Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

 

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:


Реферат/Курсовая Определение состояния почвенного покрова в зоне воздействия нефтепродуктов Национального Парка Нижняя Кама

Информация:

Тип работы: Реферат/Курсовая. Добавлен: 26.09.2014. Год: 2012. Страниц: 35. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Камская государственная инженерно-экономиче кая академия

Кафедра химии и экологии




Курсовая работа
По дисциплине: “экологический мониторинг”
по теме: определение состояния почвенного покрова в зоне воздействия нефтепродуктов Национального Парка “Нижняя Кама”




Выполнил студент группы 3404 Мударисова Г.Р.

Научный руководитель: доцент Маврин Г.В.



Набережные Челны
2006

СОДЕРЖАНИЕ










СОКРАЩЕНИЯ


ОПС – окружающая природная среда;
НП – нефтепродукты;
МПР – Министерство природных ресурсов;
ДОСНП – допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов;
ПАУ – полициклические ароматические углеводороды;
ПДК – предельно допустимая концентрация;
УЭП – удельная электропроводность;
КХА – количественно химический анализ.












ВВЕДЕНИЕ

Из всех аспектов общей экологической картины наибольшее внимание привлечено к проблеме загрязнения литосферы вредными веществами, образующимися в результате использования продуктов переработки нефти. Поскольку почвенные ресурсы ограничены, то особую актуальность приобретает охрана почв от загрязнений нефтью и продуктами ее трансформации, которые попадают в неё в процессе нефтедобычи, транспортировки, а также в результате аварий на нефтепроводах [1].
Наибольшее число разливов нефти происходит при прорывах нефтепроводов. Причины этих аварий можно разделить на 4 группы: коррозия, механические повреждения, строительный брак, прочие [2].
Загрязняющие почву нефтепродукты ухудшают водный режим и физические свойства почвы, резко снижают содержание азота подвижных соединений азота и фосфора, вызывают разрушения хлорофиллов и каротиноидов, оказывают токсическое действие на рост и развитие растений. Нефтяное загрязнение может способствовать накоплению в почве грибов, вызывающих заболевания растений [2].
Почва одновременно служит акцептором загрязняющих веществ и их донором для других природных сред, так как является центральным звеном в биогеохимических циклах различных элементов и соединений [3].
Вредное влияние нефти выражается в поражении наземной растительности вследствие изменения метаболических процессов в почве и соответствующего изменения характера питания растений; в гибели гидробионтов и в результате образования токсичных соединений [4].
Целью данной работы является изучение состояния почвы в зоне аварии нефтепровода в районе Национального Парка “Нижняя Кама”.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
      Определение содержания нефти и ее продуктов трансформации в почвенном покрове на месте аварийного разлива нефти.
      Определение содержания некоторых ионов водных вытяжек из почвы.
      Определение рН водных и солевых вытяжек из почвы на месте аварии.
      Определение электропроводности и минерализации водных вытяжек из почвы.
      Сравнение полученных результатов с результатами прошлого года.
Объектом исследования является участок территории, где в результате аварии нефтепровода пострадали угодья национального парка “Нижняя Кама”.Участок находится, в пределах 148 квартала по дороге на с\о “Дизелист” и относится к зоне отдыха. Тип леса – сосняк мшистый, возраст деревьев 55-65 лет. Высота древостоя 22-23 метра.
Авария произошла утром восьмого октября 2003года на 218 километре нефтепровода “Киенгоп - Набережные Челны”.
На территории 148 квартала Челнинского лесничества, бугульминским ООО “Казаньнефтестрой” проводились ремонтные работы по замене изоляции нефтепровода. Во время снятия грунта бульдозер задел отвалом трубу, по которой транспортировалась сырая нефть из Удмуртии.
Из образовавшегося отверстия хлынул фонтан сырой нефти. В результате сосны, высота которых более 23 метров оказались полностью забрызганы нефтью.
За время, пока перекрывали нефть, на поверхность почвы вытекло около девяти с половиной кубометров “черного золота”, образовав озерцо на площади более 1 гектара. Пострадало более 300 деревьев, большую часть которых пришлось вырубить.
Благодаря оперативности проведенных работ по ликвидации аварии и обилию привлеченной техники последствия чрезвычайного происшествия удалось свисти к минимуму.
Без проволочек на место происшествия прибыли хозяева нефтепровода ОАО ”Северо-западные магистральные нефтепроводы”, а также нефтеперекачивающей станции Набережных Челнов и сотрудники ответственные за аварию ООО ”Казаньнефтестрой”. Общими силами срочно сделали обваловку и вырыли котлован для стока нефти.
Вытекшую нефть откачали, испорченный грунт вывезли. Грамотно проведенные работы позволили спасти близлежащие садовое общество от губительной жидкости, а также избежать возможного пожара [5].
На поверхности исследуемого участка развивается покров из дернообразующих трав, формирующих слой почвозащитного травяного подстилочного опада. Доминирующее положение занимают такие виды как чистотел большой (Chelidonium majus), крапива двудонная, представители семейства злаковых, а типичные растения для сосново-мшистых лесов такие как костяника, земляника, кислица, грушанка встречаются единично. Отсутствие подлеска является следствием рекультивационных работ, в то время как в не нарушенном участке леса кустарниковый ярус образован несколькими видами: жимолость, бересклет бородавчатый, рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia), крушина ломкая (Frangula alnus) и можжевельник. На загрязненной территории обнаружено 28 видов трявянистых растений принадлежащих к 15 семействам, в то время как на контрольной территории 96 видов 34 семейств.
В ходе визуального наблюдения на участке загрязненном нефтепродуктами отмечался периодический повал деревьев с выносом корневой системы на поверхность почвы. Размеры вырванных корней от 70 до 150 см. К ноябрю 2004 г. их число достигло 22.
Предметом исследования является почва в условиях загрязнения нефтью и продуктами ее трансформации.
Исследования были проведены согласно нормативным документам по следующим методам: потенциометрический, кондуктометрический турбидиметрический, ионометрией, ИК-спектрометрией. С помощью приборов - Иономер лабораторный И-160М, кондуктометра АНИОН-7020, Фотометр КФК-3-01, электрод ионоселективный кристаллический ЭЛИС-121NO3, электродом ионоселективным кристаллическим Эллис-131F, Анализатор содержания нефтепродуктов в воде лабораторный АН-2.






















1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.2. Постановление правительства

В первые годы своего существования природоохранный орган России — Госкомэкология — разработал методический документ о «Порядке исчисления и определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами», в котором впервые были приведены уровни загрязнения земель в зависимости от содержания того или иного вещества. Для нефти и нефтепродуктов низкий уровень загрязненности был определен в 1 грамм на 1 килограмм почвы.
Спустя два года правительственная комиссия по окружающей среде рассматривала вопрос об оздоровлении экологической ситуации в четырех нефтедобывающих регионах Западной Сибири — Ханты-Мансийском, Ямало-Ненецком округах, Тюменской и Томской областях. Тогда (явно по заниженной оценке) была обнародована цифра в 200 тыс. га загрязненных сибирских земель.
Но вместе с осознанием масштаба проблемы специалисты пришли к выводу, что достичь уровня в 1 г на 1 кг, от которого отталкивалась первая методика по расчету ущерба, на таких огромных территориях практически нереально.
В мае 1995 года в Перми прошло совещание МПР «Нормативно-методич ское обеспечение рекультивации нефтезагрязненных земель, разработки и введения в действие региональных нормативов допустимого остаточного содержания нефти в почвах», на котором принято решение о том, что каждый регион будет вырабатывать нормативы по ДОСНП самостоятельно. Организацию работ по выработке нормативов возьмут на себя природоохранные органы субъектов федерации [11].

1.2.1 Общие положения о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы

Настоящие Основные положения, разработанные в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 23 февраля 1994 г. N 140 "О рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы", определяют общие для Российской Федерации требования при проведении работ, связанных с нарушением почвенного покрова и рекультивацией земель, и являются обязательными для исполнения всеми юридическими, должностными и физическими лицами, в том числе иностранными юридическими и физическими лицами.
Территориальные органы Минприроды России и Роскомзема в пределах своей компетенции могут утверждать необходимые инструктивно-методич ские документы и давать разъяснения по вопросам рекультивации нарушенных земель, учитывающие особенности законодательных и нормативных правовых актов субъектов Российской Федерации.
Рекультивация нарушенных земель осуществляется для восстановления их для сельскохозяйственных, лесохозяйственных, водохозяйственных, строительных, рекреационных, природоохранных и санитарно-оздоровите ьных целей.
Рекультивация для сельскохозяйственных, лесохозяйственных и других целей, требующих восстановления плодородия почв, осуществляется последовательно в два этапа: технический и биологический.
Технический этап предусматривает планировку, формирование откосов, снятие и нанесение плодородного слоя почвы, устройство гидротехнических и мелиоративных сооружений, захоронение токсичных вскрышных пород, а также проведение других работ, создающих необходимые условия для дальнейшего использования рекультивированных земель по целевому назначению или для проведения мероприятий по восстановлению плодородия почв (биологический этап).
Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы.
Рекультивации подлежат земли, нарушенные при:
- разработке месторождений полезных ископаемых открытым или подземных способом, а также добыче торфа;
- прокладке трубопроводов, проведении строительных, мелиоративных, лесозаготовительных, геологоразведочных, испытательных, эксплуатационных, проектно-изыскатель ких и иных работ, связанных с нарушением почвенного покрова:
- ликвидации промышленных, военных, гражданских и иных объектов и сооружений:
- складировании и захоронении промышленных, бытовых и других отходов;
- строительстве, эксплуатации и консервации подземных объектов и коммуникаций (шахтные выработки, хранилища, метрополитен, канализационные сооружения и др.);
- ликвидации последствий загрязнения земель, если по условиям их восстановления требуется снятие верхнего плодородного слоя почвы;
- проведении войсковых учений за пределами специально отведенных для этих целей полигонов.
Условия приведения нарушенных земель в состояние, пригодное для последующего использования, а также порядок снятия, хранения и дальнейшего применения плодородного слоя почвы, устанавливаются органами, предоставляющими земельные участки в пользование и дающими разрешение на проведение работ, связанных с нарушением почвенного покрова, на основе проектов рекультивации, получивших положительное заключение государственной экологической экспертизы.
Разработка проектов рекультивации осуществляется на основе действующих экологических, санитарно-гигиеничес их, строительных, водохозяйственных, лесохозяйственных и других нормативов и стандартов с учетом региональных природно-климатическ х условий и месторасположения нарушенного участка.
Затраты на рекультивацию земель включают в себя расходы на:
- осуществление проектно-изыскательских работ, в том числе почвенных и других полевых обследований, лабораторных анализов, картографирование;
- проведение государственной экологической экспертизы проекта рекультивации;
- работы по снятию, транспортировке и складированию (при необходимости) плодородного слоя почвы;
- работы по селективной выемке и складированию потенциально плодородных пород;
- планировку (выравнивание) поверхности, выполаживание, террасирование откосов отвалов (терриконов) и бортов карьеров, засыпку и планировку шахтных провалов, если эти работы технологически невыполнимы в процессе разработки месторождений полезных ископаемых и не предусмотрены проектом горных работ;
- химическую мелиорацию токсичных пород;
- приобретение (при необходимости) плодородного слоя почвы;
- нанесение на рекультивируемые земли потенциально плодородных пород и плодородного слоя почвы;
- ликвидацию послеусадочных явлений;
- засыпку нагорных и водоотводных канав;
- ликвидацию промышленных площадок, транспортных коммуникаций, электрических сетей и других объектов, надобность в которых миновала;
- очистку рекультивируемой территории от производственных отходов, в том числе строительного мусора, с последующим их захоронением или складированием в установленном месте;
- устройство в соответствии с проектом рекультивации дренажной и водоотводящей сети, необходимой для последующего использования рекультивированных земель;
- приобретение и посадку саженцев;
- подготовку дна (ложа) и обустройство карьерных и других выемок при создании в них водоемов;
- восстановление плодородия рекультивированных земель, передаваемых в сельскохозяйственное, лесохозяйственное и иное использование (стоимость семян, удобрений и мелиорантов, внесение удобрений и мелиорантов и др.);
- деятельность рабочих комиссий по приемке-передаче рекультивированных земель (транспортные затраты, оплата работы экспертов, проведение полевых обследований, лабораторных анализов и др.);
- другие работы, предусмотренные проектом рекультивации, в зависимости от характера нарушения земель и дальнейшего использования рекультивированных участков.
Нормы снятия плодородного слоя почвы, потенциально плодородных слоев и пород (лесс, лессовидные и покровные суглинки и др.) устанавливаются при проектировании в зависимости от уровня плодородия нарушаемых почв с учетом заявок и соответствующих гарантий со стороны потребителей на использование потенциально плодородных слоев и пород.
Снятый верхний плодородный слой почвы используется для рекультивации нарушенных земель или улучшения малопродуктивных угодий. Использование плодородного слоя почвы для целей, не связанных с сельским и лесным хозяйством, допускается только в исключительных случаях, при экономической нецелесообразности или отсутствии возможностей его использования для улучшения земель сельскохозяйственного назначения и лесного фонда.
Для озеленения и благоустройства территорий населенных пунктов и других целей, не связанных с сельским и лесным хозяйством, преимущественно используются соответствующие санитарно-гигиеничес им и экологическим требованиям потенциально плодородные слои и породы, а также плодородный слой почвы, снимаемый в черте населенных пунктов при проведении строительных и иных работ.
Сроки проведения технического этапа рекультивации определяются органами, предоставившими землю и давшими разрешение на проведение работ, связанных с нарушением почвенного покрова, на основе соответствующих проектных материалов и календарных планов.
При проведении военных учений, геологоразведочных, поисковых, изыскательских и других работ, не связанных с изъятием земель, сроки рекультивации определяются по согласованию с собственниками земли, землевладельцами, землепользователями, арендаторами.
Юридическим и физическим лицам, проводящим работы по добыче полезных ископаемых, промышленному, гражданскому, водохозяйственному и иному строительству, следует обеспечивать сохранность залежей торфа или осуществлять в установленном порядке их разработку и использование для повышения плодородия почв, если проводимые работы могут привести к порче и уничтожению торфа [12].


1.2.2. Нормативы допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ

    Подзона северо- и среднетаежных почв
    Лесохозяйственное использование
Таблица 1.
Почвенные горизонты
Нормативное значение,
г/кг
Почвы
Требования по приемке рекультивированного участка
Дополнительные требования (при необходимости)
Надтиповая группа
Гранулометрический состав
Код
Типы
Допустимая площадь с превышением нормативного значения (% от площади рекультиви-рованного участка) ***
Органоминеральные*
Песок, супесь
21
Дерново-подзолистые, Подзолы
А0, Al
15
20
Не допускается наличие визуальных признаков нефтяного загрязнения в профиле почвы. Густота произрастания сосудистых растений не ниже 50 экземпляров на квадратный метр. Не допускается наличие лишенных растительности пятен диаметром более 50 см. На участках с сохранившимся древостоем отпад не более 60% деревьев.
Ае, Вf, Bh, В, С
3
Легкие суглинки
22
Аллювиальные болотные иловато-торфяные
Ad, T
10
A, G
2
Суглинки, глины
23
Дерново-подзолистые,
подзолистые, болотно-подзолистые, глееземы, таежные слабо-дифференцированны
А0, Т, ТА
30
А, А2g, Ае, В, С
5
Органоген-ные**
11
Торфяные болотные верховые
ТА, Т1 (Оч)
60 (100***)
Т
30
12
Торфяные болотные переходные, торфяные болотные низинные
Т
20





    *- определяется по профилю почвы до глубины горизонта С (в среднем 100 -150 см), на антропогенных почвоподобных грунтах до 200 см; для органогенных горизонтов с шагом не более 10 см, для минеральных – не более 20 см.
    ** - определяется до глубины 200 см, отдельно в слое 0-10см, далее с шагом не более 20 см
    ***- остаточное содержание углеводородов в количестве до 100 г/кг допускается для участков болот с частично сохранившимся живым напочвенным покровом, плотностью торфа не выше 0,07г/см3 (сфагновый очес, неразложившийся торф, на участках, не подвергавшихся механическому воздействию) и проективным покрытием травяно-кустарничков го яруса не менее 30% от естественного.
    *** - Допустимое превышение нормативного значения – в пределах межлабораторной ошибки используемой методики определения массы загрязняющего вещества в почве.


Таблица 2.
Индексация почвенных горизонтов
Название почвенного горизонта
Индекс почвенного горизонта
Ао (О)
верхний почвенный слой (лесная подстилка)
А2g
второй верхний горизонт с признаками оглеения
Оч
очес (слой живых мхов, мохового войлока, отмерших частей мхов и пр.)
Ат
Грубогумусовый (оторфованный) слой
Аd
Дернина
Al
Гумусовый, дерновый слой
Ае
Элювиальный горизонт (осветленный белесый слой) - горизонт вымывания
В
Иллювиальный горизонт - (горизонт вмывания)
Вg
Иллювиальный горизонт оглеенный
Bf
Иллювиально-железисты горизонт
Bh
Иллювиально-гумусовый горизонт
Т
Торфяный слой
Т1
Торфяный слаборазложившийся и не разложенный
ТА
Торфяный минерализованный (измененный обработкой)
G
Глеевый
C
материнская почвообразующая порода




1.4. Почвенный мониторинг

1.4.1. Воздействия нефтепродуктов на окружающую среду

Прямое влияние химического загрязнения почвы, воды и воздуха на здоровье человека испытывают жители не только крупных городов, но и сельских районов. В связи с этим большое значение имеет изучение механизма воздействия различных соединений на почву, воду, растения, представителей животного мира, на здоровье человека. Мониторинг химического загрязнения имеет очень важное значение.
Загрязнение наземных биоценозов обычно начинается с частичного угнетения организмов, населяющих почвы и поверхностные воды, затем страдают высшие растения и, наконец, начинаются деградация почв и разрушение почвенного покрова. Наглядный и характерный пример конечного результата – формирование техногенных пустынь близ промышленных предприятий, автомагистралей, которые возникают в результате постепенного отмирания растительности, развития процессов эрозии и дефляции почв, приводящих к выходу на дневную поверхность подстилающих почву пород.
Опасно загрязнение почв углеродами НП. При высоких дозах почвенная масса становится гидрофобной. Почвенные частицы сливаются, почвенной слой становится в асфальтоподобную массу, которая совершенно не пригодна для произрастания естественной растительности. При загрязнении биоценозов углеводородами может проявляться их канцерогенное воздействие на живые организмы, поскольку такие композиции содержат обычно канцерогенные ПАУ.
Почва одновременно служит акцептором загрязняющих веществ и их донором для других природных средств, т. к. является центральным звеном в биогеохимических циклах различных элементов и соединений. Загрязнение почв НП происходит при непосредственном попадании различных видов топлива на почвы и в поверхностные воды, а также вследствие загрязнения атмосферы продуктами неполного сгорания топлива.
При воздействии нефтяных углеводородов наблюдается интенсивная трансформация морфологических и физико-химических свойств почв. Глубина их измерения зависит от продолжительности загрязнения, состава от концентрации компонентов топлива, ландшафтно-геохимич ских особенностей территории и могут проявляться в смещении рН почвенного покрова в щелочную сторону, повышение общего содержания углерода и количества углеводородов в почках. Морфологические изменения связаны с кутанообразованием, образованием серо- и темно- коричневых оттенков, ухудшением структуры почв. Конечным результатом загрязнения является формирование почвенных ареалов с необычными для зональных условий чертами, зональные типы сменяются техногенными модификациями, снижается продуктивность почв вплоть до необходимости вывода загрязненных земель из сельскохозяйственного оборота [14].

1.4.2. Методы определения загрязняющих веществ

Для решения этой задачи используют инструментальные методы современной аналитической химии [7,15], основанные на измерении различных физических свойств определяемых веществ или продуктов их химических превращений (аналитических реакций) с помощью физических и физико-химических приборов. Результат измерения, несущий химико-аналитическу информацию, часто называют аналитическим сигналом.
Спектроскопические методы анализа основаны на использовании взаимодействия атомов или молекул определяемых веществ с электромагнитным излучением широкого диапазона энергий. Это могут быть (в порядке уменьшения энергии) гамма-кванты, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое и видимое, инфракрасное, микроволновое и радиоволновое излучение. Сигналом может быть испускание или поглощение излучения. Важнейшими для экологического мониторинга, по-видимому, являются нейтронно-активационны , рентгеноспектральны , атомно-абсорбционный и атомно-эмиссионный анализ, спектрофотометрическ й и флуориметрический методы, инфракрасная спектрометрия [7-9].
Ценную информацию в анализе вод предоставляют электрохимические методы анализа: потенциометрия, полярографические и кулонометрические методы.
Исключительно мощное средство контроля загрязнения различных объектов окружающей среды - хроматографические методы, позволяющие анализировать сложные смеси компонентов. Наибольшее значение приобрели тонкослойная, газожидкостная и высокоэффективная жидкостная и ионная хроматография [8]. Будучи несложной по технике выполнения, тонкослойная хроматография хороша при определении пестицидов и других органических соединений-загрязнит лей. Газожидкостная хроматография эффективна при анализе многокомпонентных смесей летучих органических веществ. Применение различных детекторов, например малоизбирательного детектора по теплопроводности - катарометра и избирательных - пламенно-ионизационног , электронного захвата, атомно-эмиссионного, позволяет достигать высокой чувствительности при определении высокотоксичных соединений. Высокоэффективную жидкостную хроматографию применяют при анализе смесей многих загрязняющих веществ, прежде всего нелетучих. Используя высокочувствительны детекторы: спектрофотометрическ е, флуориметрические, электрохимические, можно определять очень малые количества веществ. При анализе смесей сложного состава особенно эффективно сочетание хроматографии с инфракрасной спектрометрией и особенно с масс-спектрометрией. В последнем случае роль детектора играет подключенный к хроматографу масс-спектрометр. Обычно приборы такого типа оснащены мощным компьютером. Так определяют пестициды, полихлорированные бифенилы, диоксины, нитрозоамины и другие токсичные вещества. Ионная хроматография удобна при анализе катионного и анионного составов вод [10].

Фракция
Массовая доля в сырой нефти, %
Диапазон температур кипения, 0С
Растворимость в дистиллированной воде х 104, % (по массе)
Парафины:
С6- С12
0,1 - 20
69 - 230
9,5 - 0,1
С13 - С25
0 - 10
230 - 450
0,01 - 0,004
Циклопарафины:
С6 - С12
5 - 30
70 - 230
55 - 1,0
С1323
5 - 30
230 - 405
1,0 - 0
Ароматические углеводороды:
моно- и дициклические С6 - С11
0 - 5
80 - 240
1780 - 0
полициклические С12 - С18
0 - 5
240 - 400
12,5 - 0
Нафтеноароматические углеводороды
С9 - С25
5 - 30
180 - 400
1,0 - 0
Остатки
10 - 70
400
0

Важными с экологических позиций компонентами нефти являются присутствующие в ней соединения серы (элементарная, сероводородная, сульфидная, меркаптановая). В России нефть классифицируют по содержанию серы на три класса: малосернистая (до 0,5 %), сернистая (0,5-2 %) и высокосернистая (св. 2 %).
Еще один неуглеводородный компонент сырой нефти - минерализованные пластовые воды. Состав пластовых вод, которые извлекаются вместе с нефтью, концентрации в них солей и соотношения ионов, а соответственно, и степень их экологической опасности разнообразны. Основные группы вод - хлоридно-натриевые (преобладающие) и хлоридно-кальциевые. Все воды нефтяных месторождений высоко минерализованы. Выделяются рассолы (выше 100 г/л) и соленые воды (10-50 г/л). Для нефтяных вод характерно повышенное содержание галогенов (Cl, Br, J), а также бора, бария, стронция, а в ряде случаев -двухвалентного железа и сероводорода.
Для территории России все пластовые воды по степени вредности объединены в пять групп: 1) хлоридно-натриевые с минерализацией (свыше 100 г/л), 2) хлоридно-кальциевые (свыше 100 г/л), 3) хлоридно-натриевые (100-50 г/л), 4) хлоридно-натриевые (50-10 г/л), 5) хлоридно-натриевые (10-1 г/л) (Батоян, 1983). При этом даже в пределах одного бассейна состав пластовых вод достаточно разнообразен. Пластовые воды, отделяющиеся от добываемой нефти в процессе ее первичной подготовки, составляют основные объемы сточных вод промыслов - около 82-84% (Панов и др., 1986). По мере увеличения срока эксплуатации промыслов объем сточных вод непрерывно растет, а их минерализация падает. Человек использует нефть издавна (с 6-го тыс. до н.э.). Путем перегонки из нефти получают бензин, реактивное топливо, мазут. Мировые запасы нефти составляют около 141 млрд. т (2000 г.). Наибольшие запасы нефти сосредоточены в Саудовской Аравии (35,5 млрд.т), Ираке (15,4), Кувейте (12,9), ОАЭ (12,6), Иране (12,2), Венесуэле (10,5), и России (6,6) [16].

1.5.1. Загрязнение почвы углеводородным сырьем и ее биологическая активность

Естественное восстановление плодородия почв при загрязнении нефтью происходит значительно дольше, чем при других техногенных загрязнениях. Резко изменяется водопроницаемость вследствие гидрофобизации, структурные отдельности не смачиваются, а вода как бы "проваливается& uot; в нижние горизонты профиля почвы; влажность уменьшается. Как следствие этого - выпадение одного из главных звеньев ценоза - растительности.
Нефть и нефтепродукты вызывают практически полную депрессию функциональной активности флоры и фауны. Ингибируется жизнедеятельность большинства микроорганизмов, включая их ферментативную активность. Управление процессами биодеградации нефти должно быть направлено, прежде всего, на активизацию микробных сообществ, создание оптимальных условий их существования. Отмечается большая неоднородность распределения нефтяных компонентов в почвах разных участков нефтепромыслов, что зависит от физических и химических свойств конкретных почвенных разностей, качества и состава поступившей нефти. В результате этого условия самоочищения окружающей среды от токсичных органических веществ техногенного происхождения в ландшафтных зонах и областях России различны [17].
Попадая в почву, нефть увеличивает общее количество углерода. В составе гумуса возрастает нерастворимый остаток, что является одной из причин ухудшения плодородия. Это, в свою очередь, наносит ощутимый экономический ущерб земледелию. Возрастает отношение C:N. Ухудшается азотный режим, что в случае рекультивации требует внесения повышенных доз азотных удобрений. На окисление 1 г нефти требуется 80 мг азота и 8 мг фосфора. Рекомендуется вносить массированные дозы органических удобрений, что повышает биохимическую и микробиологическую активность почв, быстрее снижает количество остаточной нефти, чем при внесении одних минеральных удобрений.
Почва, обладая свойством дисперсного гетерогенного тела, действует как хромотографическая колонка, в которой происходит послойное перераспределение компонентов нефти. Показано, что угнетение растений начинается, когда количество нефтяных углеводородов (УВ) в почве становится выше 1 кг/м2.
По мнению заведующего кафедрой химии почв МГУ профессора Сергея Трофимова, во многих случаях не стоит даже пытаться восстановить полностью исходную экосистему. Во-первых, потому, что это практически невозможно, во-вторых, потому, что с определенными концентрациями нефти природа справляется сама [11].
И.Г.Калачников выделяет три этапа процесса самоочищения почвы, 1-й этап (1-1,5 года) характеризуется физико-химическими процессами, включающими вымывание, выветривание, распределение нефтяных УВ по почвенному профилю. Исчезают УВ Cig-Cig. Наблюдается активизация микрофлоры. На 2-ом этапе (3-4 года) происходит биологическое превращение метанонафтеновых и ароматических УВ. 3-й этап включает деградацию полициклической ароматики. На всех этапах, а особенно на 3-м, рекомендуется активное рыхление почвы, внесение разрыхлителей, например, торфа, а также NPK, которые способствуют снижению содержания алифатических структур в разрушающихся углеводородах. По силе токсического действия на микроорганизмы нефтяные фракции располагаются в следующей убывающей последовательности: ароматические УВ-циклопарафиновая фракция-парафиновая.
Небольшое количество УВ (5 г/100 г почвы) стимулирует деятельность микрофлоры. Однако, процесс нитрификации ингибируется любой концентрацией УВ; нитрификация является наиболее чувствительным процессом на "нефтяное" загрязнение почвы . Наиболее важными условиями активной деятельности микрофлоры в присутствии нефтяных загрязнений также является влажность и температура почвы .
Для активной рекультивации почво-грунтов в качестве основных и необходимых компонентов нужны минеральные удобрения, предпочтительнее аммонийные формы азота и фосфор, а также активные культуры нефтеокисляющих микроорганизмов (НОМ).
Внесение удобрений (NigoPlsoK-oo) в загрязненную почву (6% УВ) увеличивает биологическую активность: возрастает интенсивность дыхания, коэффициент минерализации, активность ряда ферментов. Чувствительность же отдельных групп микроорганизмов к отдельным фракциям нефти определяется химическим составом и физическими свойствами последних.
Интересно отметить, что УВ, попадающие в почву, обогащают ее углеродом и способны повысить активность биологической азотофиксации [18]. Увеличение интенсивности нефтяного загрязнения (до нескольких процентов) приводит к увеличению концентрации азота, являющегося следствием увеличения численности свободно живущих азотфиксаторов; одновременно снижается нитрифицирующая активность, и основная часть азота выступает в аммонийной форме. Способность к фиксации азота азотобактером проявляется на средах с октаном, толуолом, салициллатом. Выделен ряд бактерий (ноккардия, артробактер, бревибактерум), способных усваивать атмосферный азот; у некоторых бактерий фиксация азота была выше при культивировании на средах с парафином (Cii-622), чем с сахарозой. В почвах, содержащих небольшое количество битумных веществ (0,2%), таких бактерий было больше, чем в контрольных почвах.
Таким образом, влияние нефти и отдельных ее продуктов на почву и почвообразовательный процесс исследован довольно подробно. Окисление нефти начинается сразу после ее попадания в почву. Общими чертами этого процесса является быстрое разрушение метановонафтеновых фракций, снижение содержания полициклических УВ в нафтеноароматической фракции, относительное увеличение доли смолистых веществ в нефти, переход части нефтяных компонентов в нерастворимые в органических растворителях формы. Скорость изменения отдельных УВ и групповых фракций зависит от природно-климатическ х зон и состава исходной нефти.
Необходимо отметить важность аэрирования почв, в частности, путем внесения рыхлых материалов, например, туффита, торфа, соломы, а также искусственных структурообразователе [19].

1.5.2. Биодеградация нефти

Добыча нефти, транспорт и переработка ее часто связаны с утечкой углеводородов, что приводит к ухудшению экологической ситуации. Технические средства не способны обеспечить полной очистки загрязненных объектов. Существенную помощь в решении вопроса очистки территории от нефти могут оказать биологические средства.
Поскольку представители микрофлоры, в сравнении с другими биообъектами, обладают наибольшей метаболической активностью, то очевидно, что данная форма жизни способна наиболее быстро ликвидировать замазученность.
В отношении к микробиологическому сообществу аварийный разлив нефти может рассматриваться как внезапное обогащение среды их обитания источником углерода и энергии. В норме в окружающей среде всегда присутствуют факультативные биодеструкторы нефти. Вместе с тем, там же имеются виды, паразитирующие на деструкторах нефти, что существенно снижает скорость биодеградации нефти.
Для оптимизации процесса биодеградации нефти необходимо решить следующие вопросы:
1. Способ должен быть экологически чистым.
2. Для обеспечения физиологического баланса кроме имеющегося источника углерода и энергии необходима добавка источников азота, фосфора, калия, магния.
3. Необходимо обеспечить аэрацию, так как разложение нефти наиболее эффективно в аэробных условиях.
4. Обеспечить численное преимущество для биодеструкторов и защитить их от паразитирующих видов.
5. Создать оптимальную концентрацию нефти.
6. Обеспечить необходимый уровень pH и влажности.
Поставленные вопросы решаются следующим путем:
Экологическая чистота достигается использованием аборигенной культуры. Из природного сообщества методом селекции, в проточном хемостатном режиме или методом периодического культивирования, выделяется наиболее активная компонента. Тем самым достигается экологическая чистота, без интродукции посторонних видов.
Физиологический баланс обеспечивается внесением минеральных удобрений в соотношении 3-8 N : 1-2 P : 1-2 K : 0,01 - 0,02 Mg. Наиболее выгодно в качестве источника азота использовать аммиачную селитру. Так как в сравнении с другими источниками азота: карбамидом, сульфатом аммония, нитратом натрия расход аммиачной селитры в 1,5 - 2 раза меньше. Кроме того, аммиачная селитра наиболее дешевый источник азота.
Аэрация достигается вспашкой грунта со снижением гравиметрической плотности на 10-30%. Численное преимущество достигается внесением культуры нефтеусваивающих микроорганизмов в дозах 3-500 мг на 1дм3 грунта. Рабочий объем культуры нарабатывается на микробиологических грядках. Защита нефтяных деструкторов от паразитирующих видов обеспечивается пористым носителем: торфом, опилками и другими материалами с развитой поверхностью. Для этой цели биологический материал выращивается на грядках из соответствующего материала. Микроорганизмы, размножаясь в микропорах в иммобилизированном состоянии недоступны для паразитирующих видов. Так как линейные размеры паразитирующих видов значительно больше размера микропор.
Опытным путем было установлено, что биодеградация нефти наиболее эффективна при концентрации ее до 20-25% по весу безводного образца. Если поверхностная концентрация нефти превышает оптимальную, то производится либо откачка избытка нефти или глубинная вспашка, для смешивания с менее загрязненными горизонтами.
Необходимый уровень pH: pH5 - pH8 достигается за счет использования в качестве минеральной добавки в виде диаммоний фосфата. Последний имеет высокую буферную емкость и поддерживает оптимальный уровень pH. Возможно внесение так же раскислителей. Наиболее выгодно использование доломита. Так как доломит одновременно является источником магния и вместе с тем, ионы магния, в меньшей степени снижают доступность источника фосфора для микрофлоры, чем ионы кальция.
Содержание, доступной для микроорганизмов, воды на заболоченной территории не является проблемой. Однако, в засушливых местах, требуется до 3-4 литров воды на деструкцию 1 кг нефти. Если атмосферный приток влаги недостаточен, то необходим искусственный полив. Комплекс данных мероприятий разрабатывается автором с 1986 г. по 1989г. и защищен Российским патентом №2057724. С 1987г. разрабатываемый способ используется для решения практических задач. В 2000г. очищено 35 га в республике КОМИ и 25 га в Тюменской области в районе г.Нефтеюганска.
Изучалась так же устойчивость различных видов растений к нефти. Установлено, что наиболее перспективными видами, пригодными для засева на нефтезагрязненную территорию, являются: многоколосник ситниковый, щавель кормовой, пырей сизый, житняк гребенчатый, костер прямой. Данные виды дают хорошую всхожесть - более 50% при содержании нефти в грунте до 20% по весу. Высокая всхожесть отмечается на разливах, возраст которых превышает 2-3 месяца [20].

1.7. Опыты по сравнительному изучению биодеградации нефти в различных грунтах на примере нефтедобычи в Западной Сибири

Наиболее типичными грунтами в местах нефтедобычи в Западной Сибири являются песок, глина, торф и почва. Были спланированы и проведены опыты по сравнительному изучению биодеградации нефти в вышеперечисленных грунтах. В опытах использовалась нефть с месторождений Тюменской области. В роли биодобавок использовалась активная аборигенная культура. Использовались также минеральные добавки: аммиачная селитра, диаммонийфосфат и хлористый калий.
Был проведен ряд исследований, изучалась биодеградация нефти в грунте. На первых этапах эксперимента была поставлена задача, выяснить в каком из грунтов (песок, глина, торф и почва), деструкция нефти протекает наиболее эффективно. Было установлено, что за тридцать суток процент деструкции нефти в торфе составил 65%, в песке - 52,2 %, в глине - 34%, в почве - 36 %. Результат эксперимента показал, что наиболее эффективно деструкция протекает в торфе. В песке деструкция протекает в 1,1 раза медленнее, а в глине и в почве - в 1,8 раз.
На следующем этапе эксперимента предполагалось выяснить, при каких дозах загрязнения грунта нефтью деструкция протекает наиболее эффективно. В результате проведенного эксперимента было установлено, что деструкция наиболее эффективна при изначальном загрязнении 20-30% нефти. Более высокая концентрация приводит к замедлению скорости деструкции.
Третий этап эксперимента, где предполагалось установить какие добавки, и какой тип водного режима способствует интенсивному протеканию биодеградации. На этом этапе эксперимента в качестве грунта был выбран песок, так как песок - наиболее типичный грунт в районах нефтедобычи, применяется для отсыпки технологических площадок. Работы по очистке песка от нефти считаются наиболее сложными. Процесс осложняется тем, что песок в отличие от почвы обладает низкой сорбционной способностью. По этой причине вносимые добавки и минеральные соли вымываются водой. В результате проведенных опытов было установлено, что деструкция наиболее эффективно протекает при полном комплексе вносимых добавок: минеральные соли и нефтеусваивающие культуры. Но как было сказано выше, вносимые добавки легко вымываются из песка. Поэтому в варианте опыта с промывным типом водного режима возникла необходимость каким-либо образом зафиксировать в песке вносимые добавки. Для этой цели были использованы торфогранулы и древесные опилки. Торфогранулы - для фиксации минеральных солей, а опилки - для иммобилизации нефтеусваивающей культуры. В результате оказалось, что интенсивность биодеградации нефти в промывном режиме соответствовало интенсивности непромывного режима, где не происходил процесс вымывания добавок.
Результат опыта показывает, что планирование работ по очистке от нефти песчаного грунта должно учитывать особенности водного режима [22].





















2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ


Объектом исследования является территории Национального Парка “Нижняя Кама”, где в октябре 2003 года произошел аварийный разлив нефти, в результате площадь более одного гектара леса оказалась непригодной для существования многих видов, характерных для местных биоценозов. Участок находится в пределах 148 квартала, на территории 7-го и 8-го выделов, вблизи дороги на садовое общество “Дизелист” и относится к зоне отдыха.
Целью данной работы является изучение характера влияния на ОПС данного объекта в результате аварийных разливов нефти, а так же оценка соответствия качества проведения рекультивационных работ на его территории нормативом ДОСНП.

2.1.1. Отбор проб почвы

Отбор проб проводился 25 мая 2005 года при температуре атмосферного воздуха 250С. В связи с неглубоким залеганием нефтепровода пробы отбирали с глубины 0-20 см и 20-50 см. Для исключения возможного влияния атмосферного загрязнения поверхностного слоя почвы верхние 5 см образца отбрасывали. Почва дерново-подзолистые. Места отбора проб обозначены черными точками в Приложении 1.

2.1.2. Определение влажности

В лаборатории пробы подготовили согласно ГОСТ 17.4.4.02-84. образцы почвы были высушены до воздушно-сухого состояния. После удаления посторонних включений (растительных и животных остатков, камней, стекла и пр.) почву растирали в ступке и просеивали сквозь сито с диаметром отверстия 1мм. После этого были отобраны навески почвы для определения влажности w методом высушивания до постоянной массы при 1050 С (см. Таблица 4) согласно ГОСТ 5180-84 [23]




Таблица 4.
Определение влажности воздушно-сухих образцов почв
Номер пробы
глубина, с которой производится пробоотбор
Масса навески после высушивания, г
№1
0-20
¦*
18,83010
18,35670
2,57880
¦**
20,63320
20,32620
1,51036
20-50
¦
14,72240
14,58240
0,96006
¦
10,14030
9,99030
1,50145
№2
0-20
¦
20,68080
20,63480
0,22292
¦
19,32290
19,15960
1,78280
20-50
¦
20,20490
19,92460
1,40680
¦
20,00390
19,80450
1,00179
№3
0-20
¦
19,99450
19,12660
4,53765
¦
9,77880
9,17170
6,61927
20-50
¦
19,63250
19,52150
0,56860
¦
19,57440
19,76370
0,56163
№4
0-20
¦
19,74370
19,46100
2,68640
¦
19,99530
19,51000
2,48740
20-50
¦
20,26410
19,55440
3,63191
¦
19,99630
19,63120
1,71793
№5
0-20
¦
19,92450
19,75265
0,87000
¦
19,73050
19,56750
0,83301
20-50
¦
19,94460
19,77710
0,84693
¦
19,35370
19,19680
0,81732
№6
0-20
¦
16,57325
16,43005
0,87154
¦
18,55650
18,37660
0,97896
20-50
¦
19,37190
19,11960
1,31954
¦
20,000
19,72280
1,44164
№7
0-20
¦
19,73280
19,40940
1,66620
¦
20,00130
19,81950
0,91730
20-50
¦
19,63010
19,16730
2,41452
¦
19,98020
19,81620
0,82760
№8
0-20
¦
18,92530
18,73750
1,00230
¦
20,00700
19,90490
0,51294
20-50
¦
20,000
19,63440
1,86203
¦
19,32820
18,84300
2,57496
№9
0-20
¦
19,73630
19,55490
0,92764
¦
19,76390
19,55780
1,05379
20-50
¦
19,99640
19,85810
0,69644
¦
19,85170
19,72110
0,66223
ФОН
¦
19,91350
19,69160
1,12687
¦
19,84060
19,60920
1,18005

Примечание: *,**- параллельные навески , взятые с одной глубины.

2.1.3. Подготовка проб к анализу

Образцы почвы высушивают при комнатной температуре до воздушного состояния. Затем рассыпают на кальке и пинцетом удаляют механические включения (неразложившиеся корни, растительные остатки, камни и др.) измельчают и протирают через сито с диаметром 0,5 мм. Из образца отбирают пробу почвы массой 100±1 г, который высушивают на воздухе до постоянного веса. Пробу квантуют и отбирают два анализа две параллельные навески. Массу навески в зависимости от содержания нефтепродуктов взяли 30 г.
Навеску исследуемой пробы помещают в колбу емкостью 100 см3 с притертой стеклянной пробкой. Пробу почвы в колбе заливают 10 см3 четыреххлористого углерода и интенсивно встряхивают в аппарате для встряхивания проб в течение 1 часа. Полученный экстракт фильтруют через бумажный фильтр и сливают в бюкс с притертой крышкой. Экстракцию с последующим фильтрованием повторяют еще 2 раза с новыми порциями четыреххлористого углерода по 10 см3 в каждой, все экстракты объединяют в мерный цилиндр емкостью 50 см3 и фиксируют суммарный объем V.после этого на приборе ориентировочно оценивают содержание НП.
В подготовленную хромотографическую колонку наливают 10 см3 четыреххлористого углерода для смачивания сорбента. После того как четыреххлористый углерод впитается в сорбент, пипеткой емкостью 5 см3 отбирают аликвоту разбавленного экстракта и медленно выливают в колонку. Необходимо следить, чтобы уровень жидкость не опускался ниже верхнего края слоя оксида алюминия. После прохождения пробы в колонку вливают дополнительно 5 см3 четыреххлористого углерода. Элюат собирают в цилиндр вместимостью 25 см3, причем первые 10 см3 элюата отбрасывают. Измеряют объем полученного элюата.

2.1.4. Подготовка хроматографической колонки

В нижнюю часть колонки помещают слой стеклянного волокна толщиной около 1 г оксида алюминия и сверху покрывают другим слоем стекловолокна толщиной 5 мм. Оксид алюминия в колонке используют однократно. Перед засыпкой в колонку Al2O3прокаливают в муфельной печи при 500-6000С в течение 4-часов, после чего к прокаленному оксиду добавляют дистиллированную воду в количестве 3 масс.% и каждые полчаса тщательно перемешивают в течение 5 часов. Активированный таким способом оксид алюминия пригоден к использованию в течение 1 месяца при хранении в эксикаторе или колбе с притертой пробкой.

2.1.5. Проведение измерений


В каждом образце почвы было определено содержание нефтепродуктов в двух параллельных навесках в соответствии с ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 [24] на приборе АН-2. экстракцию нефтепродуктов производили спектрально чистым четыреххлористым углеродом.
Рис.1. Устройство анализатора нефти АН-2: 1 – крышка кюветного отсека; 2 – цифровой индикатор шкалы; 3 – кнопки ЭКСТРАКТОРЫ; 4- тумблер СЕТЬ; 5 – светодиоды; 6 – кнопка переключения диапазонов; 7 – кнопка КАЛИБР; 8 – кнопка НОЛЬ; 9- кювета; 10 – трубка для заливки анализируемого продукта; 11 – фторопластовые заглушки; 12 – трубка для выхода воздуха.
Для отделения полярных примесей экстракты нефтепродуктов подвергали хроматографированию на хроматографических колонках. Показания прибора снимались до и после хроматографирования Экстракты проб №1, № 2 и № 3 во избежание зашкаливания прибора подвергали предварительному разбавлению экстрагентом.
Содержание НП Хизм рассчитывали по следующей формуле:

где: СИЗМ – показания прибора, мг/дм3;
М – масса навески образца для анализа, кг;
V – суммарный объем экстракта, дм3;
Vэл – объем элюата, полученного после пропускания экстракта через колонку, дм3;
N – коэффициент разбавления;
Vал – объем аликвоты экстракта, введенной в хроматографическую колонку, дм3 (Vал = 0,005 дм3 для всех проб);
Пересчет измеренного содержания нефтепродуктов с учетом влажности воздушно-сухих образцов, определенный во время подготовки проб к анализу, производили следующим образом:

2.1.6.Предварительны операции и определение содержания НП без учета систематической погрешности


Таблица 5

пробы
М, г
V, мл
N
Vэл, мл
Хизм, мг/кг
Х'изм, мг/кг
Х'изм, мг/кг
глубина, с которой производится пробоотбор
Cизм, мг/л
до хромотографирования
после хроматографирования
1
0-20
¦
5,14345
21,5
10
64,80
36,50
2,7
823,9
845,7
709,2
¦
5,32810
22,0
10
62,50
29,70
2,3
564,1
572,8
20-50
¦
5,37890
19,5
10
89,30
46,50
2,5
842,9
851,1
985,3
¦
4,56910
21,5
10
78,70
37,80
3,1
1102,8
1119,6
2
0-20
¦
5,18525
20,5
10
53,80
24,40
3,0
578,8
580,1
607,9
¦
5,46950
19,5
10
62,00
39,80
2,2
624,3
635,7
20-50
¦
5,14215
23,5
1
30,85
17,40
2,5
39,8
40,3
52,9
¦
5,51860
22,5
1
16,90
26,50
3,0
64,8
65,5
3
0-20
¦
5,43765
21,5
10
26,70
18,20
2,5
359,8
376,9
220,6
¦
5,50875
22,5
10
26,70
3,20
2,3
60,1
64,4
20-50
¦
5,69840
18,0
10
85,25
20,60
4,5
585,6
589,0
416,6
¦
5,51080
16,0
10
67,35
12,30
3,4
242,8
244,2
4
0-20
¦
5,09300
21,5
1
44,65
21,80
2,3
42,3
43,5
50,6
¦
5,40960
21,5
1
39,70
29,50
2,4
56,3
57,7
20-50
¦
5,19350
22,5
1
20,15
28,10
2,3
56,0
58,1
56,1
¦
4,86220
23,0
1
16,95
23,90
2,35
53,1
54,0
Продолжение Таблицы 2.
5
0-20
¦
5,04110
23,0
1
39,55
23,90
2,2
48,0
48,4
50,2
¦
5,34170
23,5
1
15,95
18,90
3,1
51,6
52,0
20-50
¦
5,13260
23,6
1
11,50
19,85
2,6
47,5
47,9
64,3
¦
4,82310
23,0
1
13,70
24,70
3,4
80,1
80,8
8
0-20
¦
5,22020
21,5
1
30,15
32,50
2,8
75,0
75,7
73,7
¦
5,24004
22,5
1
27,50
33,20
2,5
71,3
71,7
20-50
¦
5,23375
23,5
1
12,00
24,80
2,6
57,9
59,0
61,7
¦
5,14405
23,5
1
8,45
28,60
2,4
62,7
64,4



Используемая методика определения содержания НП характеризуется систематической погрешностью ?, то есть за конечный результат измерений принимают:

где - среднее двух параллельных измерений.
Величина ? зависит от типа исследуемых почв и может быть рассчитана по формуле:

где a и b – коэффициенты, зависящие от типа почв (для органо-минеральных почв, согласно ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 [24], a= 1.3 и b= 0,68).
Контроль качества проведения измерений осуществляли методом добавок с использованием турбинного масла согласно ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 [25].

2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ, УЭП, рН

2.2.1. Приготовление водных вытяжек


Приготовление водных вытяжек из почвы и определение их ионов проводили в соответствии с ГОСТ 26423-85 [26].
Пробы почвы массой 30 г, взвешенные с погрешностью не более 0,1г, помещали в конические колбы. К пробам приливали цилиндром 150 см3 дистиллированной воды (при отношении почвы к воде 1:5). Почву с водой перемешивали в течение 3 минут на взбалтывателе и оставляли на 5 минут для отстаивания.

2.2.2. Приготовление солевых вытяжек


Приготовление солевых вытяжек из почвы и определение их ионов по методу ЦИНАО проводили в соответствии с ГОСТ 26483-85.
Пробы почвы массой 30 г, взвешенные с погрешностью не более 0,1г, пересыпали в конические колбы. К пробам цилиндром приливали по 75 см3 экстрагирующего раствора (при соотношении почвы и раствора 1:2,5). Почву с раствором перемешивали в течение 1 мин.
Приготовление экстрагирующего раствора—раствора хлористого калия концентрации с (КСl)=1 моль/дм3 (1 н.) (рН 5,6—6,0)
Раствор готовили из расчета 75 г хлористого калия, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, на 1000 см3 раствора и измеряли рН. До заданного значения рН доводили, прибавляя раствор гидроокиси калия или соляной кислоты.

2.2.3. Подготовка пробы почв

Физические характеристики пробы почв определяли в соответствии с ГОСТ 5180-84 [23]. В каждом образце почвы было определено: удельная электрическая проводимость, общая минерализация, водородный показатель рН водных и солевых вытяжек, содержание ионов SO42-, NO3- и F- в двух параллельных навесках.
Удельную электрическую проводимость (УЭП) определяли кондуктометрическим методом с помощью кондуктометра АНИОН-7020. Пересчёт значений УЭП в значения общей минерализации по хлориду натрия производился прибором автоматически.
Общая минерализация – минерализация в перерасчете на NaCl.
Для определения ионов NO3- и F- использовали иономер - рН-метр И-160М.
Для определения ионов SO42- использовали фотоэлектроколориме р
Содержание ионов SO42- определяли в виде BaSO4 турбидиметрическим методом в солянокислой среде. Оптическую плотность суспензии сульфата бария, стабилизированной этиленгликолем, измеряли через 30 мин после начала реакции на фотометре КФК-3-01 в кюветах толщиной 20 мм при ?=364 нм. Калибровочную прямую строили, разбавляя базовый стандартный раствор Na2SO4 (0,5364 г/дм3).
Ионы NO3- и F- анализировали потенциометрически с помощью иономера И-160М, используя соответствующие ионоселективные электроды (ЭЛИС-121NO3 и ЭЛИС-131F). При этом погружали электроды в суспензии и определяли концентрацию ионов. Показания прибора считывали через 1 мин после погружения электродов в суспензию. Для ускорения установления потенциала перемешивали анализируемые суспензии после погружения в них электродов.
Калибровочные кривые строили с использованием ГСО определяемых ионов (ГСО 6696-93 для нитрат-ионов и ГСО 7261-96 для фторид-ионов) на основании инструкций к ионоселективным электродам.

2.2.4. Результаты химического анализа вытяжек из почв

Таблица 6
№ пробы
-), мг/кг
3-), мг/кг
42-), мг/кг
№1
0-20
296,4
706,00
6,598
6,356
1,572
19,359
44,768
20-50
306,5
729,50
6,684
5,989
1,819
7,597
46,409
№2
0-20
366,0
877,00
7,929
7,283
2,656
18,463
86,770
20-50
347,5
833,25
6,039
5,266
1,698
30,713
41,252
№3
0-20
364,5
876,75
7,539
7,037
2,438
16,247
34,970
20-50
356,5
856,75
7,166
6,529
2,459
21,162
44,768
№4
0-20
384,0
925,25
6,530
6,300
2,246
14,716
89,489
20-50
363,0
869,00
5,363
5,161
1,645
20,272
62,019
№5
0-20
360,5
865,00
6,401
6,038
1,736
22,334
75,191
20-50
351,5
841,50
5,090
4,477
1,562
3,953
41,158
№6
0-20
338,0
806,25
6,306
5,590
1,675
4,769
21,376
20-50
319,5
765,50
6,421
5,719
1,672
2,266
11,297
№7
0-20
441,0
1057,00
7,923
7,395
1,460
5,403
114,193
20-50
357,0
856,00
6,905
6,120
1,945
7,639
43,127
№8
0-20
331,5
793,75
5,205
4,924
1,601
4,538
53,721
20-50
315,5
754,25
5,706
5,198
1,457
3,736
37,877
№9
0-20
329,0
787,50
5,587
5,249
1,610
4,625
47,205
20-50
318,0
759,75
5,664
5,061
1,595
8,937
45,143
фон
339,0
813,00
5,016
4,480
1,756
13,114
70,738



По показателям рН, минерализации, УЭП - основная часть нашей почвы характеризуется как кислая и слабозасоленная.

2.2.5. Уровень загрязнённости почвенного покрова

Таблица 7.
Уровень загрязненности
№ пробы
С(F-)
С(NO3-),
С(SO42-)
мг/кг
отн. к ПДК
мг/кг
отн. к ПДК
мг/кг
отн. к ПДК
№1
0-20
1,572
0,157
19,359
0,149
44,768
0,280
не значителен
20-50
1,819
0,182
7,597
0,058
46,409
0,290
не значителен
№2
0-20
2,656
0,266
18,463
0,142
86,770
0,542
не значителен
20-50
1,698
0,170
30,713
0,236
41,252
0,258
не значителен
№3
0-20
2,438
0,244
16,247
0,125
34,970
0,219
не значителен
20-50
2,459
0,246
21,162
0,163
44,768
0,280
не значителен
№4
0-20
2,246
0,225
14,716
0,113
89,489
0,559
не значителен
20-50
1,645
0,164
20,272
0,156
62,019
0,388
не значителен
№5
0-20
1,736
0,174
22,334
0,172
75,191
0,470
не значителен
20-50
1,562
0,156
3,953
0,030
41,158
0,257
не значителен
№6
0-20
1,675
0,167
4,769
0,037
21,376
0,134
не значителен
20-50
1,672
0,167
2,266
0,017
11,297
0,071
не значителен
№7
0-20
1,460
0,146
5,403
0,042
114,193
0,714
не значителен
20-50
1,945
0,195
7,639
0,059
43,127
0,270
не значителен
№8
0-20
1,601
0,160
4,538
0,035
53,721
0,336
не значителен
20-50
1,457
0,146
3,736
0,029
37,877
0,237
не значителен
№9
0-20
1,610
0,161
4,625
0,036
47,205
0,295
не значителен
20-50
1,595
0,159
8,937
0,069
45,143
0,282
не значителен
фон
1,756
0,176
13,114
0,101
70,738
0,442
не значителен

Примечание: ПДК F-=10 мг/кг,
ПДК NO3-=130 мг/кг,
ПДК SO42-=160 мг/кг.
Из приведенных выше значений можно сделать вывод, что содержание сульфат-, фторид-, нитрат- ионов, в выбранных нами точках отбора проб, считаются не значительными, т. е. не превышают значений ПДК. Это указывает на то, что при рекультивационных работах почва не была загрязнена ионами.
Максимальное значение ионов F- наблюдается в точке №2 (0-20), NO3- - №2 (20-50), SO42- - №7 (0-20), а минимальные значения ионов NO3- и SO42- оказались в точке №6 (20-50), иона F- - №7 (0-20).

Содержание нефтепродуктов, мг/кг
Уровень загрязнения
ПДК
допустимый
1000-2000
низкий
2000-3000
средний
3000-5000
высокий
>5000
очень высокий


Таблица 9.
Содержание нефтепродуктов в пробах почвы и уровень ее загрязнения на территории Национального Парка “Нижняя Кама”.
Номер пробы
Сх, мг/кг

1027,7 ± 256,9

111,6 ± 277,9

894,7 ± 223,7

107,4 ± 26,9

364,6 ± 91,2

638,4 ± 159,6

103,5 ± 25,9

112,8 ± 28,2

102,8 ± 25,7

126,6 ± 31,7

81,3 ± 20,3

122,2 ± 306


Согласно Протоколу КХА почвы № 01/2004 от 01 декабря 2004 г. [28], содержание нефтепродуктов во всех отобранных пробах не превышает величины, установленной в качестве допустимой на территории Республики Татарстан - 1500 мг/кг. В тоже время следует отметить, что в пробах верхнего и нижнего почвенного слоя в точке № 1 измеренное содержание нефтепродуктов (1027,7±256,9 и 111,6±277,9 мг/кг) превышает допустимый предел загрязнения земель нефтью и нефтепродуктами (1000 мг/кг) установленный в Методике определения ущерба ОПС при авариях на магистральных нефтепроводах (утв. Минтопэнерго РФ 1 ноября 1995 г.), и попадают в разряд низких. Полученные данные не возможно соотнести с результатами аналогичных измерений содержания нефтепродуктов в пробах почвы, отобранных 25 августа 2004 г, в результате того, что место отбора проб был изменен. Но пробу №1 можно соотнести с пробами №7 и №8 отобранных в 2004г, что говорит нам о том, что содержание нефтепродуктов уменьшается.
Следует отметить, что согласно нормативам ДОСНП [29], остаточное содержание нефти и продуктов ее трансформации в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ контролируются до глубины 100-200 см, в зависимости от типа почвы. Однако в связи с неглубоким залеганием трубопроводов на данной территории глубина пробоотбора была ограничена.























ВЫВОДЫ


В пробах № 2-8 содержание нефти и продуктов ее трансформации в целом не превышает фоновых значений. В верхних слоях почвенного покрова, в данных точках, содержание нефти значительно меньше чем в нижних, что свидетельствует об отсутствии нефтяного загрязнения верхнего слоя почвенного покрова.
В пробе №1, взятой непосредственно на месте прорыва нефтепровода, содержание нефти гораздо выше чем в пробах №2-8. По сравнению исследованиями с 2004г уровень загрязнения нефтью в этой точке существенно снизился, но все же превышает допустимый предел.
Сопоставление результатов исследований 2004-2005г показало, что содержание нефти на исследуемом участке постепенно уменьшается.
Содержание сульфат-, фторид-, нитрат- ионов, в выбранных нами точках отбора проб, считаются не значительными..
По показателям рН, минерализации, УЭП - основная часть нашей почвы характеризуется как кислая и слабозасоленная.

















ЛИТЕРАТУРА

      Б рагинский О., Шлифер Н. Мировая нефтепереработка: экологическое изменения. М.: А., 2003,-262 с.
      Чупахина Г.Н., Масленников П.В. Адаптация растений к нефтяному стрессу// Экология, 2004. №5 С.330-335.
    Маврин Г.В., Матвеева Е.В. Состояние экологической системы, загрязненной нефтепродуктами в районе НП «Нижняя Кама». Сборник материалов Межвузовской научно-практической конференции, посвященной 25-летию Камского государственного политехнического института. Ч.1. Наб.Челны: Изд-во КамПИ. – 2005. С.153-135
      Григорьев А.А., Экологические уроки прошлого и современности // Экологические последствия технологических аварий – М.: 1991. с 135-155.
      И. Антипов. Льется нефть// Региональная экологическая газета. 2003.№22(100). С2.
      Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. 560 с.
      Золотов Ю.А. Окружающая среда - вызов аналитической химии // Вестн. РАН. 1997. Т. 67, № 11. С. 1040-1041.
      Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию. М.: Высш. шк., 1994. 398 с.
      Богдановский Г.А. Химическая экология. М.: Изд-во МГУ, 1994. 237 с.
      Кузнецов В.В. Химические основы экологического мониторинга// Химия. 1999.
      Нефтяное почвоведение. ИД “Нефть и капитал” //http://www.oilcapital.r /
      Приказ Минприроды РФ и Роскомзема от 22 декабря 1995 г. N 525/67 "Об утверждении Основных положений о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы".
      Брик Н.Н., Сафина С.А. Национальный парк “Нижняя Кама”. Елабуга: НП “Нижняя Кама”, 2003. 176с.
      Межвузовский научный сборник. Изд-во МарГТУ.С.93-94.
      Основы аналитической химии. Кн. 2: Методы химического анализа / Под ред. Ю.А. Золотова. М.: Высш. шк., 1996. 462 с.
      Литературные данные Зубайдуллина А.А.
      Глазовская М.А. Способность ОС к самоочищению// Природа. 1979.№3.
      Исмаилов Н.М. Микробиологическая и ферментативная активность нефтезагрязненных почв // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М., 1988.
      Алехин В.Г., Емцев В.Т., Рогозина Е.А., Фахрутдинов А.И. Биологическая активность и микробиологическая рекультивация почв, загрязненных нефтепродуктами//Биол гические ресурсы и природопользование. Сборник научных трудов. - Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. пед. ин-та, 1998. Вып. 2. - с. 95 – 105.
    Калюжин В.А. Биодеградация нефти //Исследования эколого-географическ х проблем природопользования для обеспечения территориальной организации и устойчивости развития нефтегазовых регионов России: Теория, методы и практика. - Нижэневартовск:НГПИ, ХМРО РАЕН, ИОА СО РАН, 2000. - с. 229 - 230
      Определение степени загрязнения нефтепродуктами торфяно-болотных почв Сургутского полесья. © Ecoanalyses 2002.
      Калюжин В.А.., Коломытцев Е.О. Особенности биодеградации нефти в различных грунтах //Исследования эколого-географическ х проблем природопользования для обеспечения территориальной организации и устойчивости развития нефтегазовых регионов России: Теория, методы и практика. - Нижэневартовск:НГПИ, ХМРО РАЕН, ИОА СО РАН, 2000. - с. 130 – 132.
      ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
      ПНД Ф 16.1:2.2.22-98. Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии.
      С.В. Дворяк, Г.В. Маврин, Е.В. Матвеева. О содержании нефти и продуктов ее трансформации в почвенном покрове природоохранной территории.//Межвузовск й научный сборник. Выпуск 5. Наб. Чены.2004г. С.109-114.
      ГОСТ 26423-85. Охрана природы. Почва. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки.
      Методика определения ущерба ОПС при авариях на магистральных нефтепроводах. Утверждена Минтоэнерго РФ 1 ноября 1995 г.
      Протокол КХА почвы № 01/2004 от 01 декабря 2004 г, КамПИ Центр испытаний НИС.
      Нормативы допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ. Регион: Ханты-Мансийский Автономный Округ. Подзона северо- и среднетаежных почв. Ханты-Мансийск: 2004.


и т.д.................


Скачать работу


Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.