В ПНИПУ узнали, как восстановить экологию на месте хранения буровых отходов

Возможность применения метода фиторемедиации для преобразования в природные экосистемы шламовых амбаров, в которые складируют отходы бурения, образующиеся при добыче нефти и газа, изучили исследователи Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 12 февраля сообщает пресс-служба вуза.

Результаты проведенного исследования ученые представили в статье «Оценка возможности фиторемедиации шламовых амбаров», опубликованной в сборнике материалов IV Всероссийской научной конференции молодых ученых «Геоэкология и рациональное недропользование: от науки к практике», 2024 год.

Особую опасность для экологической обстановки при разработке месторождений нефти и газа представляет буровой шлам, образующийся в больших количествах при бурении скважин. Эти отходы складируются в шламовых амбарах, площадь которых достигает 2500 кв. метров. Объем шлама в них зависит от количества скважин на участке, глубины бурения и продолжительности разработки месторождения.

Этот шлам представляет собой измельченную горную породу, которая при бурении оказывается загрязненной остатками химического бурильного раствора. В результате такие отходы нефтедобычи содержат большое количество различных солей, а это, в свою очередь, вызывает засоление грунтов, поверхностных и подземных вод, которое отрицательно сказывается на почве и растительном покрове.

В настоящее время учеными активно исследуются экологически безопасные способы восстановления таких пострадавших земель, одним из которых является метод фиторемедиации. Он заключается в извлечении загрязняющих веществ из техногенных грунтов специально подобранными растениями.

Научное сообщество изучает вопрос преобразования шламовых амбаров в природные экосистемы. Применяемый сейчас метод их рекультивации с помощью выравнивания поверхности и засыпки амбара песком или песчаным грунтом не способен вернуть нарушенные земли в естественное состояние.

Поэтому ученые Пермского Политеха для восстановления экосистемы шламовых амбаров обратились к методу фиторемедиации. В нем для извлечения загрязняющих веществ из почвы подбираются такие виды растений, которые устойчивы к токсическому действию среды. Эти растения через корневую систему накапливают загрязнитель в корнях, стеблях, листьях, цветках и плодах, которые затем утилизируют. Процесс следует повторять до полного очищения почвы.

Цель проведенной пермскими учеными работы заключалась в оценке токсичности шламов и возможности фиторемедиации шламовых амбаров. Для экспериментов буровой шлам отобрали из шламового амбара, расположенного в Ямало-Ненецком автономном округе.

Аспирантка кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ Анна Перевощикова рассказала о проведенном исследовании:

«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».

Лабораторный эксперимент показал, что прорастания семян кресс-салата в контейнерах со шламом не произошло и к десятому дню после их засевания. При этом на песчаной почве и вермикулите в это время шел рост и развитие данной тест-культуры. Однако в контейнерах со шламом, смешанным с песчаной почвой, семена овса за тот же период проросли на 5–7 см.

Это позволило исследователям сделать вывод, что злаковое растение (в данном случае овес посевной) более устойчиво к токсическому воздействию среды, чем бобовое (кресс-салат). Таким образом, можно говорить, что злаковые культуры перспективны для проведения фиторемедиации.

Заведующая кафедрой охраны окружающей среды ПНИПУ, доктор технических наук Лариса Рудакова пояснила полученные результаты:

«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 снижает биологическую активность почв, нарушая процесс фотосинтеза растений.

Полученные учеными ПНИПУ первые результаты исследований показали возможность разработки технологии фиторемедиации шламовых амбаров. Это потребует отобрать устойчивое к загрязняющим веществам бурового шлама растительное сообщество, которое должно состоять не только из травянистой растительности, но включать кустарники и деревья.

Сейчас ученые проводят лабораторные испытания, в том числе и укрупненные, по результатам которых можно будет сделать выводы о степени эффективности процесса фиторемедиации и получить данные уже для проведения опытно-промышленных испытаний формирования фитоценоза в шламовом амбаре.