ забруднених земель. Відомий спосіб переробки нафтових шламів і очистки замазучених ґрунтів [патент Російської Федерації №2250146, МПК7 В09С1/10, дата подачі заявки 2004.01.19.], що включає вплив на замазучений ґрунт мікроорганізмами, що окислюють нафту, гноєм і адсорбентами Спосіб, виконують таким чином У ґрунт подекадно і рівномірно протягом одного місяця вводять компоненти гною порціями в 120, 150 і 500%, до об'ємного складу замазученого ґрунту. Поетапно і пропорційно зазначеним співвідношенням об'ємних мас компостного складу вводять гіпс (CaSO4) у співвідношенні від 10 до 100% Приводять оброблювану масу замазученого ґрунту в стан біохімічної взаємодії мікроорганізмів. Під дією введених компонентів утворять пористість багатокомпонентного оброблюваного матеріалу, створюють умови проникнення в утворений пористий компостний склад кисню, використовують умови каталізації процесу і нагрівання маси від 10 до 60°С, знижують об'єм води, що випаровується, завершують багатокомпонентний взаємозв'язок мікроорганізмів з компостним складом, перетворюють замазучений ґрунт у високогумусовий ґрунт. Загальними ознаками аналога і способу, що заявляється, являється внесення в ґрунт компонентів природного походження. Описаний спосіб, як і вище приведений аналог, характеризується високою трудомісткістю і багатостадійністю, що обмежує його застосування при рекультивації значних площ забруднених земель. Відомий спосіб рекультивації ґрунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами [патент Російської Федерації №2241555, МПК7 В09С1/10, 4 B01J20/22, дата подачі заявки 2002.11.04.], по якому нафтову пляму фіксують природним сорбентом - торфом, що містить психротолерантні мікроорганізми й елементи мінерального живлення Торф формують у гранули діаметром 5мм, довжиною 10мм. Гранули даного розміру утримуються на поверхні нафти, не здуваються вітром, тонуть у нафтовій плямі, мають значну сорбційну ємність. Один кілограм гранул акумулює 6-13кг нафти в залежності від температури навколишнього середовища. Для виробництва гранульованого торфу використовують верхо вий і низинний торф у співвідношенні 4:1 по вазі. Верховий торф має високу сорбційну ємність, низинний торф містить гумінові речовини, що мають клеючу здатністю. Дане сполучення двох видів торфів у дозволяє сформувати міцну гранулу з високою сорбційною ємністю. У технологію виробництва гранул включені операції по насиченню біосорбенту активними психрофільними деструкторами нафти і нафтопродуктів, елементами мінерального живлення і вапном. Загальними ознаками аналога і способу, що заявляється, є внесення в ґрунт компонентів природного походження. В описаному способі торф, як біологічний деструктор нафти і нафтопродуктів, характеризується слабкою активністю мікрофлори, що вимагає додаткового насичення торфу активними деструкторами нафти і нафтопродуктів, елементами їх харчування, підвищує трудомісткість, обмежує його застосування способу. Відомий спосіб мікробіологічної очистки і рекультивації ґрунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами [патент Російської Федерації №2217246, МПК7 В09С1/10, А01В79/00, дата подачі заявки 1999.03.18.], відповідно до якого ґрунт обробляють препаратами, що містять нафтопереробні бактерії (наприклад, бактеріальний препарат "Путідойл") разом з біодеструкторами наступного трофічного рівня - дощовими черв'яками. За рахунок переносу черв'яками на своїй поверхні й у кишечнику мікробіологічних препаратів прискорюється процес переміщення і поширення бактерій по периметру й у глибину, полегшується доступ кисню в глибокі шари забрудненого нафтою ґрунту. Спосіб дозволяє активізувати руйнування нафтового забруднення мікрофлорою, а також сприяє рекультивації ґрунтів за рахунок утворення в процесі життєдіяльності черв'яків біогумуса, що поліпшує структур у ґр унтів. Експериментально доведено, що окреме застосування бактеріального препарату дозволило знизити вміст нафти не більше ніж на 34%, окреме застосування дощових черв'яків знизило вміст нафти на 14%, а спільне використання бактеріальних препаратів і дощових черв'яків дозволило знизити вміст нафти більш ніж на 52%. Загальними ознаками аналога і способу, що заявляється, є внесення в ґрунт компонентів природного походження. Описаний спосіб вимагає особливих агротехнічних прийомів, зв'язаних з культивуванням у ґрунті дощових черв'яків, що ускладнює технологію, обмежує можливостями її застосування на великих площах. 5 80075 Як найближчий аналог вибрано спосіб очистки ґрунту від нафтови х забруднень по [патенту Російської Федерації №2279472, МПК7 C12N1/26, В09С1/10, дата подачі заявки 2004.06.25.]. Спосіб включає внесення в ґрунт сухого активного мулу целюлозно-паперових підприємств, який представляє собою суміш мікроорганізмів і живильних речовин, а також внесення в ґрунт вуглеводномінеральної добавки (УМД), соломи для додаткової аерації ґрунту, вапна для нейтралізації кислих ґрунтів або гіпсу для нейтралізації лужних ґрунтів. Потім здійснюють агрохімічні заходи - посів бобових к ультур, як фітомеліорантів. Сухий активний мул являє собою готову суміш асоціації аеробно-анаеробних мікроорганізмів (бактерії, дріжджі, гриби), які відносяться до різних фізіологічних груп, живильного субстрату, що складається з органічних і мінеральних речовин. У сухому активному мулі містяться полісахариди, целюлозне волокно, низькомолекулярний лігнін, жирні кислоти. Сухий активний мул нетоксичний, не здатний до утворення токсичних сполучень. Органічні і мінеральні речовини сухого активного мулу, потрапляючи в ґрунт, служать енергетичним матеріалом для ґрунтової мікрофлори, завдяки чому в ґр унті посилюється активність мікробіологічних процесів, під впливом яких відбувається мобілізація живильних речовин і самоочищення ґрунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами. Переважне використання активного мулу саме целюлозно-паперових виробництв, тому що наступне внесення в якості структур уючого агента соломи (джерела целюлози) активізує процеси адаптації в ґрунті мікрофлори, адаптованої до даного джерела вуглецевого живлення. Для нейтралізації кислих ґрунтів вносять вапно, що нейтралізує продукти розкладання нафти, знижує рухливість токсичних речовин, прискорює розкладання метанонафтенових структур. Для нейтралізації лужних забруднених ґрунтів вносять гіпс, який сприяє витисненню поглиненого натрію кальцієм, у результаті чого утворюється сульфат натрію, що легко вимивається і знижує те хногеннообумовлену лужність середовища. Вуглеводно-мінеральна добавка (УМД) по ТУ 13-0248643-800-90 являє собою однорідну густу рідину коричневого кольору, має щільність 1,25г/см 3. Основними компонентами цієї добавки являється моносахариди, органічні кислоти, макро- і мікроелементи. У якості структур уючого агента застосовується солома (здрібнена, тому що краще протікають мікробіологічні процеси в ґрунті, відбувається більш швидка мінералізація органічних сполук і менше нагромадження токсичних з'єднань) злакових озимих культур, яка поліпшує родючість ґрунту, являється гідрофобним матеріалом, впливає на ґрунт у відношенні його теплового режиму через низьку теплопровідність соломи. Спосіб здійснюють таким чином. Вносять у ґрунт активний мул, УМД, структур уючий агент, вапно або гіпс. Ґрунт щомісяця рихлять (звичайна оранка, боронування і т.п.), при цьому відбувається активізація життєдіяльності мікроорганізмів, відходять легкі і газоподібні фракції нафти, змен 6 шуються розміри ґрунтових часток, поліпшується водно-повітряний режим, пористість ґрунту і біохімічна активність. Поливають водою не менше 10л/м 2, у сухий час року не рідше одного разу в 710 днів. Потім висівають багаторічні трави бобових рослин (люцерна) з розвитою кореневою системою, що сприяє поліпшенню газоповітряного режиму забрудненого ґрунту, збагаченню ґрунту азотом і біологічно активними сполуками, що виділяються кореневою системою (у ґрунт) у процесі вегетації рослин. Загальними ознаками прототипу і рішення, що заявляється, є внесення в ґрунт компонентів природного походження. Активний мул целюлозно-паперових підприємств, будучи продуктом промислового виробництва, не є природною біологічною системою, заснованою на принципах природного біоценозу. На практиці доведено, що саме такі «живі» природні системи найбільше результативно взаємодіють з іншими біологічними системами, наприклад із ґрунтом, усуваючи і коректуючи фактори, що перешкоджають існуванню і розвитку біологічної системи. Зазначена обставина обмежує ефективність біологічної деструкції нафти і нафтопродуктів активним мулом целюлозно-паперових підприємств. Спосіб вимагає введення вуглецево-мінеральних добавок для підтримки життєдіяльності мікроорганізмів активного мулу, соломи, вапна або гіпсу, тому що активний мул не являється структуруючим агентом, не забезпечує корекції рН ґрунту. Усе це ускладнює технологію рекультивації ґрунту. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу рекультивації ґрунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами, у якому забезпечується підвищення активності біологічної деструкції нафти і нафтопродуктів при спрощенні технології рекультивації Поставлена задача вирішується тим, що в способі рекультивації ґрунту, що включає внесення в ґрунт компонентів природного походження, відповідно до винаходу, як компоненти природного походження використовують суміш біогумуса черв'яка і природного сапропелю. Перераховані ознаки складають сутність винаходу. У якості біогумуса черв'яка можна використовувати біогумус червоного каліфорнійського черв'яка або біогумус до щового черв'яка. Доцільно співвідношення біогумуса черв'яка і сапропелю в суміші витримувати з розрахунку 2-4 вагові частини біогумуса на 2-1 вагові частини сапропелю, а внесення суміші в ґрунт виконувати в залежності від ступеня забруднення ґрунту з розрахунку 5000-20000кг суміші на один гектар. Істотні ознаки винаходу знаходяться в причино слідчому зв'язку з технічним результатом, що досягається. Так, внесення в ґрунт компонентів природного походження у вигляді суміші біогумуса черв'яка і природного сапропелю забезпечує підвищення активності біологічної деструкції нафти і нафтопродуктів при спрощенні технології рекультивації. Пояснюється це наступним. 7 80075 Відомо, що біогумус (вермикомпост), як продукт життєдіяльності червоного каліфорнійського черв'яка або дощового черв'яка, містить у збалансованому природою сполученні комплекс живильних речовин і мікроелементів, біологічно активні ферменти, ґрунтові антибіотики, вітаміни, гормони росту і розвитку рослин, велику кількість гумінових речовин. У біогумусі живе унікальний природний консорціум мікроорганізмів, який представляє собою біологічну систему, побудован у на принципах біоценозу живих організмів. Біогумус не містить патогенну мікрофлору Використання біогумуса як добрива прискорює проростання насіння, ріст і розвиток рослин, підвищує стійкість рослин до захворювань і стресових ситуацій у несприятливих умовах. Відомо, що біогумус являється природним структур уючим агентом, регулятором рН ґрунту. При використанні біогумуса для вирощування рослин на забруднених ґрунта х важливим є його властивість блокувати надходження в органи рослин важких металів і їх сполук, а також радіонуклідів. Відомо також, що природні сапропелі, як донні відкладення прісноводних водоймищ, утворені в результаті багаторічного розкладання в особливих умовах (відсутність кисню, незначні коливання температури) відмерлої водної рослинності, мікроводоростей, живих організмів, ґрунтового гумусу, грибків, найпростіших і одноклітинних організмів, являють собою, як і біогумус, збалансовані природою біологічні системи дуже складного складу. Ці біологічні системи характеризуються високим вмістом активних біологічних речовин (амінокислоти, пептиди, нуклеотіди, нуклеозіди, каротиноїди, протеїни, вітаміни, гормони, антиоксиданти, стимулятори росту, ферменти, наприклад каталази, пероксидази, редуктази, протеази, і інші біологічно активні речовини) і високим вмістом мікроелементів (Co, Μn, Сu, В, Ζn, І, Вr, Mo, Cr, Be, Ni, Ag, Sn, Ті). Сапропелі застосовуються як органічні добрива, що, як і біогумус черв'яка, прискорюють проростання насіння, ріст і розвиток рослин, підвищують стійкість рослин до захворювань і стресових ситуацій у несприятливих умовах. При застосуванні сапропелів в умовах вирощування рослин на техногенно забруднених ґрунтах важливим являється їх властивість, як і властивість біогумуса, блокувати надходження в органи рослин важких металів і їх сполук, а також радіонуклідів. Авторами експериментально встановлено, що біогумус також" має високі сорбційні властивості у відношенні органічних речовин, зокрема нафти і нафтопродуктів. Ці властивості в основному пояснюються високим змістом у біогумусі фульвокислот, амінокислот, гумінових кислот, гуматів, що визначають високу ємність катіонного обміну. Ефективність застосування біогумуса як сорбента нафти і нафтопродуктів перевірялася в лабораторних умовах. У посудину, заповнену водою, місткістю 1л додавали бензин. На поверхні води утворився шар бензину товщиною близько 1см. Поверхню посипали порошкоподібним біогумусом червоного каліфорнійського черв'яка. Частинки біогумуса негайно починали взаємодіяти з бензином, зв'язуючи його з утворенням грудок розміром до 1,0-1,5см, які осідали на дно ємності у виді ко 8 лоїдного осаду, що включає поглинені забруднювачі. Витрата біогумуса визначалась зорово до зникнення плям бензину на поверхні води. Процес осадження займав 1,5-2,0хв. Після відстоювання злита з посудини вода не містила домішок бензину. Авторами також експериментально встановлено, що суміш біогумуса черв'яка і сапропелю являє собою особливу біологічну систему, яка у результаті процесів синергізму здобуває нові властивості, що відрізняють її від властивостей біогумуса черв'яка і властивостей сапропелю. Новизна властивостей виражається в більш високій активності мікроорганізмів - деструкторів нафти, у переведенні мікроелементів сапропелю в доступну для рослин форму. Ефективність суміші, як деструктора нафти і нафтопродуктів, підтверджується наступним експериментом. У посудину з водою додавали відпрацьоване мінеральне масло в кількості, достатній для утворення на поверхні води масляної плівки товщиною близько 1мм. Поверхню води посипали порошкоподібною сумішшю біогумуса червоного каліфорнійського черв'яка і природного сапропелю в співвідношенні 3 вагові частини сапропелю на 7 вагових частин біогумуса. Частинки біогумуса негайно починали взаємодіяти з маслом, зв'язуючи його з утворенням грудок, що осідали на дно ємності у виді колоїдного осаду. Далі, отриману рідку суміш витримували, періодично (два рази на день) перемішуючи її продувкою повітрям для забезпечення суміші киснем. Після 10 днів витримки при зазначених умовах ознак мінерального масла в суміші не виявлялося. Зазначене вище пояснює причиннонаслідковий зв'язок істотних ознак винаходу з технічним результатом, що досягається, (підвищення активності біологічної деструкції нафти і нафтопродуктів при спрощенні технології рекультивації). Нижче приводиться докладний опис способу, що заявляється. У перший сезон перед осінньою оранкою ґрунту під пар на його поверхню рівномірно наноситься суміш біогумуса черв'яка і сапропелю в співвідношенні 2-4 вагові частини біогумуса на 2-1 вагові частини сапропелю. Витрата суміші в залежності від ступеня забруднення ґрунту складає 500020000кг суміші на один гектар ґрунту, що підлягає рекультивації. Виконують відвальну оранку ґрунту. Ґрунт щомісяця рихлять (боронування, культивування і т.п.). При цьому відбувається активізація життєдіяльності мікроорганізмів, поліпшується водно-повітряний режим, пористість ґрунту і її біохімічна активність. Навесні наступного сезону на обробленій ділянці виконують посів сидеральних культур із звичайною агротехнічною підготовкою ділянки. Бажано, щоб сидеральні культури об'єднували рослини з стрижневою кореневою системою (рапс, суріпка) і мочковатою кореневою системою (овес, озиме жито), що значно поліпшує аерацію ґрунту, сприяючи відновленню природних біологічних процесів. Бажано в суміш сидеральних культур уключити бобові культури для фіксації атмосферного азоту, що необхідно як для активізації життєдіяльності 9 80075 мікроорганізмів - деструкторів нафти, так і для живлення рослин. Після нарощування зеленої маси трави подрібнюють і заорюють у ґрунт, що підвищує біогенність ділянки, що підлягає рекультивації. Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а 10 Контролюють зміст нафтопродуктів у ґрунті. У залежності від ступеня забруднення ґрунту можливий варіант повторення перерахованих агротехнічних заходів для повного відновлення порушеного біоценозу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601