廢棄鉆井泥漿土地化研究

雷波　杜國勇　王福云

摘 要：廢棄鉆井泥漿對環境會造成巨大的污染，探索一條無害化土地處理技術成為熱點課題。該文針對新疆大白301井廢棄鉆井泥漿固相進行土地化處理，通過在泥漿與土壤混合體系種植空心菜和玉米，研究發現不同作物對重金屬凈化效果不同；當混合體系中泥漿與土壤體積比達到1∶4后，對植物生長影響不明顯，對土壤肥力、蓄水能力有很大改觀，且對污染物有很好的凈化作用。實驗研究表明，土地化處理過的泥漿對重金屬降解效果明顯。

關鍵詞：廢棄鉆井泥漿 土地化 種植

中圖分類號：X741 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-02

油氣鉆井泥漿中含有鉆井液及其添加劑、石油類和鉆屑等混合物使得鉆井泥漿的懸浮物含量、COD嚴重超標，并且其中含有的鹽及一些重金屬會對生物和環境有一定的毒害作用。目前，國內外對廢棄鉆井泥漿處理技術主要包括以下幾方面：化學固液分離技術、化學固化處理、坑內填埋、坑內密封、回注安全地層或環形空間、MTC轉化技術、熱處理（焚燒、熱解）、生物修復技術、土地利用等處理方法[1]。然而這些技術中化學固液分離技術的缺點是絮凝劑和混凝劑用量較大，且絮凝效果有待提高。該文采用廢棄泥漿土地化處理能夠部分或完全被降解為低毒的污染物，消除其對井場周圍環境的隱患，使鉆井廢物對環境的影響降低到最小。針對新疆大白301井廢棄鉆井液進行固液分離后將固相和土壤混合種植，觀察記錄植物的生長情況，收割植株后分析種植后土壤泥漿混合體系中污染物指標，評定土地化處理廢棄鉆井泥漿可行性。

1 實驗材料與儀器

鉆井廢棄泥漿來自新疆油田大白301井、塑料盆、721分光光度計，AA-7020型全自動火焰/石墨爐原子吸收分光光度計，電子天平等。

2 實驗部分

2.1 種植前土壤質量指標分析

盆栽試驗前，處理過后的土壤和泥漿固相采用NY/T 1613-2008《土壤質量重金屬測定王水回流消解原子吸收法》，測得其中重金屬含量；采用HJ 557-2010《固體廢物浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》提取浸出液，測得石油類含量。分析結果見下表1：

由上表可知，試驗用土壤樣品環境質量本底值和分離泥漿固相環境質量指標符合GB 15618-1995《土壤環境質量標準》二級標準。泥漿固相與土壤混合體系既可以作為植物生長的基質，又不影響土壤環境質量。

2.2 空心菜盆栽實驗

生長情況記錄

在每只經過防滲處理的塑料盆中加入體積為5L的泥漿與土壤混合物，泥漿與土壤比例分別為0∶1、1∶1、1∶2、1∶4、1∶6，每個配比平行做兩份。種植選用顆粒較大、飽滿的空心菜種子。在盛滿水的燒杯中浸泡5 h，每個盆中種植100粒空心菜種子。種植時，100粒空心菜種子均勻的撒于土層上，置于實驗室陽臺，2 d澆一次水，每天觀察記錄種子發芽情況，定期測量植株生長高度，觀察空心菜第一芽發芽時間、7 d后的出芽情況、發芽周期、相對發芽率，記錄結果見表2。

從表2可以看出：廢棄泥漿處理后的固相物對空心菜種子發芽有著明顯的不利影響。未添加泥漿中空心菜第一芽出芽時間為5 d，要明顯比添加泥漿的所需時間短。未添加泥漿種植盆中空心菜7 d發芽率為28%；隨著泥漿添加以及比例的增加，發芽率逐漸降低；當泥漿：土壤=1：1時發芽率最低為3%。由于泥漿添加種子發芽周期被延長，說明泥漿中的重金屬及有機污染物對空心菜種子發育有抑制作用。

2.3 玉米盆栽試驗

生長觀察記錄

同空心菜種植情況一樣，將泥漿與土壤比例分別為0∶1、1∶1、1∶2、1∶4、1∶6，每個配比平行做兩份，每盆種植50粒飽滿玉米種子，2 d澆一次水，每天觀察并記錄種子發芽情況，定期測量植株生長高度。觀察玉米種子第一芽發芽時間和7 d后的出芽情況，實驗結果見下表3。

由表3可以得到：廢棄泥漿處理后的固相對玉米種子發芽有著較顯著影響。未添加泥漿中種子第一芽出芽時間為4 d，而添加泥漿的種植盆種子第一芽出芽所需時間為5 d。未添加泥漿種植盆中空心菜7 d發芽率為50%，隨著泥漿添加以及比例的增加，發芽率逐漸降低；泥漿：土壤為1∶6和1∶4時，對種子發芽率影響不大；但是當泥漿：土壤為1∶2和1∶1時，發芽率較低分別為18%和8%。由此可知，土壤中泥漿添加量大時，其中的重金屬及有機污染物對玉米種子發育有較強抑制作用。

2.4 土壤中污染物指標分析

將空心菜和玉米種植后的土壤除雜風干，研磨，進行污染物分析，見表4。

由上表可知，經過種植后土壤樣本中的重金屬含量都有不同程度的下降。由于，空心菜對不同重金屬耐受程度不同，因此對重金屬的凈化率也有差距，其中對Cd的凈化率較低。而玉米對不同重金屬耐受程度不同，因此對重金屬的凈化率也有差距，其中對Cu的凈化效果較好。

2.5 植物中重金屬分析

經過60 d的種植后，對空心菜、玉米植株進行收割，晾曬干并粉碎。對植株進行消解，消解過后的試樣重金屬測定結果見下表5：

由上表可知，泥漿與土壤混合體系中，重金屬減少量的90%以上是由于植物對其的吸收作用。雖然體系中有部分重金屬隨雨水、灌溉水或是其他原因流失，但損失量較少。

3 結語

（1）通過分析泥漿和土壤不同混合體系中，種子發芽率、植株生長高度，考察污染物對其生長影響的相關性；當泥漿：土壤達到1：4后，泥漿中污染物對植物生長影響不大；（2）對植物收割后，種植過的泥漿、土壤混合體系較種植前土壤肥力、蓄水能力有了很大改觀。對種植以后體系中土壤質量指標測定分析，結果表明空心菜和玉米對重金屬都有不同的凈化作用，具有較好凈化效果。同時實驗表明，土地化處理對鉆井泥漿中的有機污染物達到了較好的凈化效果。

參考文獻

[1] 許克家.廢棄鉆井泥漿土地化研究[D].西南石油大學碩士學位論文，2011.

[2] 倪懷英.國外廢鉆井液處理技術介紹[J].鉆井液與完井液，1992，9（1）：17-18.

[3] 朱墨.廢鉆井液無害化處理的室內研究[J].鉆井液與完井液，1995，12（3）：33-34.

[4] 朱墨，夏斌，張進.廢鉆井液對環境污染及固化處理室內研究[J].油氣田環境保護，1994，4（2）：3-11.

[5] 任磊.石油勘探開發中的石油類污染及其監測分析技術[J].中國環境監測，2004，20（3）：44-47.