Эффективность биологического метода очистки почв

Аннотация

Е. А.  Абсеитов, А. У. Амралин, М. Е. Нуралина Эффективность биологического метода очистки почв. В статье рассмотрен один из методов очистки почв.

Содержание работы

В результате загрязнения почв утрачивается сельскохозяйственное значение угодий. В связи с этим необходимо разрабатывать новые и использовать экологически безопасные и экономически обоснованные методы, направленные на интенсификацию процессов очистки почв.

В настоящее время широко используются физические, химические и биологические методы очистки загрязненных почв. Широкое использование получили физические методы, основанные на использовании электрического тока. Это технологии электрохимической и электрокинетической очистки загрязненных почв.

Технологии, основанные на электрохимических методах используются для очистки почвы от хлорированных углеводородов, фенолов и нефтепродуктов и обеззараживания грунта и почвы. При пропускании электрического тока через грунты происходит электролиз воды в поровом пространстве, электрофлотация, электрокоагуляция и электрохимическое окисление. Эффективность окисления фенола  — 70–92 %. Эффективность обеззараживания — 95–99 %.

Электрохимическая технология японской фирмы ОБАЯСИ обеспечивает высокую степень очистки от токсичных органических веществ до 25 наименований. Для очистки участка площадью 15 ²м требуется обработка постоянным током напряжением 50 В с общим расходом электроэнергии 5 кВт. Для удаления 90 % кадмия, цианидов, свинца, хрома, ртути и мышьяка требуется три месяца.

Электрокинетические технологии применяют для очистки глинистых и суглинистых почв и грунтов при полной или неполной водонасыщенности от тяжелых металлов, цианидов, хлорорганики, нефти и нефтепродуктов. Основную роль здесь играют процессы электроосмоса и электрофореза. Преимуществом электрокинетической технологии является высокая степень контроля и управления процессом очистки. Исходные концентрации экотоксикантов могут быть снижены с 10–50 мг/кг до 1–10 мг/кг, что вполне укладывается в существующие нормы. Параметры электрокинетического процесса: напряжение на электродах 4–200 В, напряженность поля 20–200 В/м, плотность тока 0,5–5,0 А, расстояние между электродами 2–10 м, глубина их заложения — 2–5,0 м. Эффективность очистки — 80–99 %. Добиться высокой очистки без применения химреагентов или растворов ПАВ невозможно. Применение специальных химических агентов снижает затраты электроэнергии и времени на очистку.

Очистка почв методом промывки осуществляется с использованием различных растворов. Загрязненные нефтью почвы промывают растворами ПАВ, в качестве которых применяют ОП-10 или оксиэтилированные жирные кислоты (ОЖК). При использовании 0,02 % раствора ОП-10 соотношение грунт: раствор равно 1:16, степень очистки — 99,2 %. При очистке дерновокарбонатных почв от нефтепродуктов раствором ОП-10 концентрацией 0,02 % при соотношении грунт: раствор 1:30 степень извлечения составляет 93,5 %. После очистки грунт или почва возвращаются и используются для рекультивации земель. Проблемой является большое количество полученной в процессе очистки воды, загрязненной нефтепродуктами и СПАВ, которую можно очистить на стационарных очистных сооружениях.

Для промывки используются также растворы, с высоким окислительным потенциалом (активный кислород, щелочная среда, активный хлор) с последующим сбором, очисткой дренажных стоков в электрохимическом комплексе. Для обезвреживания грунтов требуется от 12 до 48 месяцев. Нефтепродукты при этом частично вытесняются и извлекаются на очистных сооружениях. Метод очистки загрязненных почв фитоэкстракцией заключается в выращивании на загрязненных почвах растений. Наиболее эффективен этот метод для очистки почв от никеля, цинка и меди. Загрязняющие вещества аккумулируются в корневой системе и в надземной части растений. Для достижения гигиенических нормативов концентраций вредных веществ в почве необходимо несколько циклов роста культур. После сжигают, пепел складируется на полигоне опасных отходов, но объем золы значительно меньше объема загрязненной почвы. Некоторые растения могут аккумулировать в корневой системе и наземной массе значительные количества металлов: более 1000 мг/кг кобальта, меди, хрома, свинца, никеля или, или 10000 мг/кг марганца и цинка в сухом веществе, поэтому их можно использовать в качестве руды для получения металлов [1].

Эффективен биологический метод очистки почв, который заключается в направленной активизации почвенной микрофлоры, внесении микробных препаратов, разлагающих нефть, а также фиторемедиации — снижении загрязнения почвы, основанного на стимуляции естественного почвенного сообщества нефтеокисляющих микроорганизмов в результате их тесного взаимодействия с толерантными к нефти растениями. Фиторемедиация позволяет активно рекультивировать большие территории с относительно низкой, по сравнению с другими технологиями, стоимостью работ при слабом негативном воздействии на окружающую среду. Время восстановления земель сокращается в 3–4 раза. Биопрепараты стимулируют местный почвенный биоценоз и создают благоприятные условия для перехода нефтяных углеводородов в трудноокисляемое состояние. Образуются органические соединения гумусоподобного характера, положительно влияющие на почвенное плодородие. Создан целый ряд биопрепаратов, на основе активно разлагающих нефть микроорганизмов бактерий родов Rhodococcus, Bacillus, Arthrobacter, Acinetobacter, Azotobacter, Alkaligenes, нитевидных актиномицетов Streptomyces, грибов Aspergillus и Penicillium и др.

Разложение нефти в почве обусловлено не только непосредственным действием живых микроорганизмов, входящих в состав биопрепаратов, но и способностью последних влиять на аборигенное микробное сообщество почвы, повышая его способность утилизировать нефть. К таким препаратам относится Альбит, содержащий естественный природный микробный полимер полибета-гидроксимасляную кислоту из почвенных бактерий Bacillus megaterium и Pseudomonas aureofaciens, набор макро- и микроэлементов, хвойный экстракт и другие компоненты. Он стимулирует местный почвенный биоценоз и создает благоприятные условия для перехода нефтяных углеводородов в трудноокисляемое состояние. Образуются органические соединения гумусоподобного характера, положительно влияющие на плодородие почв.

Биопрепарат Альбит способен значительно снижать нефтяное загрязнение почв. Скорость разложения нефти в почве под действием Альбита увеличивается в среднем в 1,67–3,15 раза. В производственных опытах продемонстрировано, что Альбит совместно с высевом нефтетолерантных трав за один вегетационный сезон снижает нефтяное загрязнение почвы в 1,5–10,0 раза [2].

Результаты обследования почв должны учитываться при определении и прогнозе степени их опасности для здоровья и условий проживания населения, разработке мероприятий по их рекультивации, генерального плана и схем районной планировки, при решении очередности санационных мероприятий в рамках комплексных природоохранных программ, оценки эффективности экологического контроля за объектами негативного воздействия.