Способ биологической очистки почв от нефти и нефтепродуктов

(51) 12 1/20 (2006.01) 09 1/10 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ характеристик почвы и нефтяного загрязнения используют микромицеты или азотфиксирующие микроорганизмы, на втором, фитомелиоративном этапе очистки, наряду с внесением семян однолетних злаковых растений,высеивают многолетние травянистые растения местной рудеральной флоры в расчете 25-30 г/м 2, и с целью возвращения очищенных земель в землепользование, на третьем этапе, в почву внедряют дождевых червей местной люмбрикофауны или красных калифорнийских червей в количестве 40-60 шт/м 2. В результате биологической очистки нефтезагрязненных почв степень очистки составляет от 98,9 и выше за 40-134 суток. Применяемая трехстадийная очистка,включающая микроборекультивацию,фиторемедиацию и вермикультивирование,позволяет повысить степень очистки нефтезагрязненных почв и вернуть очищенные почвы в землепользование.(72) Бишимбаев Валихан Козыкеевич Исаева Акмарал Умурбековна Мырхалыков Жумахан Ушкемпирулы Успабаева Айгуль Аманкуловна Тлеукеева Асель Ержановна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ЮжноКазахстанский государственный университет имени М. Ауэзова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОЧВ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ(57) Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности, к способам биологической очистки почв от нефти и нефтепродуктов. Предложен способ биологической очистки почв от нефти и нефтепродуктов, где на первом этапе,при агротехнической очистке, в зависимости от Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности, к способам биологической очистки почв от нефти и нефтепродуктов. Известен способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов, заключающийся в том, что в очистке почв используют консорциум микроскопических грибов,состоящий из представителей.,.,., ., . с титром не менее 108-109 кл/мл, который в смеси с 1 ма. аммофоса распыляют на загрязненную поверхность при расходе биомассы 40-50 дм 3/м 2. Данный способ может быть использован для очистки почв,загрязненных высокомолекулярными соединениями высокопарафинистых нефтей,в районах нефтедобычи и переработки. При этом степень очистки почвы составляет 62,3-75,1 Инновационный патент РК 25271, 12 1/20, В 09 С 1/10, бюл. 12, 2011. Недостатком способа является неполная очистка почвы от углеводородов нефти. Известен способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов заключающийся в том, что в качестве иммобилизатора используют сорбционный материал бентонит с консорциумом микроорганизмов Перойл,состоящим из лиофильно высушенных штаммов бактерий 8 ИМиВ В-44 иДП 304 7 ИМиВ В-45 при разведении его водой в соотношении 110, которую вносят на поверхность почвы в зависимости от степени загрязнения в количестве 0,25-0,30 дм 3/м 2. Данный способ может быть использован для очистки нефтесодержащих почв Инновационный патент РК 29120, 02 3/34, бюл.11, 2014. Недостатком способа является неполное очищение почвы от углеводородов нефти,применение микроорганизмов, адаптированных к условиям аридного климата и засоленных почв. Известен способ рекультивации нефтезагрязненных почв,включающий агротехническую и фитомелиоративную очистку,причем при фитомелиоративной очистке вносят инокулированные углеводородокисляющими микроорганизмами семена мятлика однолетнего и свинороя пальчатогов расчете 5-25 г/м 2 Предварительный патент РК 15001, В 09 1/10, А 01 С 7/00, 12 1/20, бюл. 11, 2004. Недостатком способа является возможность его применения только на предварительно очищенных от нефти и нефтепродуктах почвах или на почвах с низким содержанием нефтепродуктов с необходимостью поддержания оптимальной влажности. Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ рекультивации нефтезагрязненных почв, включающий поэтапную агротехническую и фитомелиоративную очистку земель. При этом, на 1 этапе, одновременно с агротехнической очисткой, заключающейся в глубоком рыхлении, внесении азотно-фосфорного 2 удобрения, поддержании влажности 45- 60, вносят активные штаммы углеводородокисляющих микроорганизмов, на 2 этапе осуществляют внесение семян однолетних злаковых растений,которые могут быть инокулированы углеводородокисляющими микроорганизмами, а посев проводят ранней весной Предварительный патент РК 17539, В 09 С 1/10, бюл. 7, 2006. Недостатками способа являются невозможность возвращения очищенных земель в землепользование из-за остаточного количества углеводородов нефти в почве, а из-за использования однолетних видов растений-длительный срок восстановления растительного покрова на рекультивируемых территориях. Задачей предлагаемого изобретения является сокращение срока рекультивации почвы и возвращение очищенных земель в землепользование. Способ биологической очистки почвы от нефти и нефтепродуктов,включающий поэтапную агротехническую, с одновременным внесением фосфорных удобрений и штампов микроорганизмов,и фитомелиоративную очистку земель, согласно предлагаемому способу технический результат достигается тем, что на первом этапе при агротехнической очистке, в зависимости от характеристик почвы и нефтяного загрязнения,используют микромицеты или азотфиксирующие микроорганизмы, на втором этапе, наряду с внесением семян однолетних злаковых растений,высеивают многолетние травянистые растения местной рудеральной флоры в расчете 25-30 г/м 2, и с целью возвращения очищенных земель в землепользование, на третьем этапе, в почву внедряют дождевых червей местной люмбрикофауны или красных калифорнийских червей в количестве 40-60 шт/м 2. Способ осуществляется следующим образом. При проведении биорекультивацонных мероприятий по очистке нефтезагрязненных почв на 1 этапе микроборекультивации используются микроорганизмы, качественный состав которых зависит от характеристик почвы и нефтяного загрязнения. Так,при загрязнении почвы парафинистой нефтью и нефтепродуктами используются микромицеты, в почвах с низким содержанием азота-азотфиксирующие микроорганизмы , в почвах,загрязненных сернистой нефтьюуглеводородокисляющие бактерии,тигр микроорганизмов должен быть не менее 108109 кл/мл. На 2 этапе фиторемедиации, с целью восстановления устойчивого растительного покрова и улучшения газообмена почвы, наряду с мятликом однолетними свинороем пальчатым высеиваются многолетние травянистые растения местной рудеральной флоры в расчете 25-30 г/м 2. Для возвращения очищенных почв в землепользование,в т.ч. сельскохозяйственное, на 3 этапе применяется этап вермикультивирования,с внедрением,предпочтительно, дождевых червей местной флоры или красных калифорнийских червей в количестве 40-60 шт/м 2. Примеры конкретного выполнения Пример 1. В лабораторных опытах были использованы суглинистые сероземные почвы,отобранные из территории нефтеперерабатывающего предприятия ТОО ПетроКазахстан Ойл Продактс, содержащие 152369,8 мг/кг почвы кумкольской нефти. Сероземы характеризуются высокой карбонатностью,малогумусностью и низким содержанием подвижного азота. Содержание гумуса в слое 020 см у светлых сероземов 1-1,5, типичных - 1,5-3,темных - до 4-5, а общее содержание азота соответственно 0,07-0,12, 0,1-0,2, 0,35-0,40. Валовой запас гумуса в слое 0-20 см колеблется от 30-40 у светлых сероземов до 120-150 т на 1 га у темных, а запас азота от 2-4 до 8-10 т на 1 га. Общее содержание фосфора варьирует от 0,08 до 0,2, а запас его от 2 до 6 т на 1 га, калия - соответственно 2,5-3 и 75-90 т на 1 га, т. е. валовой запас фосфора и калия в этих почвах весьма значительный Сероземы имеют слабощелочную реакцию - Н(7,2-8), относительно низкую емкость поглощения 9-30 мэкв у светлых, 12-15 - у типичных и 18-20 мэкв на 100 г у темных сероземов. Из суммы обменно- поглощенных катионов 80-90 составляет Са 2, 10-15 2 и 5-8 К и . Кумкольская нефть характеризуется низким содержанием серы в нефти 0,25-0,36, высоким содержанием парафина 12,7-15,6, смол и асфальтенов - 3,6-10,5. Исходная почва выглядит темной, гидрофобной,с резким запахом нефтепродуктов. На первом этапе биорекультивационных работ в почву на фоне рыхления и увлажнения вносили биомассу углеводородокисляющих микроорганизмов 8 ИМиВ В-44 иДП 304 7 ИМиВ В-45 и 1 раствор аммофоса. Рыхление и увлажнение проводили 1 раз в 7 суток. За 28 суток количество нефти в почве уменьшилось до 21941,25 мг/кг, что составило 85,6 снижения общего количества нефтепродуктов почве. На следующем этапе в почву были высеяны семена растений местной рудеральной флоры ширица запрокинутая,подорожник ланцетолистный, свинорой пальчатый,мятлик однолетний. За 60 суток роста растений,количество нефтепродуктов в почве снизилось до 7313,75 мг/кг, что составило 95,2 от общего начального количества нефтепродуктов в почве. Визуально почва стала гидрофильной, более рыхлой и светлой, без запаха нефтепродуктов. На последнем этапе в почву были внедрены дождевые черви местной флорыв количестве 50 экз/м 2. За 14 суток вермикультивирования количество нефтепродуктов в почве снизилось до 1676,07 мг/кг, что составило 98,9 от общего начального количества нефти в почве. В контрольных образцах почв, где биорекультивационные мероприятия не проводились, степень очистки составила 9,7. Пример 2. Укрупненно-опытные исследования проводились на территории товарно-сырьевого цеха ТОО ПетроКазахстан, почвогрунт которого представляла смесь типичных суглинистых сероземовлессграфий с плотностью 2,2 кг/м 3 и содержащий 198655,4 мг/кг ловушечной нефти. Установлено,что качественный состав углеводородов нефти в почве представлен полициклонафтеновыми, бициклоароматическими,моноциклоароматическими соединениями,толуольными смолами и асфальтенами. На этапе микроборекультивации вносились микромицеты., ., ., .,. с титром не менее 108-109 кл/мл,который в смеси с 1 ма. аммофоса распылялись на загрязненную поверхность при расходе биомассы 40-50 дм 3/м 2. Для деструктуризации почвы вносились древесные опилки лиственный пород в количестве 1,0 т/100 м 2. В течение 60 суток количество нефтепродуктов в почве снизилось до 16488,3982 мг/кг, что составило 91,7 очистки почвы. Качественный состав углеводородов нефти в почве представлен только полициклонафтеновыми соединениями,остальные загрязнители не выявлены. На этапе фиторемедиации в почву высеивались семена свинороя пальчатого и мятлика однолетнего в количестве 25-30 г/м 2, через 60 суток в почве обнаружено 5165,04 мг/кг нефтепродуктов,что составило 97,4 от начального количества нефтепродуктов в почве. Внедрение дождевых червей в количестве 60 экз/м 2 привело к тому, что за 14 суток в почве нефтепродукты не определялись. В контрольных образцах почв,где биорекультивационные мероприятия не проводились, степень очистки составила 6,8. Пример 3. Укрупненные опыты проводились на биополигоне ТОО ПетроКазахстан Ойл Продактс,где почвогрунты представляли собой смесь лессапескаграфиясуглинистого серозема с низким содержанием или отсутствием подвижных форм азота, содержащие 68251,5 мг/кг нефтепродуктов. Плотность почвогрунтов колебалась в пределах 1,82,2 кг/м 3. На этапе микроборекультивации в почву вносилась биомасса азотфиксирующих микроорганизмов в количестве 107-109 кл/мл, для биогенного питания которых вносились 1 раствор фосфорно-калиевый удобрений. На этапе фиторемедиации высеивались семена растений местной рудеральной флоры ширица запрокинутая,подорожник ланцетолистный, свинорой пальчатый, мятлик однолетний в количестве 25-30 г/м 2. На этапе вермикультивирования внедрялись красные калифорнийские черви в количестве 40 экз/м 2. За 40 суток проведения биорекультивационных мероприятий в почве нефтепродукты обнаружены не были. Высокий эффект рекультивации почвы достигается тем, что в способе применяется трехстадийная очистка,включающая микроборекультивацию,фиторемедиацию и вермикультивирование. В результате биологической очистки нефтезагрязненных почв степень очистки составляет от 98,9 и выше за 40-134 суток. Изобретение позволяет повысить степень очистки нефтезагрязненных почв и вернуть очищенные почвы в землепользование. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ биологической очистки почвы от нефти и нефтепродуктов,включающий поэтапную агротехническую,с внесением фосфорных удобрений и штаммов микроорганизмов, и фитомелиоративную очистку земель, отличающийся тем, что на первом этапе, при агротехнической очистке, в зависимости от характеристик почвы и нефтяного загрязнения в качестве штаммов микроорганизмов вносят микромицеты или азотфиксирующие микроорганизмы, на втором этапе, наряду с внесением семян однолетних злаковых растений,высеивают многолетние травянистые растения местной рудеральной флоры в расчете 25-30 г/м 2 с целью возвращения очищенных земель в землепользование, на третьем этапе, в почву внедряют дождевых червей местной люмбрикофауны или красных калифорнийских червей в количестве 40-60 шт/м 2.