Ученые Пермского Политеха изучили, как восстановить природные экосистемы на месте хранения буровых отходов

Рост и развитие кресс–салата на 10 день эксперимента. 1 – контейнер со шламом, 2 – контейнер со шламом и песчаной почвой, 3 – контейнер с песчаной почвой, 4 – контейнер с вермикулитом. Фото: пресс-служба ПНИПУ

Разработка месторождений нефти и газа оказывает значительную техногенную нагрузку на экологическую обстановку. Особую опасность представляет буровой шлам. Это измельченная горная порода, которая загрязнена остатками химического раствора, применяемого при бурении скважин. Отходы собираются и хранятся в зоне нефтедобычи в специальных шламовых амбарах. Их объем зависит от количества скважин на участке, глубины бурения и продолжительности разработки месторождения. Такие сооружения выводят из оборота значительные площади лесных земель и являются постоянными источниками загрязнения окружающей среды. Наиболее опасное их влияние – это техногенное засоление грунта, поверхностных и подземных вод из-за содержания в составе отходов хлоридов.

Несмотря на высокую экологическую опасность буровых шламов научным сообществом рассматривается вопрос преобразования шламовых амбаров в природные экосистемы. Например, сейчас широко применяется метод их рекультивации с помощью выравнивания поверхности и засыпки амбара песком или песчаным грунтом. Однако такой способ не решает проблему восстановления ландшафтов и не возвращает нарушенные земли в естественный ресурсооборот.

Ученые Пермского Политеха изучили возможность фиторемедиации шламовых амбаров, когда восстановление экосистемы основано на способности растений поглощать из почвы загрязняющие вещества. Специально подобранные виды растений, устойчивые к токсическому действию среды, через корневую систему накапливают загрязнитель в наземной части (корнях, стеблях, листьях, цветках, плодах), которая в дальнейшем утилизируется. Процесс может повторяться до полного очищения почвы и формирования устойчивого фитоценоза (растительного сообщества).

– Для проведения фитотестирования обычно применяют бобовые и злаковые культуры. Мы исследовали токсичность отобранного бурового шлама и в лабораторных условиях провели фитотестирование путем выращивания кресс-салата и овса. Результат сравнивали с песчаной почвой и вермикулитом – минеральным сельскохозяйственным материалом. Также изучали рост тест-культуры при совместном использовании шлама и песчаной почвы, – рассказывает Анна Перевощикова, аспирантка кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ.

На 10 день лабораторного эксперимента прорастание семян кресс-салата в контейнерах со шламом не произошло, тогда как на песчаной почве и вермикулите отмечены рост и развитие тест-культуры. В случае с овсом семена проросли на 5-7 см в контейнерах со шламом и песчаной почвой. Это говорит о том, что злаковое растение (овес посевной) наиболее устойчиво к токсическому действию среды, чем бобовое (кресс-салат). А значит, такие культуры более перспективны для проведения фиторемедиации.

– Химический анализ показал, что буровой шлам содержит большой набор минеральных элементов, таких как кальций и магний, в связи с чем такие отходы при дополнительном внесении соединений азота и фосфора могут стать питательной минеральной средой для растений, что необходимо в условиях гумидного типа климата в лесоболотных экосистемах. Однако высокое содержание хлоридов и растворенных в воде солей способствует замедлению биологической активности почв и нарушению процесса фотосинтеза растений, – объясняет Лариса Рудакова, заведующая кафедрой охраны окружающей среды ПНИПУ, доктор технических наук.

Лариса Васильевна Рудакова. Фото: пресс-служба ПНИПУ

Первые результаты проведенных учеными ПНИПУ исследований показывают потенциальную возможность разработки технологии фиторемедиации шламовых амбаров и интеграции нарушенных территорий в естественный природный ландшафт. Для этого необходимо подобрать, устойчивое к загрязняющим веществам бурового шлама, растительное сообщество, состоящее не только из представителей травянистой растительности, но и кустарников, и древесных пород деревьев. В настоящее время проводятся как лабораторные, так и укрупненные лабораторные испытания, по окончании которых могут быть сделаны выводы об эффективности процесса и получены исходные данные для проведения опытно-промышленных испытаний по формированию фитоценоза в шламовом амбаре.