Одной из серьезных проблем защиты природной среды при нефтегазодобыче является ликвидация нефтяного загрязнения почвы. Нефть и нефтепродукты нарушают экологическое состояние почвенных покровов и в целом деформируют структуру биоценозов.

В настоящее время в арсенале экологических служб и организаций, занимающихся рекультивацией нефтезагрязненных почв, уже имеется большой набор механических, физико-химических и химических способов очистки почвы от нефтепродуктов. Однако, по мнению большинства отечественных и зарубежных специалистов наиболее полное восстановление нарушенных нефтеразливами биоценозов может быть достигнуто только с применением технологий, основанных на использовании биологических способов, поскольку интенсивность и характер разложения нефтяных углеводородов в почве в конечном итоге определяется функциональной активностью углеводородокисляющих микроорганизмов, способных усваивать нефть в качестве единственного источника углерода.

Практически все известные в настоящее время технологии биологической рекультивации нефтезагрязненных почв решают проблему очистки почвы либо внесением в нее биопрепаратов на основе штаммов активных углеводородокисляющих микроорганизмов, либо - посредством использования различных приемов, направленных на стимулирование активности собственной аборигенной нефтеусваивающей микрофлоры почвы. При решении проблемы рекультивации нефтезагрязненных почв особенно северных регионов последний подход представляется более целесообразным.

Как показывает практика, применение биопрепаратов, как правило, оправдывает себя только в системах интенсивной очистки, предполагающих перемещение загрязненного грунта на специально оборудованные технологические площадки в условиях, оптимальных для функциональной активности входящих в состав препаратов нефтеокисляющих микроорганизмов. Тогда как интродукция активных штаммов биопрепаратов в почву в неблагоприятных условиях севера чаще всего оказывается неэффективной.

Разработанная НТО "Приборсервис" технология рекультивации нефтезагрязненных почв (решение о выдаче патента РФ по заявке №2002112759 приоритет от 14.05.02 МПК В09С1/08 положительное решение от 24.03.04г.) направлена на максимальное стимулирование активности аборигенной углеводородокисляющей микрофлоры почвы, в том числе и в неблагоприятных почвенно-климатических условиях северных регионов.
Научная новизна данной разработки состоит в том, что стимулирование активности микрофлоры обеспечивается за счет внесения природных алюмосиликатных минералов, сочетающих в себе свойства сорбента и катализатора, как для нефти, так и для углеводородокисляющих микроорганизмов почвы, а также источника микроэлементов, необходимых для активации нефтеокисляющих и азотфиксирующих микроорганизмов почвы, обеспечивающих значительный дополнительный приток атмосферного азота в почву.
При этом высокие концентрации углеводородных поллютантов в почве приводят к расширению соотношения углерода и азота и частичной гипоксии, что способствует 1,5-2 -кратному усилению в нефтезагрязненной почве процессов микробиологической азотфиксации. Введение в нефтезагрязненную почву минерала-мелиоранта, содержащего в составе микроэлементного комплекса молибден и являющегося медиатором, с одной стороны, обеспечивает максимальный уровень несимбиотической азотфиксации в почве, с другой активизирует нитрогеназный ферментный комплекс бактерий.

Другой отличительной особенностью технологии является необходимость строгого соблюдения схемы внесения минеральных удобрений, кардинально отличающейся от применяемых в настоящее время, и позволяющей значительно (более чем в 3-4 раза) сократить расход дорогостоящих азотных удобрений. Применяемая в рамках данной технологии схема внесения минеральных удобрений разработана с учетом характера и динамики естественных микробиологических процессов в очищаемой почве и способствует поддержанию этих процессов на максимально высоком уровне, тем самым значительно сокращая сроки очистки почвы. Кроме того, в отличие от традиционного бессистемного подхода к применению минеральных удобрений разработанная нами схема не оказывает негативного влияния на процессы микробиологической азотфиксации в очищаемой почве. Особенно это правило актуально для азотных минеральных удобрений.
Внесение строго определенных форм азотных удобрений с учетом интенсивности процессов микробиологической азотфиксации в почве не оказывает негативного влияния на активность этих процессов и обеспечивает дополнительный приток молекулярного азота в почву из атмосферы. Принимая во внимание тот факт, что "биологический" азот, фиксированный бактериями, незамедлительно передается по трофическим цепям к нефтеусваивающим микроорганизмам и на 100% используется в процессах деструкции нефтепродуктов, тогда как КПД азота минеральных удобрений, как правило, не превышает 50%, становятся понятными и высокие темпы и значительная степень очистки почвы, обеспечиваемые данной технологией при минимальном расходе дорогостоящих минеральных удобрений (не более 200-300кг/га).
Более того, согласно результатам предпринятых нами исследований по данному вопросу, однократное стартовое внесение даже не очень больших доз азотных минеральных удобрений хотя и стимулирует на первых этапах рекультивации жизнедеятельность углеводородокисляющих микроорганизмов, но в дальнейшем приводит к резкому замедлению процессов микробиологической деструкции нефтепродуктов из-за полного подавления активности азотфиксирующих бактерий и значительных непроизводительных потерь азота из почвы вследствие интенсивно протекающих в нефтезагрязненной почве процессов микробиологической денитрификации. В результате этого через короткий промежуток времени, несмотря на внесение удобрений, в почве наблюдается резкий дефицит азота и для дальнейшего стимулирования процессов биодеструкции нефти требуется новое дополнительное внесение азотных удобрений, что в свою очередь опять неминуемо приведет к новым выбросам молекулярного азота из почвы в атмосферу.

Применение всего комплекса агромелиоративных мероприятий в рамках данной технологии стабильно обеспечивает 75-80% -ную степень очистки почвы с исходным 20-30% -ным уровнем загрязнения нефтепродуктами и полную ее детоксикацию в течение первого летнего сезона и 86-95% -ную доочистку на второй год при проведении только фитомелиорации.

Нужно особо отметить, что данная технология предусматривает обязательную предварительную оценку риска распространения веществ-загрязнителей на сопряженные ландшафты в результате рекультивационных мероприятий (например, возможность инфильтрации жидких нефтепродуктов в грунтовые воды в результате нарушения структуры и уплотнения торфяной залежи после применения агротехники). В случае высокой вероятности распространения веществ-загрязнителей на прилегающие территории предполагаются инженерные работы по локализации и сбору нефтепродуктов с последующим применением специальной техники, отличающейся незначительным давлением на единицу площади поверхности почвы.

Такой комплексный подход к решению проблемы позволяет в короткие сроки не только устранить разливы нефти на почве, но и значительно улучшить санитарное состояние как на территориях, непосредственно прилегающих к технологическим объектам, так и окружающей среды в целом - воздуха и воды. Поэтому предотвращение распространения веществ-загрязнителей на сопряженные ландшафты имеет кроме всего прочего большое социальное значение.

Рыночные перспективы предлагаемой технологии очевидны. Стоимость алюмосиликатных минералов и минеральных удобрений в 2-3 раза меньше, чем при применении технологий, использующих биопрепараты.
Стоимость биологической очистки уменьшается как минимум в 2 раза по сравнению с известными. Она проста, не требует дорогостоящей сертификации, бипрепаратов, экологически безопасна.

Разработанная НТО "Приборсервис" технология рекультивации нефтезагрязненных почв уже прошла успешную апробацию в ряде предприятий нефтегазодобывающей промышленности, таких как НГДУ "Комиарктикнефь", "Комитермнефть", ФГУП "Томскавиа", ТПП "Лангепаснефтегаз", ТПП "Усинскнефтегаз" и др. и в настоящее время внедряется в МП "Полигон" (г.Томск). Кроме того, планируется дальнейшее тиражирование опыта НТО "Приборсервис" на объектах Западной Сибири, республики Коми, а также в ближнем зарубежье - Азербайджане и Казахстане.

Результаты научных экспериментов, положенные в основу разработанной биотехнологии опубликованы в научной периодической печати, оформлены в виде заявки и представлены на научных конференциях, научно-практических семинарах и выставках (Томск, Москва, Усинск, Новосибирск, Киото, Богота, Шеньян и др.), а также на 1-м Международном Конгрессе "Биотехнология - состояние и перспективы развития" (14-18 октября 2002г., Москва), на 2-м Международном Конгрессе "Биотехнология - состояние и перспективы развития", в журнале "ЭКИП" от 2002г. Готовится публикация в журнале "Биотехнология".

Сущность предлагаемой разработки

В основу разработки технологии рекультивации нефтезагрязненных земель нами был положен принцип мобилизации всех природных ресурсов биоценоза, направленных на самовосстановление загрязненной территории посредством:

- предварительной оценки особенностей рельефа местности, гидрологии, климатических и почвенных условий, а также характера и степени загрязнения почвы нефтепродуктами чтобы свести к минимуму риск распространения веществ-поллютантов на сопряженные ландшафты;

- создания максимально благоприятных условий для жизнедеятельности аборигенной углеводородокисляющей микрофлоры посредством улучшения воздушного режима почвы ее механической обработкой при помощи специальной техники (ЭМ-2М, ЭМ-4М), разработанной и произведенной ООО НТО "Приборсервис" и внесения в случае необходимости рыхлящих материалов и природных сорбентов, а также корректировки реакции почвенного раствора и баланса питательных элементов;

- внесения катализатора микробиологических процессов природного алюмосиликатного минерала, обогащенного комплексом необходимых микроэлементов и стимулирующего активность углеводородокисляющих и азотфиксирующих микроорганизмов;

- строгого соблюдения разработанной в рамках технологии схемы внесения минеральных удобрений, тем самым значительно сокращающей сроки очистки почвы при экономии азотных минеральных удобрений;

- проведения фитомелиорации: посева нефтетолерантных многолетних трав, активизирующих жизнедеятельность микрофлоры почвы в зоне ризосферы за счет рыхлящей способности корней растений и корневых выделений;

- предпосевной обработки семян нефтетолерантных растений биопрепаратами фунгицидного и ростостимулирующего действия (гумат и оксидат торфа, планриз и др.) для повышения всхожести и выживаемости растений.

Высокая эффективность данной технологии обусловлена тем, что она:

- адаптирована к почвенно-климатическим условиям конкретного региона и потому способна обеспечить прогнозируемость результатов;
- абсолютно безопасна в экологическом отношении, так как не подразумевает использования агрессивных химических реагентов, генно-инженерной продукции и методов сжигания или захоронения нефтепродуктов;
- нет необходимости проводить сертификацию;
- высокорентабельна