Разливы нефти и нефтепродуктов: устраняем последствия
Разливы углеводородов приносят огромный вред окружающей среде. И, если предотвратить ЧП всё‑таки не получилось, важно быстро устранить последствия аварии. Какие технологии рекультивации земель, загрязнённых нефтью и нефтепродуктами, существуют? И какие интересные разработки могут предложить российские учёные?
Собираем разлитую нефть
По словам руководителя направления «Промышленность» ООО «Институт технологий нефти и газа» Ольги Орловой, рекультивация сводится к двум основным этапам: техническому (очистке) и биологическому (восстановлению почвы и экосистемы).
Для первого из них используют механические и физико-химические способы.
«Конкретный перечень регламентирован российским законодательством: локализация разливов обваловкой, сбор нефти сорбентами (глиной, торфом и т. д.), промывка почв ПАВ (поверхностно-активными веществами). Эти методы эффективны для оперативного сдерживания загрязнения, но имеют серьёзные ограничения: сорбенты плохо удерживают лёгкие фракции нефти, а их сжигание приводит к вторичному загрязнению», ― отметил управляющий партнёр Zharov Group (ООО «Жаров Групп») Евгений Жаров.
«Использование физических методов допустимо только при авариях с небольшой площадью поражения либо на начальных этапах очистки. Они направлены на то, чтобы снизить концентрацию загрязнения (за счёт сбора нефти и нефтепродуктов и вывоза поражённой земли). Смысл физико-химических методов ― в промывке грунта для извлечения или нейтрализации нефти.
Самый простой реагент — негашёная известь, которая при взаимодействии с нефтью превращается в твёрдую субстанцию, которую легко извлечь. Также возможна электрохимическая обработка, когда нефтепродукты оседают на электродах», ― добавила Ольга Орлова.
Микробы в помощь
Ключевым для восстановления экосистемы Евгений Жаров считает биологический этап. Его суть ― во внесении в почву нефтеокисляющих микроорганизмов и фитомелиорации.
«Ключевые преимущества здесь ― это экологическая безопасность и снижение затрат, однако эффективность ограничена концентрацией нефтепродуктов (не более 3–5 % от массы почвы), климатом и риском конфликта с аборигенной микрофлорой», ― сказал г-н Жаров.
В свою очередь, Ольга Орлова рассчитывает на разработку новых эффективных микроорганизмов в ходе реализации национального проекта «Технологическое обеспечение биоэкономики».
«Сейчас ведётся большая работа по совершенствованию биологических методов рекультивации. Разработка таких решений ― одно из приоритетных направлений развития биотеха в России», ― отметила представитель ИТНИГ.
Выбираем способ борьбы
От каких же факторов зависит выбор метода? Ольга Орлова подчёркивает, что универсального подхода к рекультивации не существует.
«Нужно учитывать, каковы климат и время года, площадь территории и её расположение (лесная, степная, есть ли вблизи поселения), особенности рельефа, наличие и востребованность плодородного слоя, пожароопасность, геологический состав пород, где произошёл разлив, наличие рек и озер, которые находятся в потенциальной или реальной опасности, глубина и объёмы поражения.
Иногда предпочтительны и экстренные меры — сжигание нефтепродуктов на ограниченной территории, чтобы не допустить расширения ареала повреждений, например, водных объектов. А где‑то, наоборот, всеми силами пытаются избежать возгорания», ― перечисляет г-жа Орлова.
Евгений Жаров, в свою очередь, советует обращать внимание на степень загрязнения (слабое ― до 5 г/кг, сильное ― свыше 10 г/кг), тип почвы и ландшафта, климатические особенности и экономическую целесообразность.
«Современные разработки сфокусированы на повышении эффективности биоремедиации. Уже запатентованы штаммы-„аборигены” (например, препарат „Абориген”, работающий при –20 °C), гуминовые добавки для ускорения метаболизма микроорганизмов и бульдозеры-смесители, сокращающие срок рекультивации на 30%.
Считаю, что прогресс будет двигаться в сторону гибридных технологий (сочетание ПАВ и бактерий), создания ГМО для разложения токсичных метаболитов и цифровизации ― использования искусственного интеллекта для прогноза миграции загрязнений», ― отметил эксперт.
Отдельный вопрос ― влияние санкций на процессы рекультивации. В Zharov Group отмечают, что до 2022 года доля импорта реагентов и оборудования достигала 45–50 %. Понятно, что на первых порах это привело к серьёзным сложностям. Но есть и позитивный момент: санкции стали толчком к импортозамещению.
«Сейчас 80% биопрепаратов (например, „Дестройл”, „Родотек”) — российского производства, а бульдозеры-смесители и установки для бурения заменены отечественными аналогами. Сегодня нормативная база адаптирована к местным условиям, что снижает зависимость от зарубежных методик. Если говорить о технологиях, то остался вопрос в части высокоточного оборудования для анализа почв, но эта ниша быстро заполняется разработками НИИ Тюмени и Пермского политеха», ― отметил Евгений Жаров.
Авария в Чёрном море: новые разработки от российских учёных
Последний крупный разлив нефти случился в Керченском проливе. 15 декабря 2024 года суда «Волгонефть‑212» и «Волгонефть‑239» потерпели крушение во время сильного шторма. Танкеры перевозили 9200 тонн мазута, из которых 3700 тонн оказалось в море, сообщает Forbes. Серьёзно пострадала и прибрежная зона.
Причём при их рекультивации стоит учитывать дополнительные риски: угрозу распространения загрязнения в морскую экосистему, высокую подвижность нефтепродуктов в песке и ограничения на использование механических методов из-за приливов, отметил Евгений Жаров.
Впрочем, если искать позитив в этой ситуации, то можно отметить, что авария в Чёрном море привлекла внимание к научным разработкам в области ликвидации последствий нефтяных разливов.
Так, специалисты МЭИ разработали новую технологию обработки торфа низкотемпературной плазмой. В результате поглощающая способность составила 4 грамма нефти на 1 грамм сорбента. У обычного торфа она в два раза меньше, приводит результаты исследования ТАСС.
АО «Барс» предлагает использовать для очистки песка вулканический сорбент. По заверениям разработчиков, уже через 30–60 суток мазут перестаёт нести опасность здоровью. Крупная фракция превращается в камни, которые можно будет отправить на утилизацию, а с мелкой смогут справиться микроорганизмы.
В свою очередь, учёные Сибирского федерального и Таласского государственного университетов предложили использовать для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов полимерный сорбент.
Разработчики отмечают, что новый состав поглощает жидкие углеводороды с эффективностью в 90–98%.
Также учёные выделяют экологичность сорбента. В его состав входят нетоксичные и непатогенные компоненты, в том числе природного происхождения. А после использования он разлагается без вреда для окружающей среды. Сорбент разрабатывали специально для условий Арктики. Свою максимальную эффективность он сохраняет при температуре от 0 до 40 °С.
В Новосибирском государственном техническом университете предложили использовать специальный защитный материал. Он представляет собой рулон из технического геотекстиля. В его составе ― композит из естественных и вторичных материалов: природного минерала для разрыхления почв (агротехнического вермикулита), опилок хвойных пород, отходов льна, технического силикагеля, гидрогеля и пр. компонентов.
В ходе экспериментов учёные выяснили, что техногенные отходы можно многократно применять в качестве сорбентов для сбора углеводородов. Важно отметить, что речь идёт о сборе нефтепродуктов с твёрдых поверхностей.
До этого речь шла о механических методах, но продолжается работа и по созданию новых штаммов бактерий. Так, в Вятском государственном университете вывели бактерии, которые могут эффективно вырабатывать рамнолипиды. Это природные биоразлагаемые вещества как раз используются для борьбы с загрязнениями.
В добывающей отрасли они нашли ещё одно применение: биологические сурфактанты (поверхностно-активные вещества) применяются для повышения нефтеотдачи пластов. Стоит отметить, что в природе рамнолипиды вырабатывает синегнойная палочка — вредоносный организм, который является возбудителем различных инфекций и потому опасен для человека.
Учёные ВятГУ нашли альтернативный способ получения полезного вещества: участки генома вредоносного микроорганизма они внедрили в бактерии Pseudomonas viridiflava, применив для этого плазмиды.
Евгений Жаров считает, что при ликвидации последствий аварии в Керченском проливе важен комплексный подход.
«По моему мнению, наиболее оправдано применение барьерных бонов и сорбентов на основе торфа (которые не тонут), биоремедиации с закачкой кислорода и бактерий в грунт (чтобы избежать выемки почвы), а также фитомелиорации с высадкой тростника для укрепления берега. Результаты будут поэтапными: снижение концентрации нефтепродуктов в воде до нормы ― через 3–6 месяцев; восстановление пляжного песка ― через 1,5–2 года; полная стабилизация донных экосистем ― не ранее чем через 5–7 лет. Однако, как показывает опыт, даже при 90% очистке остаточные токсины сохраняют угрозу для здоровья десятилетиями», ― сделал неутешительный вывод г-н Жаров.
Действительно, устранить последствия техногенных аварий непросто. Прежде чем на месте нефтяного разлива снова появится «цветущий сад», могут пройти долгие годы. Но новые разработки могут ускорить этот процесс. Многое зависит и от позиции государства.
«В заключение подчеркну: рекультивация земель после нефтяных загрязнений ― это не только техническая задача, но и вызов для регуляторов. Необходимы единые федеральные нормативы по допустимому остаточному содержанию нефтепродуктов (с учётом региональной специфики), финансирование разработок для Арктики и прибрежных зон, а также ужесточение ответственности за выжигание нефти и использование несертифицированных сорбентов», ― подчеркнул Евгений Жаров.
В число крупнейших разливов углеводородов в новейшей истории входят следующие аварии:
- Республика Коми: 1994 год, до 94 тыс. тонн нефтепродуктов;
- Ханты-Мансийский автономный округ: 2003 год, более 10 тыс. тонн нефтепродуктов;
- Иркутская область: 2004 год, около 4,5 тыс. тонн нефтепродуктов;
- Керченский пролив: 2007 год, 10 тыс. тонн нефтепродуктов;
- Ненецкий автономный округ: 2012 год, 2,2 тыс. тонн нефтепродуктов;
- Норильск: 2020 год, более 20 тыс. тонн нефтепродуктов;
- Керченский пролив: 2024 год, 9 тыс. тонн нефтепродуктов.
Текст: Андрей Халбашкеев.
Фото: ru.freepik.com.
