Введение к работе
Актуальность проблемы. При добыче углеводородного сырья осуществляется очень сильное и многостороннее техногенное воздействие на почвенный покров. Это связано с тем, что на территории нефтепромыслов функционируют комплексы производственных сооружений, разобщённых территориально, но связанных системами трубопроводов, энергопередач, транспортными системами, организацией работ. По данным Международного Социально-экологического союза, на сегодня в России добывается ежегодно около 300 млн. тонн нефти, из которых от 1,5 до 10 % (Иванов, 1982; Бочарникова, 1987; Булатов и др., 1997) теряется при добыче и транспортировке. Даже при минимальной оценке это около 4,5 млн. тонн в год (Замойский и др., 1995).
Удмуртская Республика входит в регион с хорошо развитой нефтедобывающей промышленностью. На её территории расположено свыше 100 нефтяных месторождений, 60 % из которых находятся в разработке. Ежегодная добыча нефти составляет более 9 млн. тонн. Протяжённость трубопроводных коммуникаций составляет около 30 тыс. километров, уровень аварийности на них за последние пять лет снижен в два раза, но тем не менее по отдельным месторождениям число аварийных ситуаций измеряется в пределах 0,04 – 0,70 шт/год (Саламатова, 2002).
Любые технические сооружения на промысле (скважины, трубопроводы, факелы и др.) являются потенциальными источниками техногенных потоков, различающихся по составу, концентрациям и объёмам выбрасываемых в природу веществ. Сброс чужеродных и, как правило, геохимически активных соединений вызывает трансформацию и последующее разрушение природных систем, вплоть до полной деградации. На длительный срок происходит отчуждение земель из сельскохозяйственного или лесохозяйственного производства. Нефтедобывающие предприятия несут большие затраты по восстановлению загрязнённых почв и выплате штрафных санкций длительный период.
Существующие в настоящее время технологии рекультивации загрязненных почв имеют низкую эффективность или требуют очень больших затрат, и поэтому разработка новых приемов и способов восстановления почвенного и растительного покрова, позволяющих сократить этот период, снизить стоимость рекультивационных работ, имеют большую актуальность.
Исследования проведены на дерново-подзолистых суглинистых почвах Удмуртской Республики, типичных для территории Нечернозёмной зоны РФ, преобладающих на сельскохозяйственных угодьях.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является изучение свойств дерново-подзолистых суглинистых почв восточно-европейской части Нечернозёмной зоны РФ, загрязнённых продуктами нефтедобычи, и разработка агроприёмов их рекультивации. Для выполнения цели исследований поставлены следующие задачи:
изучить влияние различных уровней загрязнения почв нефтью, нефтепромысловыми водами (НВ) и нефтеводосолевой эмульсией (НВСЭ) на их агрохимические, агрофизические и биологические свойства;
определить параметры уровней загрязнения дерново-подзолистых почв нефтью и нефтепромысловыми водами;
выявить действие различных мелиорантов, доз и видов удобрений, фитомелиорации на скорость разложения нефти, на количество и состав солей в почве;
выявить зерновые культуры и многолетние травы, способные произрастать на почвах, загрязненных продуктами нефтедобычи, в условиях восточно-европейской части Нечернозёмной зоны РФ, определять влияние поллютантов на их продуктивность;
изучить влияние продуктов нефтедобычи и агроприёмов по рекультивации загрязнённых почв на видовой состав и численность микроорганизмов;
дать экономическую и энергетическую оценку разработанным агроприёмам рекультивации загрязнённых почв.
Научная новизна. Впервые в условиях Удмуртской Республики на территории, типичной для восточно-европейской части Нечернозёмной зоны РФ, изучены химические, физико-химические, физические и биологические свойства дерново-подзолистых почв, загрязнённых продуктами нефтедобычи. Определены уровни загрязнения почв для каждого поллютанта. Установлена скорость процессов природного самовосстановления при различных уровнях загрязнения. Разработаны и испытаны различные агроприёмы, оказывающие влияние на скорость разложения нефти в почве, на количество и состав в ней легкорастворимых солей. Выявлены наиболее эффективные из них с экономической, энергетической и экологической точек зрения для каждого вида поллютантов с учетом их степени загрязнения почвы.
Теоретическая и практическая значимость работы. Установлено влияние различных уровней загрязнения продуктами нефтедобычи на свойства дерново-подзолистых почв и на продуктивность сельскохозяйственных культур на протяжении длительного периода после загрязнения. Для условий восточно-европейской части Нечерноземной зоны РФ выявлены сельскохозяйственные культуры, способные произрастать на почвах, загрязнённых нефтью и нефтепромысловыми водами. В результате проведённых исследований разработаны научные основы рекультивации дерново-подзолистых почв, загрязнённых продуктами нефтедобычи. Предложены производству эффективные, экологически безопасные ресурсосберегающие, адаптированные к условиям восточно-европейской части Нечернозёмной зоны РФ, агроприёмы рекультивации этих почв с учётом их степени загрязнения. Разработаны нормативно-правовые и руководящие документы по рекультивации почв для нефтедобывающих предприятий Удмуртской Республики.
Данные исследования являются логическим продолжением работ, выполненных в других почвенно-климатических зонах, и позволяют значительно расширить научные и практические представления по данной проблеме.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Закономерности изменения свойств дерново-подзолистых почв и их продуктивности в зависимости от вида поллютанта и уровня загрязнения.
-
Научно-обоснованные дифференцированные агроприёмы по рекультивации почв в связи с различным уровнем загрязнения и видом поллютантов.
-
Системный подход к рекультивации загрязнённых почв, позволяющий восстановить их продуктивность в течение 2 – 4 лет.
Реализация результатов исследований. На основании полученных данных разработаны следующие регламентирующие и методические документы: «Методическое руководство по рекультивации земель, загрязнённых нефтью и нефтепромысловыми водами на территории Удмуртской Республики» (1998); «Технологии получения сорбентов нефти из местного сырья для очистки водных объектов и почвы» (2000); «Практическое руководство по рекультивации земель, загрязнённых аварийными разливами нефти и нефтепромысловыми жидкостями, строительстве и ремонте трубопроводов и других объектов нефтедобычи на территории землепользования НПУ «Белкамнефть» (2001); «Практическое руководство по рекультивации земель, загрязнённых аварийными разливами нефти и нефтепромысловых вод» (2002); «Проект по рекультивации земель загрязненных аварийными разливами нефти и нефтепромысловых вод на месторождениях ОАО «Удмуртнефть» (2005, 2006); «Типовой проект по рекультивации земель, загрязнённых аварийными разливами нефти и нефтепромысловых вод» (2005). Названные работы прошли экологическую экспертизу, согласованы со всеми природоохранными учреждениями и утверждены руководством соответствующих нефтедобывающих компаний. В настоящее время они является регламентирующими документами при составлении проектов рекультиваций почв на конкретные загрязненные участки и используются различными организациями при составлении соответствующих разделов проектов ОВОС (оценки воздействия объектов нефтедобычи на окружающую среду).
Силами сотрудников отдела экологии ГНУ УГНИИСХ и кафедры агрохимии и почвоведения ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА полностью рекультивированы два загрязнённых участка на Чутырском нефтяном месторождении и два участка на Гремихинском месторождении Удмуртии общей площадью 1,5 га. На основании разработанных проектов осуществлён весь комплекс рекультивационных мероприятий на 26 участках с загрязнёнными почвами на общей площади более 200 га сельскохозяйственных и лесных угодий.
Результаты исследований используются в проведении курсов повышения квалификации специалистов экологических служб, учебном процессе на агрономическом и лесохозяйственном факультетах ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» и на нефтяном факультете Удмуртского государственного университета.
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований изложены в журналах: «Аграрная наука Евро-Северо-Востока» № 5 (2004), № 8 (2006), № 1 (2007), № 11 (2008), «Плодородие» № 4 (2005), № 4 (2007), «Вестник Россельхозакадемии» № 2 (2007), № 3 (2008), «Доклады Россельхозакадемии» № 2 (2007), «Земледелие» № 4 (2007), «Аграрный вестник Урала» № 6 (2007); доложены на III съезде Общества почвоведов (Суздаль, 2000), на Всероссийских конференциях в Санкт-Петербурге (1997, 1999), Кирове (1999), Екатеринбурге (2001), Перми (2001), Уфе (2002), на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (1997 – 2007); обобщенные многолетние данные исследований приведены в монографии (2008). По теме диссертации опубликована 31 научная работа общим объёмом более 45 условных печатных листов.
Данные исследования признаны лучшей завершенной научной разработкой Россельхозакадемии в области АПК России за 2005 год и отмечены Дипломом Россельхозакадемии.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 378 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 5 глав, содержит 34 таблицы, 54 рисунка, 62 приложения. Список использованных источников включает 300 наименований, в том числе 30 на иностранных языках.
Организация проведения исследований. Автор выражает искреннюю признательность за оказанную помощь и содействие в выполнении исследований д. с-х. н. В.П. Ковриго, д. с.-х. н. А.С. Башкову, к. с.-х. н. А.В. Дмитриеву, сотрудникам кафедры агрохимии и почвоведения ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА и отдела экологии и природопользования ГНУ УГНИИСХ.
Похожие диссертации на Изменение свойств дерново-подзолистых суглинистых почв под действием загрязнения продуктами нефтедобычи и приёмы их рекультивации
