Рекультивация нефтезагрязненных земель в Среднем Приобье: недостатки и основные причины низкой эффективности

Рекультивация нефтезагрязненных земель в Среднем Приобье недостатки и основные причины низкой эффективности

Рекультивация нефтезагрязненных земель в Среднем Приобье недостатки и основные причины низкой эффективности

Зубайдуллин А.А.
Полноценный рекультивационный комплекс, основанный на использовании научно-обоснованной схемы рекультивации, сложился на территории Среднего Приобья приблизительно в 1995-96 годах. Именно на данные годы приходится начало роста площадей, сдаваемых после рекультивации нефтезагрязненных земель.
Процесс рекультивации нефтезагрязненных земель сравнительно за короткие сроки стал быстро набирать высокие темпы. Так, согласно опубликованным официальным данным [1], если в 1994 г. площадь земель, рекультивированных после нефтезагрязнения, составила 98,759 га, то уже в 1998г. на рассматриваемой территории за год было рекультивировано 837,536 га, а в 2000г. — 1013,192 га (!) нефтезагрязненных земель. Особенно хорошо прослеживаются динамичные темпы рекультивации нефтезагрязненных земель на территории Нижневартовского района (рис.1), где по официальным данным общая площадь накопленных нефтезагрязненных земель на 01.01.2000г. составила 2365,8 га [2]. Помимо структурных подразделений по ликвидации аварийных разливов нефти и их последствий на самих нефтедобывающих предприятиях, рекультивацией здесь занимаются и многочисленные специализированные организации (ООО Грин», ООО «Эко-Рост», НПК «Новация» и др.).

Рис 1. Динамика рекультивации нефтезагрязненных земель в Нижневартовском районе («провал» в 1997 г. обусловлен нефтяным кризисом и общим спадом объемов производства)
В основу рекультивации загрязненных нефтью земель Среднего Приобья сегодня положен метод их очистки на месте разлива нефти (in situ), основывающийся на активизации естественных физико-химических и биохимических факторов очищения почв от нефти и последующего самовосстановления исходных наземных биогеоценозов. Технологии и способы реализации данного метода на территории Среднего Приобья, используемые повсеместно в рекультивационной практике, достаточно подробно изложены в практических рекомендациях по рекультивации нефтезагрязненных земель ХМАО [3], разработанных Тюменской лесной опытной станцией и изданных в 2000г. Тюменским государственным университетом.
Однако, несмотря на то, что принципиальная схема очистки нефтезагрязненных земель правильна и не вызывает каких-либо сомнений, а также на наметившуюся положительную количественную динамику в этой сфере рекультивации, ее практические результаты в большинстве своем оставляют желать лучшего. Более того, в результате проведения рекультивационных работ в ряде случаев на участках, подвергнувшихся ранее нефтяному загрязнению, происходит даже ухудшение экологического состояния природной среды и свойств почв и увеличение сроков их восстановления в пострекультивационный период. А это уже противоречит основополагающему принципу современной рекультивации — «не навреди».
Попробуем разобраться в сложившейся ситуации, отметив попутно, что в литературе на сегодняшний день, к сожаленью, практически отсутствуют публикации научно-исследовательских работ, содержащих конструктивные критические оценки существующей рекультивационной практики и практического применения альтернативных методов и технологий рекультивации на территории рассматриваемого региона. Начнем с того, что широко применяемый ныне в производственной практике и закрепленный в соответствующих региональных нормативно-правовых документах термин «рекультивация нефтезагрязненных земель» не слишком корректен.
Во-первых, он недостаточно точно подходит под определение общепринятого термина «рекультивация нарушенных земель» и связанной с ним остальной терминологии, закрепленных в действующих государственных стандартах (ГОСТ 17.5.1.01-83 (СТ СЭВ 3848-82); ГОСТ 17.5.3.04-83; ГОСТ 17.5.1.02-85 и др.). Это обусловлено тем, что указанная терминология изначально предназначалась только для земель, имеющих физико-механические нарушения почвенного покрова. Во-вторых, реально осуществляемый сегодня на практике комплекс мероприятий по рекультивации нефтезагрязненных земель очень далек от достижения конечной цели любой рекультивации нарушенных земель — восстановления продуктивности нарушенных земель (в первую очередь почвенно-растительного покрова), хозяйственной ценности и улучшения условий окружающей среды [4].
Такая цель даже не ставится в действующем регламенте на приемку рекультивированных земель в ХМАО [5]. Сами разработчики региональных критериев приемки земель, рекультивированных после нефтяного загрязнения, указывают на то, что действующие требования являются самыми минимальными. По их мнению [6], они призваны лишь обеспечить ликвидацию разлива как источника вторичного загрязнения и снизить уровень остаточного загрязнения почвы нефтепродуктами до относительно безопасного (в основу положен уровень фитотоксичности для всходов древесных пород).
С учетом всего вышеизложенного для наименования осуществляемых работ на нефтезагрязненных землях более уместным было бы, по нашему мнению, использование одного из следующих терминов «очистка нефтезагрязненных почв» или «консервация нефтезагрязненных почв». При этом, употребление последнего термина наиболее правомочно, поскольку он закреплен в ряде действующих правовых документов [7,8 и др.].
Тем не менее, термин «рекультивация нефтезагрязненных земель» устоялся, и сегодня под ним понимается комплекс мер, направленный на ликвидацию разлива нефти как источника вторичного загрязнения природной среды, нейтрализацию остаточной нефти в почве до уровня фитотоксичности и восстановление плодородия загрязненных почв до приемлемой хозяйственной значимости. Основная проблематика в рассматриваемой сфере, по мнению автора, определяется, с одной стороны, несовершенством действующей нормативно-правовой базы и слабой организацей рекультивационного процесса, с другой, не адаптированностью применяемых технологий и сложившегося порядка выполнения рекультивационных работ к региональным биотопическим особенностям.
Одним из самых существенных недостатков в сфере рекультивации нефтезагрязненных земель, обуславливающим значительную неопределенность в оценках качества выполненных работ, является проблема нормирования остаточного содержания нефти в почвах. Отсутствие до сегодняшнего дня научно обоснованных и утвержденных государственных стандартов на допустимое содержание нефти и ее компонентов в почвах (ПДК, ОБУВ) допускает их произвольное, зачастую, достаточно субъективное нормирование. Так, в вышеупомянутом региональном регламенте на приемку, предъявляющем требования к качеству рекультивированных земель, допускаются очень высокие содержания остаточной нефти (от 20 до 80 г/кг (!) в зависимости от типа почвы и его горизонта). Еще можно понять действие такого явно заниженного норматива в начале 90-х годов прошлого века, на заре становления рекультивационного комплекса в регионе, когда только начиналась апробация первых технологий рекультивации. Но в настоящее время данный норматив лишь сдерживает развитие новых более эффективных технологий рекультивации и способствует сохранению неблагоприятной ситуации, сложившейся в области качества практических результатов рекультивации.
Этому же в немалой степени способствует и действующий при приемке рекультивированных земель критерий, допускающий достаточность создания на конечной стадии рекультивации искусственных (сеяных) травостоев из нехарактерных для исходных биотопов видов растений. Так, на практике повсеместно применяется высев луговых и полевых трав на заболоченных и болотных рекультивируемых участках. Следующим недостатком является то, что действующие требования к качеству рекультивированных земель не нормируют состояние таких очень важных характеристик восстанавливаемых здесь биогеоценозов, как, например биологической активности почв, их токсичности, состояния почвенных микробоценоза и фауны, а также не включают в себя критерии оценки восстановления исходных биотопических условий (т.е. был, например, участок автоморфного леса, а после проведения рекультивационных работ стал участком заболоченного луга или болота и т.п.).
Кроме этого, в настоящее время большинство рекультивированных участков сдается и принимается с грубым нарушением даже действующих требований. Во-первых, сдача-приемка участков осуществляется непосредственно по окончанию проведения стадии фитомелиоративных рекультивационных работ, хотя это должно происходить не ранее, чем через 1 год. Во-вторых, на участках не обеспечивается должное проективное покрытие растительности ввиду неправильной трактовки данного термина. Под ним и сдающая, и принимающая стороны понимают пространственное распространение сформированной растительности, а не геометрическую структуру (сомкнутость) растительного покрова как это следует из научного определения данного термина. По мнению сдающей и принимающей сторон, растительность просто должна произрастать как минимум на 50-70% площади рекультивированного участка. В-третьих, абсолютно не принимается во внимание и еще одно важное предъявляемое требование к состоянию растительного покрова — наличие у растений на рекультивированном участке генеративных органов. Как правило, к сдаче предъявляются и принимаются участки, на которых присутствуют только зеленые всходы.
До сих пор на многих нефтедобывающих предприятиях не налажен механизм паспортизации имеющихся нефтезагрязненных земель, позволяющий вести их четкий учет и получать исчерпывающие исходные данные для планирования и определения состава рекультивационных работ. Ведь по сочетанию факторов, лимитирующих биологическое разложение нефти в почве, практически каждый нефтезагрязненный участок индивидуален, а, следовательно, требует специфических решений. Но, зачастую, специалистами-рекультиваторщиками недооценивается необходимость проведения детальной паспортизации нефтяных разливов, предусматривающей их инструментальную съемку с составлением плана пространственной геохимической структуры загрязнения, описание состояния загрязненного участка и отбор образцов почв на анализы, как объективных исходных материалов для проектирования рекультивационных мероприятий для каждого типа разливов нефти.
Сложившаяся ситуация усугубляется при этом несовершенством существующего порядка организации и экономического механизма рекультивационного процесса, которые полностью определяются предприятиями-нарушителями, основная деятельность которых связана с добычей, подготовкой и транспортировкой нефти и газа. В настоящее время, фактически только от них зависит проведение рекультивационных работ, их объемы и сроки. При этом, будучи заинтересованы только в количестве сдаваемых земель, от чего зависят размеры взыскиваемых штрафных санкций, административных наказаний, льгот налогооблажения, а также наличие статуса экологически чистого производства, указанные предприятия абсолютно не заинтересованы в качестве восстановительных работ.
Не способствует качественной рекультивации и существующий порядок финансирования (поощрения) работ, которое осуществляется, как правило, по факту сдачи рекультивированных участков, стимулируя тем самым предприятия или структурные подразделения, занимающиеся рекультивационными работами, к скоротечности производственного процесса.
Вкупе все это приводит к тому, что на современном этапе вся рекультивация буквально «втиснута» в крайне малый срок 1-2 года и практически сводится к разовым весьма активным мероприятиям по сбору нефти, ускоренной активизации микробиологических процессов и фитомелиорации. После чего, земли успешно сдаются, в большинстве случаев, как уже выше говорилось, не удовлетворяя даже действующим достаточно мягким требованиям приемки таких земель. Но ведь природа устроена так, что нельзя с точностью до дня и даже сезона предсказать, когда на данном конкретном участке потребуется проведение всех или отдельных мероприятий во второй, третий, четвертый и n-й раз. Тем более что восстановление продуктивного почвенно-растительного покрова, да если еще приближенного к исходному, это дело даже не 5-10 лет. Если «болезнь» развивается во времени, то во времени должно быть развернуто и ее «лечение».
Тем не менее, исходя из собственных результатов многолетнего полевого изучения экологического состояния нерекультивированных и рекультивированных нефтезагрязненных участков и их сравнительного анализа, можно сделать вывод о том, что основные причины низкой эффективности современного рекультивационного комплекса, сложившегося в регионе, определяются несовершенством применяемых технологий в силу региональных биотопических особенностей большинства нефтезагрязненных участков и сложившегося порядка выполнения рекультивационных работ.
Как известно, основная площадь нефтезагрязненных земель на территории Среднего Приобья приходится на участки верховых (переходных) болот и заболоченных земель, характеризующихся слабой несущей поверхностью, олиготрофностью, повышенной обводненностью и кислотностью, низким кислородосодержанием торфяных почв, а также низкими внутрипочвенными температурами. При этом напомним, что основная масса остаточной нефти (до 98 %), как правило, приурочена к верхнему 5-10-ти сантиметровому горизонту (торф + травяно-моховый очес). Все перечисленные факторы определяют ряд следующих особенностей сложившегося в регионе рекультивационного процесса
· необходимость использования специальной болотоходной техники, способной двигаться по слабонесущей обводненной торфяной поверхности и обеспечивать при этом работу необходимого навесного оборудования (грядообразователи, плуги, фрезы, разбрасыватели и т.д.);
· необходимость выполнения работ, связанных с понижением уровня грунтовых вод на рекультивируемых участках до 20 см и ниже;
· необходимость проведения мероприятий по принудительной аэрации верхнего нефтезагрязненного слоя почвы;
· необходимость внесения высоких доз раскислителя и минеральных удобрений;
· необходимость использования кислотоустойчивых видов биопрепаратов-нефтедеструкторов;
· необходимость применения болотных видов трав-мелиорантов.
Именно перечисленными особенностями и общим несовершенством сложившейся процедуры инициирования и проведения рекультивационных работ и обусловлено возникновение всех основных ниже рассматриваемых причин низкой эффективности рекультивации нефтезагрязненных земель на территории Среднего Приобья.
Одной из самых главных и существенных причин, присущих сегодня рекультивационному процессу на территории Среднего Приобья, является экологическая несостоятельность, более того даже недопустимость в отдельных случаях, применения традиционных сельскохозяйственных технологий при рекультивации нефтезагрязненных участков болотных торфяных почв. Все они сегодня, без исключений, предусматривают применение чрезвычайно активных способов воздействия на загрязненный субстрат (механическое рыхление и фрезерование, формирование искусственного микрорельефа, проезд техники, промывка водой под давлением, срезка и удаление сильнозагрязненного слоя, внесение значительных доз минеральных удобрений), без учета генезиса, состава и свойств данного типа почв.
И хотя все перечисленное позволяет добиться за 1-2 года снижения на рекультивируемых участках остаточного нефтесодержания до допустимых значений (однако имеется достаточно обоснованных сомнений в том, что это достигается за счет реального разрушения нефтяных компонентов и является единственным оптимальным способом), при этом перечеркивается сама возможность восстановления здесь в будущем исходных или приближенных к ним биогеоценозов. Обоснуем данное утверждение.
Глубокое рыхление и фрезерование (обычно на глубину до 30-40 см) промывка высоким напором воды нефтезагрязненной болотной торфяной почвы, наряду с работой гусеничной болотоходной техники и грядобразовательного оборудования, приводит к полному структурному и функциональному разрушению деятельного (торфогенного) аэрируемого слоя торфяной залежи, очень важного компонента болотных биогеоценозов. А ведь именно в нем [10] активно протекают процессы влаго- и теплообмена болот с окружающей средой, а также осуществляется уникальный процесс торфообразования отмирание массы живого органического вещества (в основном растений-торфообразователей) и его аэробное биохимическое разложение. Кроме этого, здесь в естественном состоянии сконцентрирована основная масса микроорганизмов и почвенных животных, а также располагается корневые системы растений.
Не являются данные мероприятия обоснованными и с позиций физики торфа. Рыхление (фрезерование) неосушенных, сильнообводненных, малоразложившихся слоев торфа не может привести к значимому улучшению водно-воздушного режима торфа в верхнем слое. Влага в торфе является энергетически связанной, перевод торфяной системы в трехфазное состояние требует проведения дополнительных мероприятий по осушению торфяной залежи. А вот объяснить временное снижение остаточного нефтесодержания в торфяной почве (вернее, уже в торфяном субстрате) не только за счет их микробиологического разрушения указанные мероприятия могут. Здесь, фактически, имеет место процесс элементарного разбавления нефти, изначально сконцентрированной в верхнем 5-10-ти сантиметровом слое очеса и торфа, за счет нижележащих незагрязненных торфяных слоев. При чем, в последующем возникает сразу же два негативных последствия. Во-первых, происходит замедление микробиологической трансформации той части нефти, которая была адсорбирована вверху на очесе и торфе, а затем попала вглубь в анаэробные закисные условия. Во-вторых (характерно для свежих разливов нефти, до 5 лет), с течением времени происходит постепенная миграция с водой значительной части нефтяных компонентов вверх и, следовательно, увеличение в пострекультивационный период ее концентрации на поверхности вплоть до уровня фитотоксичности.
Создание искусственного микрорельефа из чередующихся микроповышений (гребней) и микропонижений (борозд) в целях ускорения микробиологического разложения нефти на переувлажненных торфяных болотах, которое выполняется сегодня без предварительного осушения, также представляется более декларативным и нецелесообразным, чем реально осуществимым и эффективным мероприятием, ввиду значительной высокой эластичности (упругого последействия) верхнего слоя малоразложившегося торфа. Попутно с таким интенсивным механическим воздействием в пределах рекультивируемого участка происходит радикальное преобразование сложившегося мезо- и микрорельефа, характеризующегося наличием перемежающихся гряд, бугров, кочек, микропонижений, мочажин и т.п. После рекультивации такой участок обычно представляет собой поверхность с однотипным полностью выравненным рельефом (рис. 2), со следами сформированного в ходе проведения агротехнических мероприятий искусственного гривистого мезорельефа (отдельные микроповышения и микропонижения).
Образующееся в результате такого рекультивационного воздействия на нефтезагрязненном участке ровное поле обесструктуренной торфяной «жижи», вряд ли в дальнейшем может выступить в роли подходящего биотопа для восстановления типичных исходных болотных биоценозов (например, бугристых, грядово-мочажинных, сосново-кустарниково-сфагновых и т.д.).
Еще одной серьезной причиной является отсутствие на сегодняшний день эффективных технологий фиторекультивации очищенных от нефти участков переувлажненых торфяных болот и заболоченных земель и соответствующего посевного (посадочного) материала. Доминирующий повсеместно посев злаков, бобовых и других сельскохозяйственных культур здесь абсолютно не пригоден, поскольку не позволяет формировать на данных участках характерных для них болотных фитоценозов.
Существенной причиной низких результатов при рекультивации всех без исключения нефтезагрязненных участков является также игнорирование в ходе выполнения работ этапности действия природных механизмов разрушения нефти на земной поверхности. Этот вопрос уже освещался в предыдущей авторской статье [11].
Также значительной с экологических позиций, хотя и косвенной проблемой, но всегда сопутствующей рекультивации нефтезагрязненных земель, связанной с внесением на участки большого количества минеральных удобрений, является процесс интенсивной эвтрофикации почв, как на самих рабочих участках, так и на прилегающих к ним территориях, которые большей частью характеризуются олиготрофностью, а также близлежащих водных объектов. Наряду с этим можно говорить и о загрязнении почв опасными тяжелыми металлами (кадмием, свинцом, никелем стронцием и др.), обычно содержащимися в различных удобрениях в концентрациях до 33-57 мг/кг, а ведь в среднем на каждом рекультивируемом участке на 1 га за весь период работ вносится до тонны различных минеральных удобрений и до 4-8 тонн раскислителя.
Таким образом, хотя в качестве цели рекультивации нефтезагрязненных земель сегодня везде декларируется снижение токсичности почв и восстановление продуктивности нарушенных биоценозов, тем не менее, ни предъявляемые нормативные требования, ни фактические результаты рекультивационных работ в реальности достижения данной цели на большей части нефтезагрязненной площади не обеспечивают и не могут обеспечить по сути.
А ведь прогрессивные современные подходы к ликвидации последствий разливов нефти на суше сегодня основываются на применении методов всемерной стимуляции собственных возможностей природных систем к самовосстановлению [12]. Согласно им и имеющимся научным данным по этапности процессов естетсвенного самоочищения нефтезагрязненных почв и сукцессионного восстановления характерных продуктивных биоценозов рекультивационный процесс должен быть многоэтапным. Каждая его стадия должна соответствовать определенной последовательности геохимической и биохимической деструкции поступивших в почвы нефтяных компонентов и тому или иному состоянию восстанавливающихся биоценозов. При этом, в соответствии с принципом «лечить не болезнь, а больного», необходимо на каждой стадии применять обоснованные и, главным образом, щадящие технологии, способные к гибкому развитию и видоизменению в зависимости от получаемых практических результатов.
Выход из создавшегося положение, по нашему мнению, заключается в устранении вышеперечисленных недостатков в нормтивно-правовом и организационном обеспечении рекультивационного процесса, в переориентировании рекультивационного процесса с количественных показателей на качественные и создании условий для внедрении в практику более прогрессивных с экологической точки зрения и научно-обоснованных, так называемых «щадящих» рекультивационных технологий.
Список литературы
1. Обзор «О состоянии окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа в 2000 году». — Ханты-Мансийск, 2001. — 134 с.
2. Состояние окружающей среды и природных ресурсов в Нижневартовском районе. Аналитический обзор. Ежегодник. Выпуск 4. 1999г. — Нижневартовск, 2000. -104 с.
3. Рекультивация нефтезагрязненных земель Ханты-Мансийского автономного округа (практические рекомендации) / Под ред. Б.Е. Чижова- Тюмень Издательство ТГУ, 2000. — 52 с.
4. ГОСТ 17.5.1.01-83 (СТ СЭВ 3848-82). Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения.
5. Регламент на приемку земель, временно использованных при разведке, обустройстве и эксплуатации месторождений нефти и газа в Ханты-Мансийском автономном округе / Сост. Чижов Б.Е., Вегерин А.М., Захаров А.И. — Ханты-Мансийск, 1994. — 37 с.
6. Чижов Б.Е. Лес и нефть Ханты-Мансийского автономного округа. — Тюмень Изд-во Ю. Мандрики, 1998. — 144 с.
7. Положение о порядке консервации земель с изъятием их из оборота (утв. постановлением Правительства РФ от 2 октября 2002 г. N 830).
8. Методические рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель (утв. Роскомземом 28 декабря 1994 г., Минсельхозпродом РФ 26 января 1995 г., Минприроды РФ 15 февраля 1995 г.).
9. Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами (утв. Роскомземом 10 ноября 1993г. и Минприроды РФ 18 ноября 1993г.).
10. Тюремнов С.Н. Торфяные месторождения. — М. Недра, 3-е изд. перераб., доп., 1976. — 488 с.
11. Зубайдуллин А.А. К вопросу рекультивации нефтезагрязненных земель на верховых болотах // Биологические ресурсы и природопользование Сборник науч. трудов / Отв. ред. Ю.В. Титов. — Нижневартовск, 1998. — Вып. 2. — С.106-116.
12. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. — М. Изд-во МГУ, 1998. — 376 с.

«