Проблемы утилизации нефтяных отходов или «куда девать черное золото»

Практически весь транспорт (и наземный, и воздушный, и водный), значительная часть тепловых электростанций используют нефтепродукты как источник энергии, производство полимерных материалов, каучука, синтетических волокон, моющих средств, удобрений, лекарственных препаратов и многих других веществ базируется на нефтяном сырье.

Нефть - это сложные смеси газообразных, жидких и твердых углеводородов, различных их производных и органических соединений других классов. В умелых руках специалистов она становится для современного человека незаменимыми продуктами. Однако нарушения в транспортировке нефти и газа могут привести к экологическим катастрофам значительного масштаба. Жители Новороссийска наверняка помнят к чему привела авария 1997 г., когда, по официальным данным, “ушло” около 400 тонн нефти, из них 13 тонн - в море. Тогда было установлено, что с учетом принимавшихся мер по сбору нефти на территории нефтебазы, в акватории Цемесской бухты и пляжах нанесен ущерб в размере 9 миллиардов 328 миллионов неденоминированных рублей.

Новороссийск - крупнейший порт России на Черном море, в который заходят крупные нефтеналивные суда. При перегрузке нефти и нефтепродуктов, при работе наземного транспорта наблюдаются небольшие утечки и загрязнение причалов. Во время уборки последних, в качестве вспомогательных средств используют песок и мелкий гравий, вывоз которых на свалку без дополнительной очистки может привести к экологическим бедствиям.

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами приводит к заметному сдвигу в составе биоты. Появляется много новых групп микроорганизмов, способных разлагать углеводороды. К настоящему времени признаны разлагаемыми следующие ароматические углеводороды с однокольцевой структурой - бензол, толуол, ксилол, триметилбензол, циклоалкилбензол; с двухкольцевой структурой - нафталин, метилнафталин, диметилнафталин; с трехкольцевой структурой - фенантрен, антрацен; полициклические соединения - пирен, бензпирен, бензантрацен.

Скорость самоочищения почв от нефти и нефтепродуктов различна для разных природных зон. В аридных областях основная тяжесть по снижению концентрации нефти в почвах ложится на микроорганизмы. В холодных гумидных областях продуктивность микроорганизмов ниже, зимой она вовсе незначительна. Основные причины снижения содержания нефти в почвах следующие: испарение легких фракций, минерализация нефти, физический вынос, гумификация (превращение в нерастворимые в нейтральных органических растворителях продукты микробного метаболизма). От соотношения этих факторов и будет зависеть время самоочищения почв от загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Так, содержание нефти, внесенной в светлые серо-коричневые почвы сухих субтропиков, за первые три месяца снизилось больше чем наполовину, а через год - на 65 %. Расчет баланса углерода показал, что за год минерализовалось не более 27 % внесенной нефти. Основное же количество остаточной нефти уменьшалось за счет гумификации и частично минерализации. В гумидной зоне средней и южной тайги за три месяца содержание остаточной нефти снизилось до 30 %, а за год - до 10 % от внесенного количества. Причем основная масса нефти была вынесена водным стоком. Таким образом, более высокая скорость самоочищения почвы в этой зоне только кажущаяся. Нефть подвергается не разложению, а рассеивается, загрязняя почву сопряженных территорий и грунтовые воды. На севере, в зоне тундры на поверхности заболоченных почв и болот нефть и нефтепродукты могут сохраняться десятки лет.

Пребывание в почвах бензпирена - одного из наиболее опасных канцерогенных полициклических ароматических углеводородов - при многократном поверхностном попадании в почву в условиях промышленного загрязнения оценивается периодом времени около двух лет. Снижение концентрации бензпирена в верхних слоях почвы происходит как за счет его деградации в результате процессов окисления, биодеградации, сорбции корнями растений, так и за счет миграции вещества в глубь почвы. Так описывается проблема в словаре-справочнике «Химическое загрязнение почв и их охрана» под редакцией Д. С. Орлова, М. С. Малининой и др. (М.: Агропромиздат, 1991, 303 с.)

В сентябре-октябре 1999 г. морской порт предложил исследовать возможность очистки песка и гравия, загрязненных нефтепродуктами и решить проблему утилизации последних.

Целью этого проекта является предложение одного из вариантов решения данной проблемы.

Этап № 1. Все подлежащие утилизации нефтепродукты доставляются и сливаются на специально подготовленную и засыпанную песком площадку, исключающую утечку нефтепродуктов. После смешения получается густая смесь, упрощающая транспортировку, хранение и переработку отходов.

Этап № 2. Подготовленная на первом этапе смесь заливается горячей водой (t = 50±5 оС) так, чтобы смесь полностью была покрыта водой (вода должна быть выше уровня смеси на 0,3 м).

Результаты предварительных экспериментов приведены в таблице.