Проблема ликвидации прудов-отстойников на территории промывочно-пропарочной станции «Одесса-сортировочная» и возможные пути ее решения

Пруды-отстойники и пруд-испаритель Одесской промыво-пропарочной станции (ОППС) являются наиболее крупным локальным источником хронического загрязнения углеводородами нефти воздушного бассейна, прилегающих территорий и акваторий, а также подпочвенных вод Куяльницкой Пересыпи. Общая площадь прудов 4,50 га. В настоящее время в них скопилось около 30000,00 м3 нефтесодержащей подтоварной воды, — до 23000,00 м3 нетоварных нефте¬продуктов в виде нефтешлама и загрязненных нефтепродуктами донных отложений с концентрацией нефтепродуктов 900,00-980,00 мг/г. Ежегодно с поверхности прудов испаряется около 35,00 тонн нефтепродуктов.
Вышеперечисленные факты свидетельствуют о необходимости создания комплексной технологии обезвреживания нефтесодержащих подтоварных вод и утилизации донных отложений, загрязненных нефтешламами.
При реализации технологических решений по ликвидации прудов-отстойников не должны образовываться вторичные отходы, то есть необходимо обеспечить экологическую безопасность района рас-положения ОППС. В этом аспекте привлекают внимание биотехнологии, основанные на применении бактерий-деструкторов и биопрепаратов.
Использование микробиологических методов при ликвидации нефтяных загрязнений почвы и водных поверхностей является часто практически единственной возможностью восстановления природных биоценозов. К тому же микробиологические методы являются наиболее дешевыми по сравнению с другими способами. Микробиологическая деструкция углеводородов нефти в почве обеспечивается, в основном, двумя способами: стимуляцией развития аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры почвенных биоценозов путем внесения дополнительных биогенных источников питания и применением биопрепаратов, созданных на базе селекционированных микроорганизмов-деструкторов («Олеворин», «Uni-rem», «Валентис», «Bio-rem», «Нафтокс», «Микромицет», «Путидойл», «Десна» и др.). При проникновении нефтепродуктов на большую глубину загрязненная почва может выбираться и санироваться в, так называемых, биоячейках и кагатах.
Снижение содержания нефтепродуктов в почве может также осуществляться с помощью культур олигохет, которые в процессе своей жизнедеятельности улучшают ее структуру, повышают содержание гумуса и обогащают микрофлорой.
Все приведенные выше данные по применению бактериальных препаратов и культур олигохет относятся к загрязненным почвам с максимальным содержанием нефтепродуктов 25,00-50,00 мг/г. Содержание нефтепродуктов в шламе из прудов ОППС может достигать 980,00 мг/г. Сведения об использовании микробиологических методов утилизации таких нефтешламов в литературе отсутствуют.
Целью работы являлась разработка биологических методов утилизации донных отложений нефтешлама прудов-отстойников ОППС и апробация их в натурных условиях.
При выполнении исследований использовались микробио-логические, химические, фитотоксикологические и другие методы исследований. Для деструкции нефтепродуктов в шламе и донных отложениях прудов применяли бактериальный препарат «Эконадин», жидкую культуру бактерий-деструкторов нефтепродуктов и культуры олигохет – Eisenia fetida и Enchytraeus irregularis. Первый из них – E.fetida (калифорнийская разновидность), широко применяется в вермикультуре для получения биогумуса.
Препарат «Эконадин» — сорбент и деструктор углеводородов нефти, основанный на использовании непатогенных высокоактивных бактерий-деструкторов рода Pseudomonas, иммобилизованных по специальной технологии на природном органическом субстрате — торфе. «Эконадин» сочетает положительные свойства природных синтетических сорбентов с бактериальными препаратами для биодеградации углеводородов нефти. Препарат сорбирует широкий спектр нефтей и нефтепродуктов с последующей их биодеградацией в воде, донных отложениях и почве. «Эконадин», защищен двумя патентами /1, 2, 3, 4/.
Для отработки биотехнологии детоксикации и обезвреживания нефтешлама был проведен комплекс лабораторных исследований и эксперименты в натурных условиях на опытных площадках, расположенных на территории ОППС. На опытных площадках нефтешлам обрабатывали препаратом «Эконадин» в сочетании с природными органическими и минеральными компонентами, такими как песок, глина, растительные остатки, древесные опилки. Отрабатывались оптимальные количественные соотношения указанных компонентов. На контрольный участок препарат «Эконадин» не вносили. Наблюдения проводились в динамике.
Были разработаны оригинальные биотехнологические методы. Оценка эффективности утилизации донных отложений нефтешлама про¬водилась с использованием микробиологических, фитотоксиколо-гических методов. Анализ содержания углеводородов нефти проводили методом ИКС.
В результате проведенного аналитического обследования территории, которая образовалась после засыпки грунтом части пруда-испарителя более 10 лет назад, установлено, что на вертикальном срезе грунта отмечалось загрязнение нефтепродуктами всех горизонтов, включая поверхностный. Наблюдалась аккумуляция нефтепродуктов травянистыми растениями. Содержание нефтепродуктов в растениях-представителях местных фитоценозов, составляло 1,80-2,00 мг/г сухого веса. Приведенные данные свидетельствовали о том, что метод засыпки грунтом пруда-накопителя не обеспечивал экологическую чистоту. Химические анализы показали, что содержание углеводородов нефти в различных образцах нефтешлама составляло 848,00-980,00 мг/г. При этом, как в образцах донных отложений нефтешлама, отобранных из пруда-отстойника, так и при взятии проб из пруда-испарителя, установлен многокомпонентный состав углеводородов нефти, свидетельствующий о процессах окисления. При этом, в донных отложениях из отстойника отмечались менее окисленные формы, по сравнению с таковыми из пруда-испарителя.
Комплексное обследование прудов ОППС включало также химический анализ находящейся в них воды. В результате исследования установлено, что содержание нефтепродуктов в воде прудов-отстойников составляло 8,65-9,20 мг/л, в пруде-испарителе — 4,13 мг/л , буферного пруда — 2,88 — 4,13 мг/л.
Микробиологические исследования нефтешлама из прудов ОППС выявили наличие в нем гетеротрофной и нефтеокисляющей микрофлоры. Установлено, что численность нефтеокисляющих бактерий в донных отложениях нефтешлама прудов-отстойников в летний период достигала 3,8х106 клеток/г, а в пруде-испарителе — 5,0х105 клеток/г, что свидетельствовало о процессах биодеградации нефтепродуктов в экосистеме прудов.
Натурные наблюдения на полевых площадках показали, что биопрепарат «Эконадин» быстро локализовал водно-мазутные эмульсии донных отложений нефтешлама с последующей глубокой трансформацией углеводородов нефти. Проведенные полевые опыты свидетельствовали о возможности получения экологического эффекта в предельно сжатые сроки. Эффект регистрировался микробиологическими и химическими анализами, а также биотестированием с использованием в качестве тест-объектов высших растений. Микробиологические анализы показали возрастание титра нефтеокисляющих бактерий с увеличением срока экспозиции. Наблюдалась быстрая динамика снижения содержания нефтепродуктов в период наблюдения: с исходной концентрации 900,00-980,00 мг/г до 54,00 мг/г; 11,50 мг/г; 5,26 мг/г; 1,20 мг/г, соответственно, через 0,5-1-2-2,5 месяца.
Визуальные наблюдения показали, что на опытной полевой площадке образовавшийся почвенный субстрат был сначала сыпучим, затем структурированным, водопроницаемым, без запаха нефтепро¬дуктов. О его биологической полноценности свидетельствовали также результаты биотестирования: на опытном участке всхожесть растений через неделю после посева составляла 85,0-100,0 %. Биомасса растений на опытной площадке превосходила таковую на контрольном участке более чем в 3 раза. Также следует отметить, что пересаженные растения из естественного фитоценоза принялись и активно вегетировали на опытном участке. Все виды пересаженных растений были в физиологически активном состоянии, не теряли тургор в первый и последующие сроки наблюдения, отмечалось интенсивное развитие корневой системы и зеленой биомассы. Вместе с тем, зеленые растения были не только индикатором фитотоксической активности нефтешлама, но и активным компонентом его утилизации, так как они интен¬сифицировали процессы биодеструкции нефтяного загрязнения, а также способствовали структуризации образовавшегося почвенного субстрата.
В то же время, на контрольной полевой площадке из всего разнообразия пересаженных ‘ растений выжили только единичные экземпляры полыни австрийской (из 4-х видов использованных растений). Растения теряли тургор и не развивались на цротяжении всей экспозиции. В контроле регистрировалась липкая, маслянистая, вязкая масса, водонепроницаемая.
Эксперименты с культурами, олигохет Е.fetida E.irregularis свидетельствовали о возможности их использования в комплексе с микробиологическими методами при ликвидации прудов ОППС. Однако, как показали исследования, червей следует вносить в рекультивируемый слой загрязненной почвы после снижения содержания в ней нефтепродуктов до 25,00мг/г — для Е.fetida, и 45,00-50,00 мг/г — для Е.irregularis.
Приведенные данные свидетельствовали об эффективности разработанной биотехнологии утилизации нефтешлама микробио-логическими методами с использованием препарата «Эконадин».