Биота нам поможет

Сотрудники экстренных служб продолжают очищать территорию после разлива топлива в Норильске. В мелководных местах начали применять новое оборудование — системы, собирающие нефтепродукты по принципу пылесоса. Об этом сообщила пресс-служба ГУ МЧС России по Красноярскому краю. На данный момент удалось собрать из водоемов свыше 30 тыс. кубометров водно-топливной смеси. Для этого спасатели используют боны с увеличенной высотой стенки. Они устанавливаются на самых сложных участках, чтобы топливо не переливалось через заграждения.

По береговой линии загрязненную почву обрабатывают сорбентом. В общей сложности удалось очистить более 63 тыс. квадратных метров. В места складирования вывезли 84 тыс. тонн залитого топливом поверхностного грунта.

Разгерметизация цистерны с нефтепродуктами произошла 29 мая на ТЭЦ-3, принадлежащей ГМК «Норильский никель». В результате вылилось порядка 20 тыс. тонн топлива. Около 15 тыс. утекло в водоемы, еще 5000 тонн — в грунт. В регионе был введен режим ЧС федерального масштаба. Часть разлившегося горючего попала в реки Далдыкан и Амбарная, а также в уникальное озеро Пясино, где обитают ценные породы рыб и которое впадает в Карское море. Загрязнена территория площадью 180 тыс. квадратных метров.

Как предполагают, авария произошла из-за просадки бетонной площадки, на которой установлен резервуар, что привело к отрыву его дна от бетонных стенок. «Норникель» считает основной причиной потепление в условиях вечной мерзлоты: в результате оттайки грунта сдвинулись опоры под топливными цистернами.

Участок аварийного нефтеразлива через 60 дней после биоремедиации

Институт проблем нефти и газа СО РАН

Аборигены вечной мерзлоты

«На сегодняшний день аварию на норильской ТЭЦ можно рассматривать, как наиболее значительный техногенный инцидент для Арктической зоны России за всю историю, поскольку природе нанесен колоссальный ущерб, — рассказала “Стимулу” научный сотрудник Института проблем нефти и газа СО РАН — обособленного подразделения Якутского научного центра СО РАН Лариса Ерофеевская. — Вероятно, истинные масштабы катастрофы мы сможем выяснить не ранее чем через два-три года. Надо помнить, что мы имеем дело с территорией, расположенной в зоне пролегания вечной мерзлоты. По мере проведения мониторинговых исследований и мероприятий, направленных на реабилитацию земель и природных водоемов, будут вскрываться неучтенные факты и проблемы».

Научный сотрудник Института проблем нефти и газа СО РАН — обособленного подразделения Якутского научного центра СО РАН Лариса Ерофеевская

Институт проблем нефти и газа СО РАН

Ситуацию резко усугубляет то, что разлились нефтепродукты, дизельное топливо, которое многократно токсичнее сырой нефти. Для подавления водного биоценоза достаточно одного-двух литров топлива, а его попадание в мерзлотную почву может привести к полной деградации нарушенных земель. При сжигании дизельного топлива в атмосферу выделяются продукты сгорания и вредные вещества: окись углерода, окись и двуокись азота, двуокись серы, сажа, недогоревшие углеводороды, формальдегид, акролеин, соединения свинца, бензапирен, картерные газы, пары топлива. Бензапирен, к примеру, — опасное вещество первого класса, относящееся к числу сильнейших канцерогенов, вызывающих онкологические заболевания у людей и животных. Сажа в целом негативно влияет на окружающую среду, оседая при сжигании на различных поверхностях. Двуокись серы в воздухе преобразуется в сернистый ангидрид, который за счет реакции с парами воздуха превращается в серную кислоту, нанося огромный вред растениям, животным и здоровью людей.

Следует отметить, что мерзлотные экосистемы чувствительны к любому техногенному воздействию. Пока нефтепродукты контактируют с почвой и водными объектами, дальнейшая трансформация экосистем будет зависеть от многих факторов: улетучивания легких фракций нефтепродуктов в первые часы разлива, вымывания подземными водами водорастворимых углеводородных компонентов, а также окисления в почве разлитого нефтепродукта и увеличения содержания асфальто-смолистых компонентов, сохраняющихся в условиях криолитозоны в течение нескольких десятилетий.

«Восстанавливать экосистему после аварии надо крайне осторожно, — говорит Лариса Ерофеевская. — Необходимо помнить, что в условиях криолитозоны выжигать нефтепродукты, засыпать неочищенные земли песком или снимать верхний почвенный плодородный слой нежелательно. На месте снятия почвенно-растительного покрова в мерзлотных условиях возможно образование термокарстовой оттайки с воронками или провалами, что, в свою очередь, приводит к развитию термоэрозии и наносит еще больший ущерб почвенной экосистеме. А засыпанные нефтепродукты во время оттайки грунта будут трансформироваться горизонтальным путем, загрязняя сопредельные чистые участки».

Тем не менее на месте нынешнего разлива в ходе технической рекультивации был снят и вывезен верхний почвенный слой, а также выполнены работы по сжиганию нефтепродуктов, что может в дальнейшем повлиять на изменение альбедо (величины, характеризующей отражательную способность почвы) и спровоцировать процессы растепления почвогрунтов.

В условиях тундры необходимо как можно быстрее собрать нефтепродукты с поверхности почвенного горизонта сорбентами, после чего провести доочистку, используя биотехнологические методы. По словам Ларисы Ерофеевской, для восстановления экосистем, загрязненных нефтепродуктами в условиях криолитозоны, наиболее приемлемы биологические способы, основанные на активации микробиологической деградации нефтяных углеводородов с применением именно местных микроорганизмов, выделенных из конкретных загрязненных участков, наработанных на субстратах, с конкретным загрязнителем.

Выделение аборигенных микроорганизмов с загрязненной дизельным топливом почвы позволит избежать длительной адаптации нефтедеструкторов к загрязненному субстрату и условиям окружающей среды и, соответственно, сократить сроки восстановления нарушенной экосистемы в среднем до трех лет, в то время как без вмешательства биотехнологий на самовосстановление нефтезагрязненных почв в северных условиях может понадобиться до пятидесяти лет и более.

Микроорганизмы, выделенные из почв или водных объектов нарушенной территории, можно вносить как в жидкой форме методом распыления, так и в иммобилизованной — на субстратах-носителях или сорбентах природного происхождения. Это позволит предотвратить распространение трансформируемого дизельного топлива на сопряженные ландшафты, добиться устранения пятен нефтепродукта, поступившего после оттайки грунта из нижележащих почвенных горизонтов на поверхность, снизить токсичность почв, что в дальнейшем простимулирует появление естественного растительного покрова на загрязненных участках и значительно улучшит санитарно-экологическое состояние нарушенной территории.

Жидкую форму биопрепарата можно распылять при помощи поливочной техники или через брандспойт пожарной машины. Сухую форму — раскидывать при помощи сельскохозяйственных машин, например навозоразбрасывателей.

«Для более качественного восстановления почвенной экосистемы я бы рекомендовала обрабатывать почвы накопительными культурами аборигенных почвенных микроорганизмов, — отметила Лариса Ерофеевская. — Почвы очень пострадали и нуждаются в активации микробоценоза, принимающего участие не только в доочистке от нефтепродуктов, но и в почвенном плодородии. Необходимо активировать и целлюлозолитическую микрофлору, участвующую в разложении растительных остатков, и азотфиксирующую, посредством которой происходит фиксация азота воздуха, и аммонифицирующие бактерии, необходимые для расщепления белков растительного и животного опада, и другие микроорганизмы, многие из которых требовательны к среде или зависят от температуры и других условий окружающей среды».

Параллельно с очисткой надо вести микробиологический мониторинг, чтобы выявлять недостаток или избыток тех или иных микроорганизмов, поскольку как воздействие нефтепродуктов, так и сам процесс биологической очистки обычно сопровождаются изменением структуры почвенного микробоценоза. Следовательно, в процессе рекультивации необходимо будет дорабатывать биопрепараты на основе недостающей микрофлоры и повторно обрабатывать ими почвы.

Обработка загрязненной почвы сухой формой биопрепарата

Институт проблем нефти и газа СО

Качественная топливная деградация

«Подробные работы мы выполняли в условиях приарктической зоны Якутии, где почвенный покров был загрязнен арктическим дизельным топливом, — рассказывает Лариса Ерофеевская. — Внесение в нефтезагрязненные мерзлотные почвы жидкой суспензии накопительных культур почвенных микроорганизмов, предварительно выделенных из очищаемых почв, обеспечило в зависимости от типа почвы 36–54-процентную степень очистки. А применение тех же накопительных культур, иммобилизованных на цеолите и вермикулите, обеспечило 71–99 процентов биодеградации нефти за одно северное лето против 8–23 процентов на контрольном участке, где не проводилась обработка почв биопрепаратами. При этом биодеградация нефтяных углеводородов в почве под воздействием накопительных культур микроорганизмов наряду с уменьшением общего содержания углеводородов сопровождалась увеличением количества асфальто-смолистых компонентов, изменением соотношения алканов нормального и изопреноидного строения, что свидетельствовало о деградации дизельного топлива и качественно проведенной очистке».

Как отмечает эксперт, параллельно с восстановлением экосистем всегда необходимо изучать процессы трансформации нефтяных углеводородов в естественных условиях. Это позволит более точно оценить процессы биодеградации разлитого дизельного топлива на аварийной территории, оценить количественное и качественное изменения нефтепродуктов в процессе биодеградации, установить необходимость и сроки доочистки территории, если это понадобиться.

Институт проблем нефти и газа СО РАН более десяти лет занимается разработкой способов очистки нефтезагрязненных почв в условиях вечной мерзлоты. Собрана своя рабочая коллекция углеводородокисляющих микроорганизмов, на основе которых создаются консорциумы-деструкторы нефти и нефтепродуктов и разрабатываются способы их применения для очистки мерзлотных почв от нефтезагрязнений.

По словам Ларисы Ерофеевской, институт готов помочь в экологическом сопровождении восстановительных мероприятий на территории ТЭЦ-3 в Норильске, в том числе с применением разработанной его специалистами технологии очистки мерзлотных почв от нефти и нефтепродуктов.