ОСОБЕННОСТИ ПОДБОРА МЕТОДОВ ЛИКВИДАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЙ

Углеводородные соединения, попадающие в окружающую среду, подвержены различным физическим, химическим и биологическим изменениям. Разливы нефти представляют собой серьезную проблему из-за воздействия на окружающую среду: в большей степени на литосферу и гидросферу. Основное беспокойство исследователей и экспертов в области экологии вызывает загрязнение от производства и транспортировки нефтепродуктов на различные экосистемы. Среди последствий сбросов различных видов сырой нефти можно упомянуть неблагоприятное воздействие на окружающую среду, гибель морских организмов, неприемлемость морепродуктов для потребления человеком и снижение мощности летающих морских птиц, пропитавших перья нефтепродуктами. Стоимость ликвидации нефтезагрязнений зависит от большого количества параметров, таких как тип нефтепродуктов, которые приводят к загрязнению, количество и масштабы загрязнения, время аварии, место происшествия, географические, политические, экономические, физические и биологические особенности местонахождения аварии [1]. В данной работе рассматриваются и сравниваются современные разработки в области удаления углеводородных соединений из воды и почвы.

Анализ публикационной активности библиографической и реферативной базы данных «SCOPUS» в области средств ликвидации нефтезагрязнений показал, что наблюдается увеличение количества публикаций по годам (рисунок 1).

Рисунок 1 – Анализ публикационной активности базы данных «SCOPUS» в области средств ликвидации нефтезагрязнений по годам

Из графика, представленного на рисунке 1 видно, что с каждым годом изучение средств ликвидации загрязнений нефтью и нефтепродуктами возрастает, это объясняется тем, что увеличивается загрязнение окружающей среды нефтепродуктами.

Основными авторами, публикующимися по данной теме, являются Dedov A. V., Tarasevich Y. I., Khlestkin R. N, Mansurov Z. A., Marvin G. V., Ogura S., Saito M., Ali N., Anthony E.J., Arapova O. V. и др.

Основными организациями, рассматривающие данную тему являются: Russian Academy of Science; Kazan Federal University; Vilniaus Gedimino Technikos Universitetas; Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Environment Canada; Ministry of Education China; Gubkin Russian University of Oil and Gas; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University.

На рисунке 2 представлен анализ публикационной активности изучаемой темы по странам.

Рисунок 2 – Анализ публикационной активности базы данных «Scopus» в области средств ликвидации нефтезагрязнений по странам

География изучения данной темы обширна, но особенную актуальность имеет для Российской Федерации, как одной из стран лидеров по добыче нефтепродуктов.

На рисунке 3 представлен анализ публикационной активности по отраслям знаний.

Рисунок 3 – Анализ публикационной активности базы данных «Scopus» в области средств ликвидации нефтезагрязнений по отраслям знаний

При анализе публикационной активности средств ликвидации нефтезагрязнений по отраслям знаний, было выявлено, что наибольший интерес принадлежит отрасли в области окружающий среды, это связано с тем, что с каждым годом увеличивается антропогенное воздействие нефтегазовой области на окружающую среду.

В статье [2] изучена проблема загрязнения почвы нефтепродуктами, и отмечено, что нефтепродукты изменяют физические, химические и биологические свойства почвы. Рассматривается влияние нефтепродуктов на свойства почвы, оценены различные методы восстановления и показана роль микроорганизмов в восстановлении загрязненных участков.

В работе [3] исследуются потенциальные и геохимические свойства отходов нефтеперерабатывающего завода. Анализ состава отходов нефтеперерабатывающей промышленности показал присутствие в отходах общих нефтяных углеводородов и бария в качестве основных загрязнителей окружающей среды. Результаты исследователей показали, что отходы нефтеперерабатывающей промышленности представляют собой мелкозернистую почву, сильно загрязненную нефтяными углеводородами. Для устранения загрязнений, присутствующих в отходах, авторами статьи рекомендована методика отверждения/стабилизации с использованием органофильной глины в качестве стабилизатора.

Исследователи представили подробный обзор различных процессов отделения/очистки нефтесодержащих сточных вод. А именно, рассматриваются различные процессы и технологии разделения, такие как гравитационное разделение, процесс флотации, мембранный процесс, процесс адсорбции, биологическая очистка, процесс замораживания/оттаивания и процесс фотокаталитического окисления/усовершенствованные процессы окисления [4].

Изобретение [5] разработано для очистки-рекультивации от загрязнений нефтью и нефтепродуктами почв земель сельскохозяйственного и промышленного назначения в районах Крайнего Севера с применением растений, позволяя эффективно осуществлять утилизацию нефти и нефтепродуктов в почве с высокой концентрацией загрязнения (до 5-15%). Способ фиторекультивации почвы от нефти и нефтепродуктов посредством фитомелиоранта включает выращивание растений Phalaroides arundinacea из семейства Poaceae, последующую высадку растений второго года жизни в нефтезагрязненную почву корневищами на расстоянии 0,3÷0,5 м. Высадка растений осуществляется в почву с концентрацией нефтепродуктов свыше 5%.

Перспективы применения биосорбентов для очистки водоемов описаны в работе [6]. Биосорбенты разделяют на две условные группы. К первой группе относятся сорбенты, производимые на основе органического сырья (торф). К данной группе можно отнести, например, «Peat Sorb» (Канада), «Эколан» (г. Краснодар), «Лессорб» (г. Казань), «Сорбойл» (г. Кирово-Череповецк). Ко второй группе относятся биосорбенты. При подборе нефтяных сорбентов необходимо, прежде всего, определиться, для каких целей и в каких условиях планируется их использовать. Как правило, сорбенты применяются для доочистки нефтезагрязненных участков или в тех случаях, когда локализуются разливы, и сбор основной массы нефтепродукта традиционными методами невозможен.

Разработан способ получения сорбента для очистки водной поверхности и почвы от нефти и нефтепродуктов [7] путем гидрофобизации волокнистого целлюлозного материала раствором окисленного атактического полипропилена с последующей сушкой до постоянного веса. Окисляя атактический полипропилен при температуре от 180°С до 240°С в течение от 4 до 6 ч, растворяют его в тетрахлорэтилене, полученным 0,4-0,5%-ным раствором окисленного атактического полипропилена пропитывают волокнистый целлюлозный материал, избыток раствора сливают и возвращают в рецикл, пропитанный волокнистый целлюлозный материал сушат, пропуская через него нагретый воздух, пары тетрахлорэтилена конденсируют и возвращают в начало процесса.

Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами приводит к самым серьезным последствиям, устранение которых является дорогостоящим для человечества. Сорбенты на растительной основе выгодно отличаются своей экологичностью, доступностью и дешевым материалом.

Известны трехслойные сорбенты [8], предназначенные для очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов, содержащие внутренний слой высушенных и измельченных целлюлозосодержащих растительных отходов.

Исследователями [9] предлагается биосорбент, полученный в результате иммобилизации аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов на поверхности опилок лиственных пород деревьев, предварительно обработанных гуминовым препаратом, с последующим высушиванием и гидрофобизацией жидкими парафинами, обеспечивающим высокоэффективную очистку нефтезагрязненных грунтов и водных поверхностей от нефтяных загрязнений, рекомендованный к широкому внедрению.

Авторы [10] отмечают, что в методах очистки нефтяных разливов все большую популярность приобретает гиперсорбент – торфяной мох, из-за его экономической эффективности, биоразлагаемости и относительно высокой способности поглощения нефти. Основное значение приобретают особенности торфяного мха, такие как высокая пористость и большая площадь поверхности, которые делают его эффективным природным сорбирующим материалом для очистки от разливов нефти. Известно большое количество продуктов, разработанных из торфяного мха и доступных на рынке средств ликвидации разливов нефти.

Удаление нефти в морской среде наносит серьезный ущерб морской жизни. Очистка от разливов нефти методом адсорбции является привлекательным методом благодаря своей простоте и низкой стоимости. Дополнительным преимуществом является, когда используемый адсорбирующий материал представляет собой сельскохозяйственные или промышленно-сельскохозяйственные отходы. С точки зрения оценки стоимости, экологически устойчивых продуктов и изобилия рисовая солома является привлекательным адсорбентом для этой цели. В исследовании [11] предлагается новый сорбент, изготовленный путем добавления рисовой соломы к синтетическому гидрофобному сорбционному материалу (RP 18, производства ОПЕК). Результаты данного исследования показывают, что рисовая солома может успешно использоваться для удаления сырой нефти из маслянистой воды. Эффективность удаления рисовой соломы достигла 94,7% для сточных вод с низкой концентрацией масла, а адсорбционная емкость составила 6,67 г масла/г рисовой соломы. Синтетический гидрофобный материал также тестируется на способность поглощать нефть. Его поглощающая способность составляла 12 г масла/г сорбента. Полученные экспериментальные результаты используются для разработки новой конструкции масляного фильтра для борьбы с загрязнением морской среды.

Известно применение сорбента на основе изношенных автомобильных шин для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов [12]. Отмечается высокая способность поглощения нефти и нефтепродуктов, надежность извлечения набухшей в нефти и нефтепродуктах резиновой крошки, возможность локализации нефтяного пятна и обеспечение защиты кромки берега.

Таким образом, в настоящее время разрабатываются различные способы ликвидации нефтезагрязнений, которые соответствуют экономически выгодным и экологически эффективным разработкам, способных с разной степенью эффективности применяться в аварийно-ликвидационных работах.

Литература

1. Ахметшина Е.Ф., Кострюкова Н.В. Планирование работ по ликвидации ЧС на ОАО «Газпром нефтехим Салават» // В сборнике: Проблемы обеспечения безопасности (Безопасность – 2016) материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященная 30-ой годовщине аварии на Чернобыльской АЭС в рамках Х Республиканского форума «Безопасность – 2016». – 2016. – С. 63-67.
2. Sakshi Polycyclic aromatic hydrocarbons: soil pollution and remediation / Sakshi, Singh, S.K., Haritash, A.K. // International Journal of Environmental Science and Technology. – 2019. – (16). – рр. 6489-6512
3. Jebeli, M.T. Pollution potential of the wastes of used oil treatment plants and their possible remediation techniques / Jebeli, M.T., Heidarzadeh, N., Gitipour, S. // International Journal of Environmental Science and Technology. – 2019. – (16). – рр. 3565-3578.
4. Kundu, P Treatment and reclamation of hydrocarbon-bearing oily wastewater as a hazardous pollutant by different processes and technologies: A state-of-the-art review / Kundu, P.a,b, Mishra, I.M. // Reviews in Chemical Engineering. – 2019. – (35). – рр. 73-108.
5. Пат. 2440199 Российская Федерация, МПК B09C 1/00. Корневищный способ фиторекультивации почвы от нефти и нефтепродуктов/ Шарапова И. Э. [и др.]; заявитель и патентообладатель Учреждение Российской академии наук Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. – № 2010123987/13; заявл. 11.06.2010; опубл. 20.01.2012 Бюл. № 2.
6. Артюх Е.А., Мазур Е.С., Украинцева Т.В., Костюк Л.В. Перспективы применения биосорбентов для очистки водоемов при ликвидации аварийных разливов нефти // Известия СПбГТИ(ТУ). – 2014. – № 26. – С. 58-66.
7. Пат. 2463106 Российская Федерация, МПК B01J20/30; B01J20/26; B01J 20/22. Способ получения сорбента для очистки водной поверхности почвы от нефти и нефтепродуктов / Сироткина Е.Е., Борило А.В.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «АРКОН Технология». – №2011111226/05; заявл. 24.03.2011; опубл. 10.10.2012. Бюл. № 28.
8. Пат. 2091159 Российская Федерация, МПК B01 J20/22, C02 F1/28. Трехслойный сорбент для очистки поверхности воды и почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами / Хлесткин Р.Н. [и др.]; заявитель и патентообладатель Уфимский государственный нефтяной технический университет. – №95119353/25; заявл. 16.11.1995; опубл. 27.09.1997.
9. Сафаров А. Х. Сорбент для очистки почвы и воды от нефтяных загрязнений // Вестник технологического университета. – 2018. – Т. 21. № 1. – С. 177-180.
10. Pandey, S., Alam, A. Peat moss: A hyper-sorbent for oil spill cleanup — A review. – 2019. Plant Science Today 6(4), pp. 416-419.
11. Tayeb, A.M., Farouq, R., Mohamed, O.A., Tony, M.A. Oil spill clean-up using combined sorbents: a comparative investigation and design aspects // International Journal of Environmental Analytical Chemistry. – 2019.
12. Шихалиев К.С., Абдуллаева М.Я. Сорбент на основе изношенных автомобильных шин для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов // Евразийский союз ученых. – 2016. – № 6-2 (27). – С. 80-81.

Literatura

1. Ahmetshina E.F., Kostrjukova N.V. Planirovanie rabot po likvidacii ChS na OAO «Gazprom neftehim Salavat» // V sbornike: Problemy obespechenija bezopasnosti (Bezopasnost’ – 2016) materialy Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, posvjashhennaja 30-oj godovshhine avarii na Chernobyl’skoj AJeS v ramkah H Respublikanskogo foruma «Bezopasnost’ – 2016». – 2016. – S. 63-67.
2. Sakshi Polycyclic aromatic hydrocarbons: soil pollution and remediation / Sakshi, Singh, S.K., Haritash, A.K. // International Journal of Environmental Science and Technology. – 2019. – (16). – рр. 6489-6512
3. Jebeli, M.T. Pollution potential of the wastes of used oil treatment plants and their possible remediation techniques / Jebeli, M.T., Heidarzadeh, N., Gitipour, S. // International Journal of Environmental Science and Technology. – 2019. – (16). – рр. 3565-3578.
4. Kundu, P Treatment and reclamation of hydrocarbon-bearing oily wastewater as a hazardous pollutant by different processes and technologies: A state-of-the-art review / Kundu, P.a,b, Mishra, I.M. // Reviews in Chemical Engineering. – 2019. – (35). – рр. 73-108.
5. 2440199 Rossijskaja Federacija, MPK B09C 1/00. Kornevishhnyj sposob fitorekul’tivacii pochvy ot nefti i nefteproduktov/ Sharapova I. Je. [i dr.]; zajavitel’ i patentoobladatel’ Uchrezhdenie Rossijskoj akademii nauk Institut biologii Komi nauchnogo centra Ural’skogo otdelenija RAN. – № 2010123987/13; zajavl. 11.06.2010; opubl. 20.01.2012 Bjul. № 2.
6. Artjuh E.A., Mazur E.S., Ukrainceva T.V., Kostjuk L.V. Perspektivy primenenija biosorbentov dlja ochistki vodoemov pri likvidacii avarijnyh razlivov nefti // Izvestija SPbGTI(TU). – 2014. – № 26. – S. 58-66.
7. 2463106 Rossijskaja Federacija, MPK B01J20/30; B01J20/26; B01J 20/22. Sposob poluchenija sorbenta dlja ochistki vodnoj poverhnosti pochvy ot nefti i nefteproduktov / Sirotkina E.E., Borilo A.V.; zajavitel’ i patentoobladatel’ Obshhestvo s ogranichennoj otvetstvennost’ju «ARKON Tehnologija». – №2011111226/05; zajavl. 24.03.2011; opubl. 10.10.2012. Bjul. № 28.
8. 2091159 Rossijskaja Federacija, MPK B01 J20/22, C02 F1/28. Trehslojnyj sorbent dlja ochistki poverhnosti vody i pochvy ot zagrjaznenij neft’ju i nefteproduktami / Hlestkin R.N. [i dr.]; zajavitel’ i patentoobladatel’ Ufimskij gosudarstvennyj neftjanoj tehnicheskij universitet. – №95119353/25; zajavl. 16.11.1995; opubl. 27.09.1997.
9. Safarov A. H. Sorbent dlja ochistki pochvy i vody ot neftjanyh zagrjaznenij // Vestnik tehnologicheskogo universiteta. – 2018. – T. 21. № 1. – S. 177-180.
10. Pandey, S., Alam, A. Peat moss: A hyper-sorbent for oil spill cleanup — A review. – 2019. Plant Science Today 6(4), pp. 416-419.
11. Tayeb, A.M., Farouq, R., Mohamed, O.A., Tony, M.A. Oil spill clean-up using combined sorbents: a comparative investigation and design aspects // International Journal of Environmental Analytical Chemistry. – 2019.
12. SHihaliev K.S., Abdullaeva M.YA. Sorbent na osnove iznoshennyh avtomobil’nyh shin dlya ochistki poverhnosti vody ot nefti i nefteproduktov // Evrazijskij soyuz uchenyh. – 2016. – № 6-2 (27). – S. 80-81.