1 стр. из 1

Повышение уровня экологической безопасности в нефтегазовой отрасли России — важная положительная тенденция последнего времени. Примечательно то, что при этом активно внедряются самые современные технологии, развиваются научные исследования в этой области.

Один из серьезных секторов природоохранных технологий составляют методы ремедиации — очистки загрязненных земель от поллютантов. При этом, как и везде в мире, развитие технологий или создание новых преследует две цели — повышение эффективности очистки и сокращение затрат на мероприятия. Среди достаточно широкого спектра средств, разработанных для решения этой проблемы к настоящему времени, основные — сорбенты и реагенты, т.е. соединения позволяющие либо собрать нефть или нефтепродукт с загрязненной территории и иммобилизовать — «связать», и (или) через химические реакции превратить в экологически безопасные вещества.

Бурное развитие биотехнологии в последние десятилетия позволило найти несколько иные подходы к решению проблемы. В частности, наш журнал уже рассказывал о микробиологических методах деградации нефти и нефтепродуктов. Эти методы объединены под общим названием биоремедиации и представляют собой разложение загрязняющих окружающую среду углеводородов через активное заселение поврежденной территории микроорганизмами, использующими нефть или нефтепродукты в качестве своей пищи, либо выделяющие вещества, разрушающие загрязнитель. Однако наиболее перспективным методом для очистки углеводородных загрязнений в промышленно развитых странах в настоящее время считается фиторемедиация — очистка почвы с помощью растений. Основным преимуществом данного метода является его наибольшая экономическая эффективность по сравнению со всеми вышеуказанными при сохранении того же уровня эффективности очистки. В сравнении с микробиологическими методами можно сказать, что последние более эффективны для водоемов, тогда как растения лучше использовать для очистки почв.

Первоначально фиторемедиация как метод очистки почв была разработана для устранения загрязнений тяжелыми металлами. Было обнаружено, что некоторые виды растений способны не только выдерживать наличие, но и поглощать и накапливать в десятки — сотни тысяч раз больше ионов свинца, ртути, цинка или др. токсичных металлов, чем остальные.

Это открытие позволило найти простое решение — теперь для очистки почвы необходимо всего-навсего засеять его нужным видом растения, а в конце сезона собрать «урожай» тяжелых металлов и вывезти на специальное захоранивание. Интересным развитием этого метода стало предложение добывать драгоценные металлы из почвы, так как некоторые растения, в частности обыкновенная капуста, оказались способными накапливать их в себе в повышенных количествах, «добывая» из земли все ионы золота, серебра и платины, к которым только имела доступ их корневая система.

Другим интересующим нас направлением, относительно «молодым», уже показавшим свою перспективность, но еще имеющим очень большой потенциал для развития, стала очистка углеводородных (нефть и нефтепродукты) загрязнений с помощью растений. Выделяют четыре основных метода очистки загрязнений с помощью растений:
 - фитостабилизация;
 - фитодеградация;
 - фитоиспарение;
 - ризодеградация.
 
Фитостабилизация представляет собой накопление, или иммобилизацию растением загрязняющих веществ из почвы или грунтовых вод. При этом возможны различные механизмы процессов — абсорбция поллютантов корнями и накопление их в ­растении, ­адсорбция поллютантов в прикорневой зоне — ризосфере и (или) их осаждение там. К сожалению, из всех изучавшихся видов растений ни одно не показало сколь-либо значительного эффекта в отношении нефти и нефтепродуктов, хотя данный метод хорошо зарекомендовал себя для удаления из почвы и грунтовых вод тяжелых металлов.

Фитодеградация — «внутреннее» разрушение углеводородов растением — после поглощения разложение их в ходе метаболических процессов либо «внешнее», когда нефтепродукты разлагаются под действием корневых выделений. До настоящего времени было проведено всего несколько исследований за рубежом, в которых был получен положительный результат, т.е. была доказана возможность разрушения — разложения на безопасные составляющие растением нефти и нефтепродуктов. И, с одной стороны, это свидетельствует о перспективности развития данного направления очистки нефтяных загрязнений, а с другой — о необходимости проведения дальнейших исследований.

Фитоиспарение — способность растения поглощать нефть или нефтепродукты в процессе поддержания своего водного баланса, т.е. вместе с водой «выкачивать» из почвы загрязняющее вещество. Эта способность хотя и может быть использована для очистки загрязнений, вместе с тем является полумерой, потому что в данном случае загрязняющее вещество выводится в атмосферу в процессе транспирации.

Основные механизмы фиторемедиации почвы, загрязненной нефтью или нефтепродуктами

Более эффективным является очистка, когда растение совмещает способность к фитоиспарению и фитодеградации, тогда в воздух выводятся только безопасные продукты разложения нефтепродуктов.

В качестве объединяющего, промежуточного между вышеуказанными тремя свойствами является так называемый гидравлический контроль, когда растение получает доступ к грунтовым водам и потребляет вместе с влагой загрязняющее вещество. Впоследствии оно может либо разрушать, либо испарять загрязнитель.

Несколько особняком стоит способность растений к ризодеградации, еще называемой ризосферно усиленной биодеградацией или растительно усиленной биодеградацией. Принцип этого механизма состоит в том, что разложение загрязняющих углеводородов производится не непосредственном самим растением, а микроорганизмами, обитающими в непосредственной близости к его корням, т.е. в ризосфере. Роль растения заключается в значительном усилении эффективности работы микроорганизмов за счет биологически активных корневых выделений, хотя результаты отдельных исследований показали, что растения помимо стимуляции микробов могут и сами принимать непосредственное участие в разложении углеводородов.

Листья растения испаряют воду, тем самым выполняя функцию насоса, выкачивающего из почвы при помощи корней воду с растворенными в ней веществами. Углеводороды, из которых состоит нефть, абсорбируются на поверхности корней (что снижает подвижность и токсичность нефти), поглощаются корнями, поступают в надземные части растений, где разрушаются (деградируют), накапливаются или испаряются в атмосферу.

Растения находятся в тесном взаимодей­ствии с микроорганизмами, заселяющими почву. Растительный организм в ходе фотосинтеза аккумулирует солнечную энергию в углеводах (сахарах). От 10% до 20% всей запасенной в процессе фотосинтеза энергии тратится растением на синтез и выделение веществ (сахара, спирты, органические кислоты) в прикорневую зону, что способ­ствует развитию микроорганизмов. Поэтому непосредственно рядом с поверхностью корней в одном кубическом сантиметре содержится около 130 млрд. микроорганизмов, а на расстоянии 10см их присутствие падает до 20млрд. Важнейшим механизмом фиторемедиации почвы является биодеградация углеводородов нефти микроорганизмами, чье развитие стимулируется выделениями корней.

Технология фиторемедиации почвы, загрязненной нефтью, достаточно проста в применении, но требует высококвалифицированных специалистов. Она складывается из нескольких этапов:
1.Оценка характера загрязнения участка (химический состав разлива, степень проникновения нефти в почву, картирование).
2.Разработка оптимальной схемы фиторемедиации (подбор видового состава растений, которые оптимальным образом подходят для устранения данного типа загрязнения и соответствуют данным почвенно-климатическим условиям, определение схемы посадки, выбор необходимых агротехнических мероприятий, в т.ч. оптимизация питания и химическая защита растений).
3.Выращивание растений (проведение комплекса агротехнических мероприятий, в т.ч. подготовка семенного материала, подготовка почвы, внесение минеральных удобрений, использование средств защиты).
4.Мониторинг участка (определение концентрации и распространения химических компонентов нефти, отслеживание путей биодеградации нефти, проведение информационного анализа и прогнозирования).

Экономическая эффективность фиторемедиации является, пожалуй, самым весомым аргументом в пользу данной технологии. Сегодня инженерные методы очистки загрязненных нефтью участков земли обходятся североамериканским нефтяным компаниям в сумму от $10 до $1000 за кубометр почвы.

Особенно дорогостоящи методы полной очистки от плохо растворимых в воде компонентов нефти, требующие экскавации почвы и ее транспортировки к очистным установкам. Конечная стоимость биоремедиации загрязненной нефтью почвы при помощи микроорганизмов составляет от $50 до $400 за кубометр и также часто требует экскавации. И хотя, безусловно, во многих случаях микробиологическая биоремедиация является самым эффективным решением, нельзя не упомянуть о некоторых особенностях этого метода.

В частности, необходимо тщательно отслеживать близость загрязнения к месторождению нефти, для того, чтобы исключить вероятность попадания туда микроорганизмов, разлагающих нефть. Не следует также забывать — фиторемедиация одного кубометра загрязненной нефтью почвы, по оценкам BP Amoco, обходится в $3 в год. Более того, внедрение современных сельскохозяйственных технологий позволило удешевить технологию до $0,02 в год (в пересчете на гектар от $200 в год).

Причина сравнительно низкой стоимости фиторемедиации кроется в том, что растения являются естественными установками по очистке почвы, работающими на солнечной энергии. Задача очистки почвы, которая решается сегодня инженерами и микробиологами, разрабатывалась природой на протяжении миллионов лет, поэтому ее решения оказываются эффективнее во всех отношениях. Таким образом, мы можем говорить о ряде преимуществ, которые дает фиторемедиация как технология очистки загрязненной нефтью почвы. С экономической точки зрения фиторемедиация выгоднее альтернативных технологий, она не предполагает крупных единовременных капиталовложений, связанные с ней издержки могут быть распределены на несколько лет. Фиторемедиация не требует экскавации почвы и может применяться на больших площадях, что особенно важно для отечественной нефтяной промышленности. Фиторемедиация способ­ствует сохранению и улучшению окружающей среды, поскольку связана с выращиванием растений, улучшением почв и защитой их от эрозии. Это наиболее эстетичная технология очистки почвы, что тоже немаловажно. Наконец, в глазах государства и общества это наиболее приемлемая технология очистки почвы от нефти, и ее применение улучшает имидж компании. Если вам необходима дополнительная информация, обращайтесь по адресу: oil@phytoremediation.ru.

В ближайших номерах мы планируем продолжить тему фиторемедиации загрязненных нефтью почв. Мы расскажем о примерах успешного применения этой технологии нефтяными компаниями и о фиторемедиации как компоненте ISO 14001.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!