Нерешенные задачи

Пиковский Ю.И. отмечает, что при нефтяном загрязнении взаимодействуют три экологических фактора: а) сложность, уникальная поликомпонентность состава нефти, находящегося в состоянии постоянного изменения; б) сложность, гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящейся в процессе постоянного развития; в) многообразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится экосистема. Нефть деградирует в почве очень медленно, процессы окисления одних структур ингибируются другими структурами; трансформация отдельных соединений идет по пути приобретения форм, трудно окисляемых в дальнейшем. Все вышеизложенное определяет сложности и возможные ошибки при оптимизации экологической обстановки в нефтезагрязненных районах.

Отмечается, что формальное достижение принятых санитарных нормативов по содержанию нефтепродуктов в почвах не приводит к полному восстановлению их эффективного плодородия, что подтверждается состоянием их свойств: влияние остаточного нефтяного загрязнения проявляется в гидрофобизации почвенных частиц с нарушением структурно-агрегатного состояния и водно-физических свойств почв. Лимитирующим фактором развития растений при этом выступает недостаток доступной влаги в почве. Отмечается ухудшение гумусового состояния почв, обеднение гумуса азотом. Не восстанавливается полностью ферментативная активность почв. В почвенном поглощающем комплексе остается значительная доля натрия (Габбасова И.М., Сулейманов Р.Р.). При биологической рекультивации почв в повышенных элементах ландшафта содержание в них нефтепродуктов снижается до нормы, но в подчиненных элементах ландшафта образуются часто битуминизированные солончаки и солонцы.

Обычные рекультивационные мероприятия имеют ряд недостатков. Землевание замедляет процессы разложения нефти: вывоз загрязненного слоя создает новые очаги вторичного загрязнения. При сжигании нефти сроки естественного восстановления нефтезагрязненных почв значительно увеличиваются, происходит образование полициклических ароматических углеводородов, обладающих канцерогенными свойствами, затормаживается восстановление всех блоков экосистемы. Обработка почвы сольвентами приводит к частичному или полному уничтожению в почве колоний микроорганизмов, что сопровождается и деградацией других свойств почв. В результате срезки грунта появляются места с отсутствием верхнего, плодородного слоя, что значительно удлиняет срок рекультивации почв. Следует отметить, что разложение нефтепродуктов в почве зависит не столько от количества микроорганизмов, сколько от их активности и сочетания отдельных групп, последовательно перерабатывающих отдельные фракции нефтепродуктов. При этом активность микроорганизмов определяется как физико-химическими свойствами почв (рН, Eh, ионной силой, засолением и т.д.), так и индуктивным эффектом влияния функциональных групп почв, гумуса, минералов на реакционноспособность ферментов и активность микроорганизмов. Очевидно, что катализирующая роль разных минеральных образований, компонентов ППК для отдельных почв неодинакова.

По мере разработки нефтяных месторождений в них закачивают под давлением воду. Однако, остаточная нефть обладает рядом свойств, затрудняющих ее извлечение: 1) преобладают смолистые или восковидные парафины с высокой молекулярной массой, склонные к закупориванию скважин или нефтеносных ходов; 2) остаточная нефть обладает высоким содержанием ненасыщенных асфальтенов, кислород-, серо- и металлсодержащих органических соединений, которые склонны к адгезии к стенкам скважин, а также формируют устойчивые нефтяные эмульсии, с трудом поддающиеся разделению при последующей очистке нефти (Самунков В.Д. и др.). Очевидно, что взаимодействие с почвой разных фракций нефти неодинаково, при этом наступает и разная степень нарушения экологического равновесия. При деградации почв и других компонентов экосистемы на разных стадиях добычи нефти (и естественно для разных почв и биоклиматических условий) должны разрабатываться свои конкретные приемы оптимизации обстановки.

Извлечение остаточной нефти облегчается при закачивании в пласты следующих компонентов: поверхностно активных веществ, которые снижают вязкость нефти и повышают ее текучесть; вязкоупругих составов (полисиликатов, декстранов), повышающих вязкость воды, в результате вода выталкивает нефть, действуя, как поршень. Эти вещества, естественно, поглощаются почвами, мигрируют в грунтовые воды и попадают на поверхность почвы, вызывая ее деградацию. Для этих же целей используют подземное применение микроорганизмов и продуктов их метаболизма (при неглубоком залегании нефти, рН=4-8, температуре не выше 75^о, содержании минеральных компонентов менее 10%). Чаще используют анаэробную микрофлору (рода Leuconostoc, Clostridium) и питательный субстрат (мелассу, кукурузные отходы и т.д.). Микроорганизмы образуют следующие продукты, способствующие нефтеотдаче пластов: газы (углекислый газ, водород, метан, азот); органические кислоты, растворяющие известняк с образованием углекислого газа; поверхностно-активные вещества (низшие спирты и амины); водорастворимые полимеры, функционирующие, как вязкоупругие составы; нерастворимые в воде полимеры. Естественно, что все эти продукты оказывают влияние на почву, биоту, грунтовые воды и приземный слой воздуха.

Очевидно, необходимо установление предельно допустимого регионального фона содержания нефтепродуктов в почвах и их отдельных фракций. Этот допустимый уровень должен меняться как от физико-химических свойств почв и характера нефтепродуктов, так и от биологической активности почв, ландшафтно-биохимических особенностей территории, гидротермических условий территории.