RU2113094C1 - Способ биологической рекультивации песчаных земель, загрязненных буровыми сточными водами в зонах пустынь и полупустынь - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к биологической рекультиваций песчаных земель, загрязненных буровыми сточными водами, и может быть использовано в нефтяной промышленности и сельском хозяйстве. Сущность изобретения заключается в том, что в способе биологической рекультивации песчаных земель, загрязненных буровыми сточными водами в зонах пустынь и полупустынь в слабой, средней и сильной степени, включающем обработку земли, рекультивацию осуществляют поэтапно в течение трех лет, и в первый год обработку земли проводят путем рыхления на глубину 22 - 25 см, затем проводят чизеливание на такую же глубину и внесение химмелиорантов, после чего осуществляют вспашку на глубину 25 - 27 см, на второй год проводят фитомелиоративные мероприятия в виде посадки кустарников и полукустарников, на третий год также высаживают кустарники, полукустарники и высевают травы, в первый год перед рыхлением осуществляют нанесение на поверхность земли сорбентов, после нанесения сорбентов рыхление осуществляют на глубину 25 - 27 см с последующей промывкой дождеванием. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к биологической рекультивации песчаных земель, загрязненных буровыми сточными водами, и может быть использовано в нефтяной промышленности и сельском хозяйстве в зонах пустынь и полупустынь, где существует двойная проблема - очистка песчаных земель от загрязнения буровыми сточными водами, закрепление подвижных песков в очагах дефляции, обусловленных строительством и эксплуатацией буровых скважин на нефть и газ, и восстановление на них лесомелиоративных пастбищ. Буровые сточные воды, образующиеся при строительстве скважин на нефть или газ, состоят из нескольких компонентов. Это солевые растворы, нефтепродукты и взвешенные в воде твердые минеральные вещества. Солевой раствор содержит до 83,3 г на 1 л легкорастворимых солей, состав которых преимущественно представлен хлористым натрием. Нефтепродукты составляют 0,2 - 0,7 кг/м², взвешенные в воде твердые минеральные вещества 0,2 - 0,4 кг/м. Солевой раствор вызывает засоление и осолонцевание земель. Нефтепродукты подавляют микробиологическую и ферментативную активность почвогрунтов. Твердые минеральные вещества существенного влияния на фитопродуктивность мелиоративных пастбищ не оказывают.

Известен способ биологической рекультивации земель РД-39-30-925-83. Министерство нефтяной промышленности ВНИИСПТнефть. Методические указания по биологической рекультивации земель, нарушенных при сборе, подготовке и транспортировке нефти, 1984. Утвержден приказом Министерства нефтяной промышленности от 17.11.83 N 616 на срок действия с 1.01.84 до 1.01.89. Способ включает химическую мелиорацию почв, агротехнические указания по сохранению влаги в почве, внесение органических и минеральных удобрений, посев многолетних трав с нормами высева семян.

Однако данный способ не будет эффективен при его применении на песчаных почвах. Способ не имеет также четкой последовательности технологических операций во времени в зависимости от времен года и от степени загрязненности. В результате данный способ не позволяет восстановить лесомелиоративные пастбища, загрязненные буровыми сточными водами.

Известен также способ закрепления подвижных песков (авт. св. N 279224), включающий нанесение на поверхность участка в качестве связывающего вещества определенных доз нэрозина с последующим высевом семян псаммофитов.

Однако высокая стоимость нэрозина, применение авиации для его нанесения, а также способность к затвердеванию при пониженных температурах создают неудобства при его использовании.

Технической задачей предполагаемого изобретения является очистка загрязненных песчаных земель за счет ускоренного биологического разделения нефтепродуктов и удаления избытков солей из корнеобитаемого слоя с закреплением подвижных песков на нефтепромыслах.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе биологической рекультивации песчаных земель, загрязненных буровыми сточными водами в зонах пустынь и полупустынь, включающем обработку земли, рекультивацию осуществляют поэтапно в течение трех лет, и в первый год обработку земли проводят путем рыхления на глубину 22 - 25 см, затем проводят чизеливание на такую же глубину и внесение химмелиорантов, после чего осуществляют вспашку на глубину 25 - 27 см, на второй год проводят фитомелиоративные мероприятия в виде посадки кустарников и полукустарников, на третий год также высаживают кустарники, полукустарники и высевают травы, в первый год перед рыхлением осуществляют нанесение на поверхность земли сорбентов, после нанесения сорбентов рыхление осуществляют на глубину 25 - 27 см с последующей промывкой дождеванием.

Данный способ поясняется технологической схемой биологической рекультивации песчаных земель, загрязненных буровыми сточными водами в слабой, средней и сильной степени.

Способ осуществляется следующим образом.

Разлитые буровые сточные воды удаляют с поверхности земель техническими средствами и с помощью сорбентов. Немедленно после завершения технического этапа осуществляется биологическая рекультивация песчаных земель, загрязненных буровыми сточными водами.

При загрязнении песчаных земель буровыми сточными водами в слабой степени - 3 л/м³ в первый календарный год проводят рыхление на глубину 22 - 25 см. Рыхление на глубину менее 22 и более 25 см не будет оптимально обеспечивать процесс выветривания и испарения нефтепродуктов, после рыхления осуществляют чизеливание на глубину 22 - 25 см, чизеливание на глубину меньше 22 и больше 25 см не будет оптимально обеспечивать улучшение водно-воздушного режима. После чизеливания вносят химмелиоранты с последующей вспашкой на глубину меньше 25 и больше 27 см, которая не обеспечивает оптимальный задел химмелиорантов в почвогрунты для снижения их осолонцевания. После первого года в результате агротехнических мероприятий происходит практически полное разрушение тонкой пленки нефтепродуктов вследствие ее выветривания и испарения. Концентрация солей падает в 7 - 8 раз в верхнем горизонте (0 - 50 см) и в 3 - 5 раз в нижерасположенных (50 - 100, 100 - 150). Содержание натрия в поглощающем комплексе снижается на 15 - 18%. Во второй год проводят фитомелиоративные мероприятия по очистке земель с одновременным закреплением подвижных песков путем посадки кустарников и полукустарников с учетом лесомелиоративных категорий и типов пастбищ.

Классификация Всероссийского НИИагролесомелиорации включает 3 области, 4 категории и 4 типа.

Лесомелиоративные категории пастбищ:
I - опустыненные территории с мелко- и среднебарханными песками и сильно развеваемыми почвами;
II - пастбища на среднеразвеваемых почвах;
III - пастбища на почвах, податливых дефляции. Подвижные пески на загрязненных нефтепромыслах представлены в основном очагами дефляции (на скважинах участки в пределах 1 га, по нефтепроводам в пределах 2 - 3 га), в которых происходит вынос ветром продуктов разрушения почвогрунта;
IV - пастбища на почвах, устойчивых к дефляции.

В пределах лесомелиоративных категорий выделяют лесомелиоративные типы пастбищ, разнящихся между собой по наличию источников увлажнения: доступных, ограниченно доступных грунтовых вод и перераспределенных атмосферных осадков.

К лесомелиоративному типу "а" относят территории с пресными (минерализация менее 1 г/л) грунтовыми водами, залегающими на глубине не более 3 - 4 м (песчано-галечниковые отложения однофазные крупнозернистые пески), 4 - 5 м (однофазные среднезернистые пески), 6 - 8 м (однофазные и слоистые мелкозернистопылеватые пески), 8-12 м (средне- и мелкозернистые с прослойками супеси и суглинка), 12 - 14 м (супеси, суглинки), если в зоне аэрации нет экранных (препятствующих нисходящему росту корней) горизонтов (солонцового, солевого и др.).

К лесомелиоративному типу "б" относят территории с ограниченно доступными грунтовыми водами с минерализацией, превышающей 1 г/л. Долговечность и таксационные показатели насаждений здесь снижаются по мере увеличения минерализации грунтовых вод, поскольку их рост сопровождается засолением ризосферы.

К лесомелиоративному типу "в" относят пологие склоны, потяжины, ложбины и другие площади, где возможно дополнительное увлажнение за счет поверхностного стока в районах с числом дней со снежным покровом не менее 80. Продуктивность и долговечность фитоцинозов в этих условиях зависит от количества перераспределенных осадков.

К лесомелиоративному типу "г" относят все остальные разновидности пастбищных территорий, не имеющих дополнительных источников увлажнения. На этих площадях при среднегодовой сумме осадков менее 300 - 500 мм древесные насаждения лиственных пород быстро изреживаются и часто гибнут в возрасте 7 - 12 лет. То же происходит и с посадками кустарников при среднегодовой сумме осадков менее 200 - 250 мм. На втором году биологической рекультивации песчаных земель в деструктивных областях (расположенных в наветренной восточной части очага опустынивания, занимающей до 30% общей площади) посадку осуществляют только стандартными сеянцами кустарников и полукустарников ранней весной в марте-апреле, осенью в ноябре и ранней весной следующего года досаживают неприжившиеся сеянцы. Пескоукрепительные насаждения, составляющие противоэрозионную основу территории, закладывают рядами, ориентированными перпендикулярно направлению эрозионно-опасных ветров. Ширина междурядий 6 - 8 м, расстояние между сеянцами - 1,5 м.

В деструктивно-аккумулятивных областях (расположенных в средней части очага и занимающих до 50% его площади) с учетом лесомелиоративных категорий и типов пастбищ насаждения кустарников и полукустарников закладывают путем глубокой посадки сеянцев и черенковых саженцев ранней весной в марте-апреле, осенью в ноябре и ранней весной следующего года досаживают неприжившиеся растения. Насаждения закладывают рядами, ориентированными перпендикулярно направлению эрозионно-опасных ветров. Ширина междурядий 4 - 6 м, расстояние между растениями в ряду 1 - 1,5 м. В аккумулятивных областях (формирующихся в западной части очага при засыпании песком естественного травостоя на зональной полнопрофильной почве) с учетом лесомелиоративных категорий и типов пастбищ посадку осуществляют черенковыми саженцами путем глубокой посадки ранней весной в марте - апреле, осенью в ноябре и ранней весной следующего года досаживают неприжившиеся растения. Насаждения закладывают рядами, ориентированными перпендикулярно направлению эрозионно опасных ветров. Ширина междурядий 4 - 6 м, расстояние между растениями в ряду 1 - 1,5 м. Стабилизация песка достигается обычно при наличии к концу первой вегетации кустарника не менее 1 тыс. га живых кустов. На втором году биологической рекультивации остаточные концентрации солей не препятствуют началу закрепления подвижных песков солеустойчивыми представителями растительного покрова. В результате агротехнических и фитомелиоративных мероприятий создается геохимическая обстановка, при которой происходит вытеснение натрия из поглощающего комплекса, его содержание снижается до 5 - 7%. Выращивание солеустойчивых кустарников с развитой корневой системой способствует оструктуриванию почвогрунтов, что создает определенные условия для микробиологической деятельности и биологической активности. В третий год проводят фитомелиоративные мероприятия по очистке земель с одновременным закреплением подвижных песков посадки кустарников и полукустарников и восстановление пастбищ путем посева трав с учетом лесомелиоративных категорий и типов пастбищ.

На третьем году биологической рекультивации песчаных земель ранней весной в марте - апреле во всех эколого-морфологических областях производят досадку неприжившихся кустарников и полукустарников с учетом различных лесомелиоративных категорий и типов пастбищ. Параллельно с досадкой кустарников и полукустарников с учетом различных лесомелиоративных категорий и типов пастбищ в их междурядья для формирования продуктивных лесопастбищ производят посев ценных кормовых трав. В междурядьях кустарников почву готовят вспашкой лент шириной 3 м на глубину 27 - 30 см и дискованием. Чистые культуры кормовых трав следует чередовать между собой. Семена высевают зерно-травяными сеялками. Глубина заделки семян 1 - 2 см, норма высева злаков 15 - 20 кг/га, прутняка 8 - 10 кг/га, кияка 5 - 6 кг/га, остальных культивируемых видов 8 - 12 кг/га.

После третьего года биологической рекультивации происходит практически полное вытеснение избытка солей из корнеобитаемого слоя почвогрунтов. Нормализуются микробиологические процессы, восстанавливается естественная реакция почвенных растворов. Подвижные пески очагов дефляции в достаточной степени закреплены солеустойчивыми растениями - фитомелиорантами.

После загрязнения песчаных земель буровыми сточными водами в средней степени - 15 л/м в первый календарный год проводят обработку земель сорбентами с последующим рыхлением на глубину 22 - 25 см. Рыхление на глубину менее 22 и более 25 см не будет оптимально обеспечивать процесс выветривания и испарения нефтепродуктов, после рыхления осуществляют чизеливание на глубину менее 22 и более 25 см, которое не будет оптимально обеспечивать улучшение водно-воздушного режима. После чизеливания вносят химмелиоранты с последующей вспашкой на глубину меньше 25 и больше 27 см. Вспашка на глубину меньше 25 см и больше 27 см не обеспечит оптимальный задел химмелиорантов в почвогрунты для снижения их осолонцевания. Во второй календарный год проводят фитомелиоративные мероприятия по очистке земель с одновременным закреплением подвижных песков путем посадки в марте, апреле и ноябре кустарников и полукустарников с учетом лесомелиоративных категорий и типов пастбищ. В третий год проводят фитомелиоративные мероприятия по очистке земель с одновременным закреплением подвижных песков путем посадки кустарников и полукустарников и восстановление пастбищ путем посева трав с учетом лесомелиоративных категорий и типов пастбищ.

После загрязнения песчаных земель буровыми сточными водами сильной степени - 30 л/м³ в первый календарный год проводят обработку земель сорбентами с последующим рыхлением на глубину 25 - 27 см. Рыхление на глубину менее 25 и более 27 см не будет оптимально обеспечивать процесс выветривания и испарение нефтепродуктов, после рыхления осуществляют чизеливание на глубину 25 - 27 см. Чизеливание на глубину менее 25 и более 27 см не будет оптимально обеспечивать улучшение водно-воздушного режима, после чизеливания производят промывку дождеванием из расчета 1000 м/га, после промывки дождеванием вносят химмелиоранты с последующей вспашкой на глубину 25 - 27 см. Вспашка на глубину менее 25 и более 27 см не обеспечит оптимальный задел химмелиорантов в почвогрунты для снижения их осолонцевания. Во второй год проводят фитомелиоративные мероприятия по очистке земель с одновременным закреплением подвижных песков путем посадки в марте, апреле и ноябре кустарников и полукустарников с учетом лесомелиоративных категорий и типов пастбищ. В третий год проводят фитомелиоративные мероприятия по очистке земель с одновременным закреплением подвижных песков путем посадки кустарников и полукустарников и восстановлением пастбищ путем посева трав с учетом лесомелиоративных категорий и типов пастбищ.

На закрепленных кустарниками, полукустарниками и ценными кормовыми травами подвижных песках нефтепромыслов поселение естественной травянистой растительности начинается через 2 - 3 года после стабилизации основной массы песчаного субстрата. В золовом песчано-пылевом наносе под кустарниками и полукустарниками содержатся семена трав, создаются благоприятные условия для появления всходов и жизни растений. В покрове в первые годы преобладают овес песчаный, качим, скерда, желтушник, дурнишники колючий и обыкновенный, вейник наземный, а в последующие годы - эфемеры и эфемероиды.

Таким образом, период биологической рекультивации песчаных земель, загрязненных буровыми сточными водами, составляет три года, однако эксплуатация лесопастбищ после этого периода не допускается, так как полный период формирования лесопастбищ на подвижных песках от посадки кустарников и полукустарников до начала регулируемого выпаса скота в деструктивных областях очагов опустынивания занимает 5 лет, в деструктивно-аккумулятивных 5 - 7 лет, в аккумулятивных 8 - 10 лет.

Таким образом, использование данного способа обеспечивает по сравнению с известными полный цикл очистки загрязненных буровыми сточными водами песчаных земель, закрепление подвижных песков и восстановление на них лесомелиоративных пастбищ оптимально подобранным сочетанием агротехнических и фитомелиоративных мероприятий.

Claims (3)

1. Способ биологической рекультивации песчаных земель, загрязненных буровыми сточными водами в зонах пустынь и полупустынь, включающий обработку земли, отличающийся тем, что рекультивацию осуществляют поэтапно в течение 3 лет, и в первый год обработку земли проводят путем рыхления на глубину 22 - 25 см, затем проводят чизеливание на такую же глубину и внесение химмелиорантов, после чего осуществляют вспашку на глубину 25 - 27 см, на второй год проводят фитомелиоративные мероприятия в виде посадки кустарников и полукустарников, на третий год также высаживают кустарники, полукустарники и высевают травы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в первый год перед рыхлением осуществляют нанесение на поверхность земли сорбентов.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что после нанесения сорбентов рыхление осуществляют на глубину 25 - 27 см с последующей промывкой дождеванием.

Images