Зарубежный опыт детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами.

Билет 6.1. Допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории ХМАО – Югры. Региональный норматив "Допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры" от 10 декабря 2004 года N 466-п. Устанавливается в целях сохранения биологического разнообразия и предотвращения негативного воздействия на почвенные экосистемы, ограничения и регламентации уровня загрязнения почв и земель нефтяными углеводородами. Предназначается для применения контролирующими органами и хозяйствующими субъектами при оценке состояния почв и земель после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ. Региональный норматив принимается равным содержанию нефтепродуктов в почве из расчета массовой доли нефтяных углеводородов в пробах почв, отобранных в соответствие с ГОСТ 17.0.0.02-79 "Охрана природы. Метрологическое обеспечение контроля загрязненности атмосферы, поверхностных вод и почвы. Основные положения", ГОСТ 17.4.3.01-83 "Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб", ГОСТ 17.4.4.02-84 "Охрана природы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического и гельминтологического анализа" с глубины разных почвенных горизонтов. Региональный норматив принимается равным абсолютным значениям массовой доли загрязняющего вещества (нефти и нефтепродуктов) в пробах почв для различных почвенных горизонтов типичных почв Ханты-Мансийского автономного округа - Югры с учетом различного целевого использования земель.

2.Фиторемидиация почв, загрязненных тяжелыми металлами. Тяжелые металлы относятся к числу наиболее опасных химических загрязняющих веществ. Избыточное поступление металлов в экосистемы в результате антропогенного воздействия часто приводит к необратимым изменениям и нарушениям жизненно важных функций живых организмов. Важно отметить, что загрязнению тяжелыми металлами подвергается не только почвенный покров, но и гидросфера и атмосфера. В силу этого повышение концентрации твердых металлов в окружающей среде носит глобальный характер. Избыток металлов в среде обитания приводит к накоплению растительными организмами, при этом уровень и характер поглощения у разных видов растений имеет свою специфику.Одним из способов эффективной очистки почв от тяжелых металлов является фиторемедиация технология очистки окружающей среды с помощью растений и ассоциированных с ними организмов. Преимуществами фиторемидиации являются: эффективность, низкая стоимость, широкий спектр поглощаемых загрязняющих веществ, а также экологичность. Фиторемедиация как, возможно, самая чистая и дешевая технология может быть использована в восстановлении отдельных опасных участков. Фиторемедиация включает в себя целый ряд различных методов, которые могут привести к деградации загрязнений. Эта технология в последнее время привлекает к себе внимание в качестве инновационной, экономически эффективной альтернативой более опасных существующих методов. Фиторемедиация дешевле, чем обычные физико-химические методы, поскольку она не требует дорогостоящего оборудования и высококвалифицированного персонала. Фиторемедиация применима для широкого спектра токсичных металлов и радионуклидов, а также для других неорганических загрязнителей и широкого спектра органических токсикантов. Преимущество фиторемедиации в накоплении металлов в растениях, которые в дальнейшем могут быть переработаны после сжигания биомассы, а также для создания биодизельного топлива и получения тепловой энергии. Успех техники фитофильтрации зависит от определения подходящих видов растений, которые могут гипераккумулировать тяжелые металлы и производить большие количества биомассы.Фиторемедиация может быть длительным процессом, и очищение участка может занимать несколько сельскохозяйственных сезонов. Утилизации или сжигание отходов занимает несколько недель или месяцев, в то время как для фитоэкстракции или деградации, возможно, потребуется несколько лет. Таким образом, для участков, с очень большой концентрацией загрязняющих веществ, фиторемедиация не может быть выбрана методом восстановления. Эта технология лучше всего подходит для удаленных районов, где человеческий контакт ограничен или там, где загрязнения не требуют немедленного ответа. Фиторемедиация может быть ограничена такими факторами, как время, климат, глубина корня, химический состав среды, и уровень загрязнения.

Билет 7. 1. Факторы,лимитирующие процессы биолог разложения нефти в почвах и методы их нейтрализации. 1.Пленка нефти толщиной более 5 мм, битуминизированная нефтяная корочка на поверхности почвы. Негативные воздействия: Ухудшение аэрации, закисление подповерхностных слоев почвы, непригодность почв для семенного возобновления растений. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ; Сбор и удаление остаточной свободной нефти сорбентами. Отмывка переувлажнённых почв от остаточной нефти струями воды. Разрушение тонкой нефтяной корочки поверхностным рыхлением почв. 2.Высокая концентрация углеводородов в поверхностных слоях почвы. Негативные воздействия: Подавление жизнедеятельности почвенной микрофлоры и мезофауны,ухудшение аэрации, закисление почв. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ: Срезание и удаление сильно загрязненного нефтью поверхностного слоя торфяных почв. Внесение в минеральные почвы торфа с последующим перемешиванием его с загрязненным грунтом. Перемешивание фрезерованием замазученных поверхностных слоев. Регулярное рыхление почв фрезерованием. 3.Избыточное застойное переувлажнение болотных почв. Негативные воздействия: Дефицит кислорода, высокая кислотность, неблагоприятный температурный режим почв. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ: Регулярное рыхление почв фрезерованием. Формирование микрорельефа из гребней и борозд. Высев гидрофильных трав-мелиорантов. 4.Недостаточное увлажнение песчаных и супесчаных почв. Негативные воздействия: Подавление жизнедеятельности нефтеокисляющих микроорганизмов. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ: Внесение торфа с последующим перемешиванием его с загрязненной почвой, дождевание. 5.Высокая кислотность почв. Негативные воздействия: Подавление жизнедеятельности нефтеокисляющих бактерий. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ: Внесение известняковой или доломитовой муки и других раскислителей. 6.Хлоридно-сульфатное засоление почв. Негативные воздействия: Подавление жизнедеятельности нефтеокисляющей микрофлоры, непригодность почв для древесных и травянистых растений. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ: Рассоление почв естественным путем, затоплением или другими методами. 7.Заиление почв шламом. Негативные воздействия: Ухудшение аэрации, засоление почв. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ: Внесение торфа с последующим перемешиванием его с загрязненной почвой. Регулярное рыхление почв фрезерованием. 8.Накопление промежуточных продуктов распада нефти. Негативные воздействия: Закисление почв накапливающимися органическими кислотами. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ: Внесение известняковой или доломитовой муки и других раскислителей. Высев трав-мелиорантов. 9.Бедность почв усвояемыми формами калия, азота, фосфора. Негативные воздействия: Подавление жизнедеятельности нефтеокисляющих микроорганизмов, угнетенное развитие растений - мелиорантов. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ: Внесение азотных, фосфорных, калийных или комплексных минеральных удобрений. 10.Бедность почв нефте окисляющими микроорганизмами. Негативные воздействия: Медленная биодеградация нефти. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ: Внесение накопительных культур аборигенных микробных сообществ или промышленных микробиологических препаратов.Главным лимитирующим фактором является сама нефть. При концентрациях более 20% в минеральных и более 40% (по весу) в торфяных почвах нефть является сильным консервантом, резко ухудшает кислородный режим и агрегатную структуру почв.

2. Технологии детоксикации тяжелых металлов в техногенно загрязненных почвах. Проблема выбора метода детоксикации тяжелых металлов связана, во-первых, с неоднородностью почвенного покрова, значительной вариабельностью агрохимических и эколого-биологических свойств его плодородия, а, во-вторых, с уровнем техногенной нагрузки на почвы, что и обусловило необходимость анализа существующих мероприятий с привязкой к конкретному уровню загрязнения. При толерантном уровне загрязнения почвы, которому соответствует 1—2 ПДК по В.Б. Ильину среди методов физической детоксикации целесообразно использовать глубокую плантажную вспашку и промывание почвы, а среди методов фиторемедиации (биологической детоксикации) — фитостабилизацию. В первом случае ведущим фактором определяющим целесообразность выбора и эффективность проведенных мероприятий будут выступать гранулометрический состав почв, форма химического соединения и доза загрязнителя, во втором биологические особенности растений, обуславливающие механизм толерантности или внутренние защитные приспособления к токсическому действию тяжелых металлов. В результате глубокой плантажной вспашки количество тяжелых металлов будет перераспределяться на больший объем почвы и тем самым произойдет уменьшение их концентрации в пахотном слое. При относительно равномерном распределении тяжелых металлов в плодородном слое почвы рекомендуется применять технологию промывания с целью вытеснения тяжелых металлов с почвенным раствором и последующей их фиксацией ППК грунтов, подстилающих активный корнеобитаемый слой. Однако этот метод сопряжен с рядом трудностей: во-первых, растворимость большинства соединений тяжелых металлов весьма слабая, поэтому необходим значительный период времени для перехода их в почвенный раствор и, во-вторых, большие промышленные промывные нормы воды могут привести к загрязнению грунтовых вод, причем не только соединениями тяжелых металлов, но и другими легкорастворимыми, плохо фиксирующимися почвой загрязнителями, например, нитритами. При опасном уровне загрязнения почвы тяжелыми металлами в 2—5 ПДК по В.Б. Ильину используют методы химической детоксикации, которые основываются на взаимодействии загрязняющих веществ с компонентами почв за счет реакций гидролиза,окисления — восстановления, химической сорбции. В качестве мелиорантов применяют различные химические соединения: органические вещества, хелаты, ионообменные смолы, бурый уголь, известь, гипс, мел, карбонаты и сульфид калия, минеральные и органические удобрения, иными словами соединения, основной целью, которых является сорбция загрязнителей и снижение их транслокации в растение. Значительное влияние на целесообразность выбора и эффективность проведенных мероприятий будут оказывать химический состав ППК, содержание гумуса, агрохимические показатели почвенного плодородия (наличие подвижного фосфора, карбонатов кальция, реакция почвенной среды). Очень опасный уровень загрязнения по В.Б. Ильину свыше 5 ПДК требует кардинального решения проблемы, а именно удаления металла-загрязнителя из почвы, что можно достичь путем физической детоксикации (электрохимическая ремедиация, удаление загрязненного слоя почвы) или за счет фитоэкстракции — технологии непрерывного выращивания растений, способных извлекать и концентрировать в надземной биомассе значительное количество тяжелых металлов с последующей их переработкой. Электрохимическая ремедиация основывается на миграции ионов металлов под действием внешнего электрического поля. Применение этого метода ограничивается небольшой скоростью очистки, формированием фронта рН и, как следствие, увеличением энергозатрат и нежелательными для почвы побочными реакциями. Для фитоэкстракции используют специально подобранные виды растений-гипераккумуляторов, таких как бурачок стенной, резуха Галлера, горчица сарептская, петрушка кучерявая. При этом коэффициент накопления металлов в растениях увеличивают за счет внесения в почву эффекторов фитоэкстракции и регуляторов роста растений. Таким образом, существующий уровень техногенной нагрузки, которая определяется валовым содержанием тяжелого металла относительно ПДК, обосновывает целесообразность выбора метода и эффективность конкретного мероприятия детоксикации тяжелых металлов в почве.