СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПЛОДОРОДНЫХ ЗЕМЕЛЬ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ СОВМЕСТНО С ПЛАСТОВЫМИ ВОДАМИ В СТЕПНЫХ, ЛЕСОСТЕПНЫХ, ПОЛУПУСТЫННЫХ ЗОНАХ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК C09K17/00 A01B79/02 

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью совместно с пластовыми водами в степных, лесостепных и полупустынных зонах в результате аварийного выброса из скважины или в результате утечек из отстойника. Может быть использовано в нефтяной промышленности и сельском хозяйстве.

Известен способ рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью по РД 39-0147103-365-861. (Мин-во нефтяной промышленности ВНИИСПТнефть 1987 г. ), согласованной Госагропромом СССР 23.07.86 г. Гослесхозом 16.07.86 г. и утвержденной на срок до 1.4.90 г.

Известен также способ биологической рекультивации плодородных земель "Временные рекомендации по рекультивации земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами", Агропромышленный Комитет Татарской АССР, Казанский "Ордена почета" сельскохозяйственный институт им. М.Горького, Казань, 1987 г.

Известные способы включают поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных и органических удобрений, боронования, посева азотсодержащих и солеустойчивых культур, запахивания зеленой массы на сидерат, выполнения влагонакопительных агроприемов, рассоление, рассолонцевание, внесение химмелиорантов.

Однако известные способы не имеют четкой, последовательной технологии выполнения работ по временам года, не учтены степень загрязненности и время проведения технологических операций в зависимости от начала работ по периодам года. Некоторые операции требуют больших экономических затрат. Известные способы малоэффективны. Кроме того, отсутствует определенная последовательность и сочетание определенных агроприемов и фитомелиоративных мероприятий при комплексном загрязнении плодородных земель нефтью и нефтепромысловыми пластовыми водами.

Технической задачей предлагаемого изобретения является более эффективная и ускоренная биологическая деградация углеводородов и рассоление загрязненных земель с вытеснением из почвенно-поглощающего комплекса обменного натрия с заменой его на кальций.

1. Техническая задача для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью и нефтепромысловыми пластовыми водами в слабой степени 3 л/м², решается за счет того, что в способе биологической рекультивации плодородных земель, включающем поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки их сорбентами, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных и органических удобрений, боронования, посева солеустойчиво-азотсодержащих трав, выполнения влагонакопительных агроприемов в виде глубокой вспашки, задержания талых вод, промывкой водой, внесения в почву химических мелиорантов, запахивания зеленой массы на сидерат, в первый год проводят снегозадержание, затем рыхление на глубину 25 27 см, чизеливание на 20 22 см ежемесячно до октября, в октябре глубокое рыхление на 0,5 0,7 м, во второй год в апреле проводят боронование с последующим внесением минеральных удобрений, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, после культивации - посев солеустойчиво-азотсодержащих трав запахивают зеленую массу на сидерат на 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования внесение органических удобрений с последующей культивацией, после культивации осуществляют посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на 25 -27 см.

2. Для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью совместно с нефтепромысловыми пластовыми водами в средней степени 15 л/м, включающем поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентами, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных и органических удобрений, боронования, посева солеустойчиво-азотсодержащих трав, влагозадержания, влагонакопления, внесения химических мелиорантов, в первый год после снегозадержания и обработки земель сорбентами производят рыхление на глубину 25 27 см, затем ежемесячно до октября осуществляют чизеливание на 20 25 см, в октябре проводят глубокое рыхление на 0,5 0,7 м, после рыхления осуществляют промывку дождеванием с последующим внесением химмелиорантов, после внесения химмелиорантов осуществляют вспашку на 25 27 см, на второй год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением минеральных удобрений, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, после культивации осуществляют посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования вносят органические удобрения с последующей культивацией, после культивации осуществляют посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на 25 27 см.

3. Для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью и нефтепромысловыми пластовыми водами в сильной степени 30 л/м² в первый год обрабатывают земли сорбентами с последующим рыхлением на глубину 25 27 см, ежемесячно до октября производят чизеливание на 20 22 см, в октябре проводят глубокое рыхление на 0,5 0,7 м, после рыхления осуществляют промывку по полосам и бороздам, после чего вносят химмелиоранты с последующей вспашкой на 25 27 см во второй год в апреле порводят вспашку на 25 27 см с последующим глубоким рыхлением на 0,5 0,7 м, после чего осуществляют промывку дождеванием, после промывки вносят минеральные удобрения с последующей культивацией, после культивации осуществляют посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на 25 27 см. Данный способ иллюстрируется технологическими схемами, поясняющими сущность изобретения, выполненными в виде таблиц.

Таблица 1. Технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью и нефтепромысловыми пластовыми водами в слабой степени 3 л/м².

Таблица 2. Технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью и нефтепромысловыми пластовыми водами в средней сиепени 15 л/м².

Таблица 3. Технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью совместно с пластовыми водами в сильной степени
30 л/м².

Способ осуществляется следующим образом.

После ликвидации аварийного разлива нефти и нефтепромысловых пластовых вод устанавливают границы и степень загрязненности плодородных земель, и в зависимости этого принимают определенную технологическую последовательность операций, вид и последовательность агро и фитоприемов в определенные этапы биологической рекультивации плодородных земель.

1. При загрязнении нефтью совместно с нефтепромысловыми пластовыми водами плодородных земель в слабой степени 3 л/м², в первый год проводят рыхление после загрязнения на глубину 25 27 см. Обработка земель на глубину менее 25 и более 27 см не обеспечит оптимальный вынос легкорастворимых солей из корнеобитаемого слоя, улучшения воздушного режима почв, восстановления микробиологических сообществ и условий существования почвенных животных, после рыхления ежемесячно до октября проводят чизеливание на 20 22 см. Чизеливание на глубину менее 20 см и более 22 не обеспечит оптимального улучшения воздушного режима почвы, восстановления микробиологических сообществ и условий существования почвенных животных, в октябре осуществляют глубокое рыхление на 0,5 0,7 м, рыхление на глубину менее 05 и более 0,7 м не будет способствовать оптимальному формированию своеобразного экрана для обратного подъема воды, влаги и солей по почвенным капиллярам, во второй год в апреле проводят покровное боронование, после боронования вносят минеральные удобрения N 80 кг/га, P 60 кг/га, K 40 кг/га, после боронования осуществляют культивацию, после культивации посев смеси овса с горохом, норма высева овса 150 кг/га, гороха 50 кг/га, затем посевы прикатывают, при выметывании метелки у овса запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25 27 см. Запахивание зеленой массы на сидерат меньше 20 и больше 25 см снижает ее эффективность, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования вносят органические удобрения, навоз 40 т/га, после внесения удобрений осуществляют культивацию, после культивации производят посев люцерны, норма высева люцерны 16 20 кг/га с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на 2 27 см.

2. При загрязнении нефтью и нефтепромысловыми пластовыми водами в средней степени 15 л/м², в первый год обрабатывают земли сорбентами, после обработки земель сорбентами производят рыхление на глубину 25 27 см, рыхление на глубину менее 25 см и более 27 см не обеспечит улучшение воздушного режима почвы, восстановление микробиологических сообществ и условий существования почвенных животных, затем проводят чизеливание на 20 22 см ежемесячно до октября, после чизеливания проводят глубокое рыхление на 0,5 - 0,7 м с последующим дождеванием 1000 м³ с целью более быстрого освобождения земель от избыточных солей, после промывки вносят химмелиоранты с последующей вспашкой на 25 27 см с целью улучшения воздушного режима, сохранения и накопления влаги, формирования нисходящего водносолевого потока, выносящего легкорастворимые соли из корнеобитаемого слоя. Вспашка на глубину менее 25 см не будет формировать поток, более 27 см не способствует сохранению и накоплению влаги, во второй год в апреле проводят покровное боронование, после боронования вносят минеральные удобрения N 80 кг/га, P 60 кг/га, K - 40 кг/га, после внесения удобрений осуществляют культивацию, после культивации посев смеси овса с горохом, норма высева овса 150 кг/га, гороха 50 кг/га с последующим прикатыванием посевов, затем при выметывании метелки у овса запахивают зеленую массу на сидерат, в третий год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением минеральных удобрений 40 т/га, затем осуществляют культивацию, после культивации осуществляют посев люцерны, норма высева 16 20 кг/га с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат.

3. При загрязнении плодородных земель нефтью и нефтепромысловыми пластовыми водами в сильной степени 3 л/м², в первый год обрабатывают земли сорбентами, после обработки земли рыхлят на глубину 25 27 см и ежемесячно до октября проводят чизеливание на 20 22 см, а в октябре глубокую вспашку рыхление на 0,5 0,7 м, после рыхления осуществляют промывку по полосам и бороздам 3000 м³/га, после промывки вносят химмелиоранты с последующей вспашкой на 25 27 см, во второй год в апреле проводят вспашку на 25 27 см, после вспашки глубокое рыхление на 0,5 07 м, после чего проводят промывку дождеванием 1000 м³/га, после промывки вносят минеральные удобрения N 80 кг/га, K 40 кг/га, затем осуществляют культивацию, после культивации посев солеустойчиво-азотсодержащих трав (суданка), норма высева 30 кг/га с последующим прикатыванием посевов, при выметывании метелки запахивают зеленую массу на сидерат, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после чего вносят органические удобрения 40 т/га навоза, после внесения удобрений проводят культивацию, после культивации посев люцерны, норма высева 16 20 кг/га с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат.

После первого года мероприятий происходит интенсификация процессов физико-химической деградации нефти в почве и удаление из нее наиболее низкомолекулярных составляющих легкоиспаряющихся и газообразных соединений. Остаточные нефтяные структуры подвергаются биохимическому окислению. Кроме того, происходит интенсивное рассоление земель и освобождение от водорастворимых солей по всему почвенному профилю с формированием слабозасоленных (остаточнозасоленных) разностей почв. Концентрация солей падает в 7 8 раз в верхних горизонтах (0 20, 20 40) см и в 3 5 раз в нижних (60 80, 80 100) см, а содержание натрия в поглощающем комплексе снижается до 15 18% После второго года мероприятий происходит биохимическое превращение метанонафтеновых и ароматических углеводородов и накопление нафтеноароматических фракций в остаточной нефти, которая является источником питания для микроорганизмов (грибы, споровые и неспоровые бактерии). Кроме того, происходит вытеснение натрия из поглощающего комплекса, его содержание снижается до 5 8% После третьего года мероприятий происходит разрушение стойких к микробиологическим процессам полициклических ароматических углеводородов. Содержание 3, 4 бензопирена в биомассе трав не превышает ПДК. Осуществляется практически полное вытеснение натрия из поглощающего комплекса. Нормализуются микробиологические процессы и восстанавливается естественная реакция почвенных растворов по всему корнеобитаемому профилю. Зарастает более 80% рекультивированной площади. С геоботанической точки зрения рост трав и формирование травостоя происходит нормально. Данный способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью совместно с пластовыми водами в различной степени, ускоряет биологическую деградацию углеводородов, обеспечивает по сравнению с известными способами полный цикл очистки загрязненных земель, способствует рассолонцеванию и рассолению загрязненных земель с вытеснением из почвенно-поглощающего комплекса обменного натрия с заменой его на кальций. Результаты испытаний способа в различных географических точках степной, лесостепной и полупустынной зон показали, что за трехлетний период происходит очищение загрязненных территорий и формируется устойчивый растительный покров.

Использование: изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью совместно с нефтепромысловыми пластовыми водами в результате аварийного выброса нефти из скважин или в результате утечки из отстойника и может быть использовано в нефтяной промышленности и в сельском хозяйстве. Сущность изобретения: для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью совместно с нефтепромысловыми пластовыми водами в слабой степени - 3 л/м², средней - 15 л/м², сильной - 30 л/м², проводят поэтапную в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки их сорбентами, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных удобрений, боронования, посева азотсодержащих и солеустойчивых трав, рассоления и рассолонцевания, запахивания зеленой массы на сидерат. В первый и последующие два года проводят в определенной последовательности и сочетании агротехническую и фитомелиоративную операции с определенной протяженностью по времени, временам года в зависимости от степени загрязненности земель. 3 з.п. ф-лы. 3 табл.

1. Способ биологической реультивации плодородных земель, загрязненных нефтью совместно с пластовыми водами в степных, лесостепных, полупустынных зонах, включающий поэтапную в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентами, снегозадержания, рыхления, культивации, внесения минеральных удобрений и органических, боронования, посева азотосодержащих и солеустойчивых трав, рассоления и рассолонцевания, запахивания зеленой массы на сидерат, отличающийся тем, что в первый год после снегозадержания осуществляют рыхление на глубину 25 27 см, затем ежемесячно до октября осуществляют чизеливание, в октябре проводят глубокое рыхление на 0,5 0,7 м, во второй год в апреле проводят боронование с последующим внесением минеральных удобрений, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, после культивации - посев солеустойчивых трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования - внесение органических удобрений с последующей культивацией, после культивации осуществлюят посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевом, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25 27 см. 2. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью совместно с пластовыми водами в степных, лесостепных, полупустынных зонах, включающий поэтапную в течение нескольких лет агротехническую или фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентами, снегозадержания, рыхления, культивации, внесения минеральных и органических удобрений, боронования, посева азотосодержащих и солеустойчивых трав, рассоления и рассолонцевания, запахивания зеленой массы на сидерат, отличающийся тем, что в первый год после загрязнения землю обрабатывают сорбентами, после обработки сорбентами проводят рыхление на глубину 25 27 см, затем ежемесячно до октября осуществляют чизеливание на 20 22 см, в октябре проводят глубокое рыхление на 0,5 0,7 м, после рыхления осуществляют промывку дождеванием с последующим внесением химических мелиорантов, затем осуществляют вспашку на 25 27 см, во второй год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением минеральных удобрений, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, после культивации осуществляют посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования вносят минеральные удобрения с последующей культивацией, после культивации осуществляют посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на 25 27 см. 3. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью совместно с пластовыми водами в степных, лесостепных и полупустынных зонах, включающий поэтапную в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентами, снегозадержания, рыхления, культивации, внесения минеральных и органических удобрений, боронования, посева азотсодержащих и солеустойчивых трав, рассоления и рассолонцевания, запахивания зеленой массы на сидерат, отличающийся тем, что в первый год землю обрабатывают сорбентами с последующим рыхлением на глубину 25 27 см, ежемесячно до октября производят чизеливание на 25 27 см, в октябре проводят глубокое рыхление на 0,5 0,7 м, после рыхления осуществляют промывку по полосам и бороздам, после промывки вносят химические мелиоранты с последующей вспашкой на 25 27 см, во второй год в апреле проводят вспашку на 25 27 см с последующим глубоким рыхлением на 0,5 0,7 м, после чего осуществляют промывку дождеванием, после промывки вносят минеральные удобрения с последующей культивацией, после культивации осуществляют посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением органических удобрений, после внесения удобрений осуществляют культивацию, после культивации осуществляют посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на 25 27 см.