Способ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтесодержащими продуктами

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявители Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности,Институт проблем использования природных ресурсов и экологии НАНБ, Государственное научно-производственное малое предприятие ЭкоТех(73) Патентообладатели Государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности, Институт проблем использования природных ресурсов и экологии НАНБ, Государственное научнопроизводственное малое предприятие ЭкоТех. Способ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтесодержащими продуктами, включающий нанесение на загрязненную поверхность сорбента и мелиоранта, перемешивание их с почвой, внесение удобрений, и посев трав, отличающийся тем, что перед посевом семена трав обрабатывают суспензией,представляющей собой взвесь порошка гидрофильного материала в количестве 1-5 мас. на сухое вещество в водном растворе неионогенных или анионных поверхностно-активных веществ. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что посев семян трав осуществляют методом гидропосева с последующей заделкой семян. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве гидрофильного материала используют порошок торфа или сапропеля, а концентрация неионогенных или анионных поверхностно-активных веществ в водном растворе составляет не менее критической концентрации мицеллообразования. Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности, к рекультивации почв, загрязненных нефтью, нефтепродуктами, углеводородами. Известен способ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтесодержащими продуктами,включающий механическое удаление нефти, нанесение мохового очеса (сорбента), внесение удобрений и раскислителя и посев трав 1. Недостатком данного способа является сложная технология его осуществления (фактически создается новый почвенный слой), высокие экономические затраты и трудоемкость способа. Кроме того этот способ можно использовать лишь в регионах, обладающих запасами мохового очеса. По технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому способу наиболее близок способ, включающий механическое удаление избытка нефти, нанесение на загрязненную, поверхность сорбента и мелиоранта, внесение удобрений, механическое перемешивание и посев трав, в котором в качестве сорбента используют торф, а в качестве мелиоранта -трепел 2. 2978 1 Недостатком известного способа является его низкая эффективность на минеральных почвах и особенно на почвах легкого механического состава (песчаных, супесчаных). Это выражается в слабой влагоаккумулирующей способности используемых сорбента и мелиоранта. Кроме того, способ обеспечивает только локальную рекультивацию почвы. Задачей изобретения является повышение эффективности способа. Поставленная задача решается тем, что в известном способе, включающем нанесение на загрязненную поверхность сорбента и мелиоранта, механическое перемешивание их с почвой, внесение удобрений, и посев трав, перед посевом семена трав обрабатывают суспензией, представляющей собой взвесь порошка гидрофильного материала в количестве 1-5 ма. на сухое вещество в водном растворе неионогенных или анионных поверхностно-активных веществ. Кроме того посев семян трав осуществляют методом гидропосева с последующей заделкой семян вглубь почвы, а в качестве гидрофильного материала используют порошок торфа или сапропеля, при этом концентрация поверхностно-активных веществ в водном растворе составляет не менее критической концентрации мицеллообразования. В качестве сорбента и мелиоранта одновременно в предложенном способе используют состав,включающий торфяной сорбент (80 ) и карбонатный сапропель (20 ), описанный в заявке на выдачу патента на изобретение 960433 от 23.08.96 г. Состав для нейтрализации нефтяного загрязнения почв. В физико-химическом обосновании способа лежит принцип избирательной гидрофилизации семян растений и аккумуляции влаги в зоне развития корневой системы растений. Первое условие достигается использованием поверхностно-активных веществ, а второе - путем введения в раствор для смачивания и гидропосева семян трав порошка гидрофильного материала. В результате реализации этих условий нефть и ее фракции не образуют влагонепроницаемой пленки на семенах растений и не блокируют поступление влаги внутрь семян, а аккумулированная гидрофильным материалом влага обеспечивает ее постепенную отдачу развивающимся росткам растений, что особенно важно на начальной стадии прорастания и укоренения растений. Кроме того, поверхностно-активные вещества, содержащиеся в растворе гидрофилизируют поровое пространство почвы, загрязненной нефтью, способствуя капиллярной подаче почвенной влаги к растениям. Наиболее активно перечисленные процессы протекают при концентрации ПАВ в растворе больше критической концентрации мицеллообразования (ККМ). Для оценки эффективности способа испытания его выполнены следующим образом. В 20 полистироловых стаканов, содержащих по 100 г песчаной почвы (5 мас.), вносили по 5 г товарной нефти. Почву с нефтью перемешивали. Таким образом получали почву, загрязненную нефтью, со степенью загрязнения 5 мас. Затем готовили водные растворы ПАВ. В качестве ПАВ (АПАВ) использовали триэтаноламиновые соли сернокислых эфиров (Сккм 0,1 мас.), используемые для получения косметических композиций,т.е. биологически мягкое ПАВ 3. В качестве неионогенного ПАВ (НПАВ) использовали Синтанол ДС-10 (моноалкиловые эфиры полиэтилегликоля на основе первичных жирных спиртов) 3. Такое биологически мягкое ПАВ, используемое в композициях бытовой химии, кожевенной, текстильной промышленности, сельском хозяйстве имеет Сккм 0,01 . Для получения водных растворов ПАВ при ССккм, в 2 мерные стакана, содержащих по 100 мл воды, вводили 0,1 мл АПАВ, а в следующие 2 стакана, также содержащие по 100 мл воды, вводили 0,01 мл НПАВ. Далее в 2 стакана с растворами АПАВ и НПАВ вводили по 1 г порошка торфа (ПТ) и тщательно перемешивали образующуюся суспензию. Таким образом получали 1 стакан водного раствора АПАВ,1 стакан водного раствора НПАВ, 1 стакан водной суспензии торфа в растворе АПАВ, 1 стакан водной суспензии торфа в растворе НПАВ. После чего 100 мл раствора ПАВ, либо суспензии делили на 4 равные части, т.е. по 23 мл в мерном цилиндре. В каждом 25 мл объеме растворов замачивали по 10 зерен озимой ржи. В вариантепрототипе зерна озимой ржи замачивали в чистой воде. В качестве мелиоранта и сорбента в опытных вариантах использовали состав, включающий торфяной сорбент (80 мас.) и карбонатный сапропель (20 мас.), полученный по способу (см. заявку 960433 от 23.08.96 г.). Указанный состав в количестве 5 г (по сухому веществу) вносили при перемешивании в почву, загрязненную нефтью, в каждый полистироловый стаканчик. В почву на контроле(прототипе) в качестве сорбента и мелиоранта вносили 5 г состава органическое удобрение - 15 мас.,известь - 20 мас., трепел (мелиорант, преобразователь) - остальное, т.е. 65 мас.во все варианты вносили из расчета -120, Р-120, К-120 кг на 1 га. В подготовленную почву высаживали замоченные зерна озимой ржи. 2 2978 1 Результаты лабораторных испытаний представлены в табл. 1. Повторность опытов 4-х кратная. Таблица 1 Вес зеленой массы озимой ржи через 3 недели после высадки растений Способ-прототип по патенту РФ 2038363 (зерна озимой ржи замочены в чистой воде) 2. Предложенный способ (зерна озимой ржи замочены в растворе ПАВ) Количество гидроКонцентрация ПАВ в расВид ПАВ фильного материала в творе растворе АПАВ 0,5 ККМ ККМ Примечание ПТ - порошок торфа ПС - порошок сапропеля Из полученных данных видно, что применение ПАВ существенно улучшает развитие растений на загрязненной почве. Однако, при ССккм, эффективность ПАВ (как АПАВ, так и НПАВ) практически не сказывается. Причем, с ростом концентрации ПАВ их воздействие на развитие растений возрастает. Дополнительное введение в раствор ПАВ порошка гидрофильного материала (торфа, сапропеля) способствует выходу большего объема зеленой массы растений, т.е. условия их развития в загрязненной почве улучшаются, что связано с улучшением водного режима верхнего почвенного слоя. Однако, при превышении содержания гидрофильного материала в суспензии более 5 мас. эффективность способа снижается. Обусловлено это высокой адсорбционной способностью данных порошков (торфа, сапропелей) по отношению к ПАВ,что снижает концентрацию ПАВ в растворе, а значит и воздействие на загрязнение в почве. В итоге это влечет ухудшение водного режима в загрязненной почве. Оптимальной концентрацией порошка гидрофильного материала в растворе ПАВ следует считать 1 С 5 мас Испытания способа выполнены и в условиях полевого опыта. Опытные площадки (22 м) с 4-х кратной повторностью заложены на супесчаной почве. На поверхность площадок была внесена нефть товарная в количестве 10 л/м 2 (загрязнение моделировали, поэтому избыток свободной нефти не удаляли). Схема опыта. В подготовленную (загрязненную) почву вносили сорбент-мелиорант (по своему составу аналогичный описанному в опыте табл. 1) в количестве 5 кг/м 2. Затем на поверхность всех площадок вносили минеральные удобрения из расчета 90 Р 90 К 90. Поверхностный слой почвы на площадках перепахивали. На контрольных площадках вносили состав (прототипа), аналогичный описанному в табл. 1. Доза состава в общей массе также составляла 5 кг/м 2. Затем готовили водный раствор следующего состава (НПАВ - 2 ККМ 0,02 мас.2 мас. ПТ 0,2 семян травы Овсяницы красной). Полученным раствором обрабатывали поверхность опытных площадок из расчета 10 л/м 2. На контрольных площадках, где испытывали способ-прототип семена травы вносили также гидропосевом из раствора на чистой (без ПАВ и ПТ) воде. Результаты полевых испытаний способа представлены в табл. 2. 3 Масса зеленой массы (г/м 2) через 4 недели после посадки 250 1080 Из приведенных данных видно, что по тесту развития и роста растений на загрязненной почве предложенный способ, примерно, в 4 раза более эффективен, чем способ-прототип. Можно также отметить, что на опытных площадках цвет растений имел более зеленый цвет, чем на контрольных (способ-прототип). Частота взошедших растений на опытных площадках также явно была существенно выше. Основные признаки способа апробированы в сезонах 1995-1996 гг. в условиях полевого опыта на опытном полигоне г. Речица и опытном хозяйстве п. Самохваловичи. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.