Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние нефтепромысловых поллютантов и рекультивации на агрофизические свойства почв Приуралья Республики Башкортостан

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Ситдиков, Рустем Наилевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ НЕФТЬЮ, НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ (НСВ) И ПРИ ИХ РЕКУЛЬТИВАЦИИ обзор литературы)

1.1 Изменение свойств почв при нефтяном загрязнении

12 Изменение свойств почв при загрязнении НСВ

13 Рекультивация и изменение свойств почв

1.3.1 Изменение свойств нефтезагрязненных почв при рекультивации 14 1.32 Изменение свойств техногенно засоленных и осолонцованных почв при рекультивации

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Факторы почвообразования в Приуралье

2.1.1 Климат

2.1.2 Растительность

2.1.3. Рельеф

2.1.4. Почвообразующие породы

2.1.5. Почвы

2.2 Объекты исследований

2.3 Методы исследований

ГЛАВА 3. АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ

ПОЧВ ПРИ НЕФТЯНОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ

3.1 Изменение агрофизических свойств серых лесных почв при загрязнении товарной нефтью и рекультивации

3.2 Агрофизические свойства светло-серой лесной почвы, рекультивированной через 30 лет после загрязнения сырой нефтью

ГЛАВА 4. ИЗМЕНЕНИЕ АГРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ПРИ ТЕХНОГЕШОМ ЗАСОЛЕНИИ И ОСОЛОНЦЕВАНИИ И В ПРОЦЕССЕ ИХ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

ГЛАВА 5. АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО РАЗЛИЧНОГО СРОКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТОВАРНОЙ НЕФТЬЮ И ПРИ ОБРАБОТКЕ СИСТЕМОЙ ОРГАНИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ

ВЕЩЕСТВ (ПАВ) И БИОПРЕПАРАТОМ

5 Л Агрофизические свойства чернозема типичного через 3 суток после загрязнения

5.2 Агрофизические свойства чернозема типичного через год после загрязнения и обработки системой органических поверхностно-активных веществ (ПАВ) и биопрепаратом

5.3 Динамика аккумуляции нефтепродуктов в структурных агрегатах чернозема типичного при загрязнении нефтью

ГЛАВА 6. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЧВ И ГРУНТОВ, СИЛЬНОЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ, С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ ОРГАНИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ (ПАВ)

6.1 Отмывание почв и грунтов системой органических ПАВ

6.2 Использование различных способов обработки нефтезагрязненного чернозема типичного и шлама с применением ПАВ

6.2.1 Диспергирование ультразвуком

6.2.2 Центрифугирование

6.2.3 Нагревание

6.3 Система мероприятий по рекультивации сильнозагрязненных нефтью почв и грунтов

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние нефтепромысловых поллютантов и рекультивации на агрофизические свойства почв Приуралья Республики Башкортостан"

Актуальность проблемы. Эксплуатация нефтяных месторождений Республики Башкортостан в течение 20-60 лет привела к загрязнению и деградации почв, следствием чего явилось выпадение из хозяйственного землепользования значительных площадей плодородных земель, падение урожайности сельскохозяйственных культур, уменьшение продуктивности лесов и лугов, загрязнение грунтовых вод.

В Республике Башкортостан вопросы, связанные с воздействием нефти и высокоминерализованных нефтепромысловых сточных вод (НСВ) на изменение агрофизических свойств почв, в отличие от агрохимических, физико-химических и биологических, практически не изучены. Разработанные в настоящее время методы рекультивации применимы преимущественно для почв с относительно невысоким уровнем загрязнения и предусматривают в основном деструкцию нефтепродуктов. Вместе с тем при срочной ликвидации последствий крупных аварийных разливов необходимы методы быстрого отмывания почв и грунтов от нефти и ее возврат для использования по прямому назначению.

Цель и задачи работы. Целью работы явилось изучение агрофизических свойств почв при загрязнении нефтью и НСВ и разработка мероприятий по их рекультивации.

В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние сырой и товарной нефти на агрофизические свойства в зависимости от интенсивности и давности загрязнения серых лесных почв и чернозема типичного.

2. Изучить агрофизические свойства серых лесных почв при техногенном засолении и осолонцевании и в процессе их рекультивации.

3. Выявить распределение нефти по структурным фракциям чернозема типичного в динамике,

4. Разработать метод извлечения нефти из почв и грунтов с целью их очистки и возврата нефти.

Научная новизна.

Изучено влияние нефтепромысловых поллютантов (сырой и товарной нефти, НСВ) на агрофизические свойства основных типов почв Приуралья Республики Башкортостан.

Установлена неравномерность накопления нефти в структурных отдельностях почв. Показано, что на начальном этапе нефть концентрируется в наиболее мелких агрегатах, со временем максимум сдвигается к средним фракциям.

Впервые в нефтезагрязненных и техногенно засоленных и осолонцованных почвах определен потенциал почвенной влаги по кривым основной гидрофизической характеристики (ОГХ), выявлен характер изменения норового пространства.

Новым подходом в рекультивации почв и грунтов, загрязненных до уровня их полной нефтеемкости, является предложение по их отмыванию с помощью 20 % раствора органического поверхностно-активного вещества (ПАВ), при котором извлекается до 90 % пролитой нефти, а почвы очищаются и теряют токсичность.

Защищаемые положения:

1. Загрязнение нефтепромысловыми поллютантами вызывает нарушение агрофизических свойств почв.

2. Техногенное засоление и осолонцевание приводит к изменению энергетического состояния воды в почве, смещая ее в область меньшей доступности растениям.

3. Аккумуляция нефтепродуктов в структурных фракциях почв проходит неоднородно и зависит от диаметра агрегата, глубины проникновения нефти, давности загрязнения и проведенных рекультивационных мероприятий.

4. При рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов, сильно загрязненных нефтью, на первом этапе целесообразно использовать систему органических ПАВ.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы при проведении природоохранных и рекультивационных мероприятий на предприятиях нефтедобывающей промышленности. Патентуется "Способ очистки почвы от нефтяных загрязнений" заявка № 21568987 от 16.04.01, материалы исследований вошли в избранные лекции 10-й Всероссийской школы "Экология и почвы" (Пущино, 2001).

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации доложены и опубликованы в материалах Международных конференций: "Освоение Севера и проблемы природовосстановления" (Сыктывкар, 2001), "Новые технологии для очистки нефтезагрязненных вод, почв, переработки и утилизации нефтешламов" (Москва 2001); Всероссийских конференций: "Почва, жизнь, благосостояние" (Пенза, 2000), "Отходы 2000" (Уфа, 2000), "Экобиотехнология: борьба с нефтяным загрязнением окружающей среды" (Пущино, 2001), "Создание высокопродуктивных агроэкосистем на основе новой парадигмы природопользования" (Уфа, 2001); III съезда общества почвоведов (Москва, 2000); Конференций молодых ученных: "Методологические проблемы современного почвоведения" (Санкт-Петербург, 2001), "Биология - наука 21™ века" (Пущино, 2001), "Молодые ученые Волго-Уральского региона на рубеже веков" (Уфа, 2001).

По теме диссертации опубликовано 13 работ.

Исходные материалы. В работе представлены результаты собственных исследований в рамках темы лаборатории почвоведения Института биологии УНЦ РАН «Почвы техногенных ландшафтов, их рекультивация». Изучение структурно-функциональных гидрофизических характеристик почв проводилось автором на базе лаборатории мониторинга почв Института фундаментальных проблем биологии (ИФПБ) РАН (г. Пущино). Использованы материалы исследований и практических мероприятий, проведенных лабораторией охраны окружающей среды НГДУ "Арланнефть",