Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области)




Скачать 324.61 Kb.
НазваниеГеоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области)
страница1/3
Дата23.11.2012
Размер324.61 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2   3


На правах рукописи


ЛАТКИН Алексей Юрьевич


ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ КОМПОНЕНТОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА В РЕЗУЛЬТАТЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НЕФТЕПРОДУКТАМИ

(на примере Архангельской области)


Специальность 25.00.36 «Геоэкология»


АВТОРЕФЕРАТ


диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук


Архангельск

2010


Диссертационная работа выполнена в Институте экологических проблем Севера Архангельского научного центра УрО РАН



Научный руководитель:



доктор геолого-минералогических наук, профессор

Шварцман Юрий Григорьевич


Официальные оппоненты:


доктор геолого-минералогических наук, профессор

Хаустов Александр Петрович

кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Заиканов Вячеслав Георгиевич


Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии



Защита состоится «15» октября 2010 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д002.048.01 при Институте геоэкологии РАН им. Сергеева по адресу: 109004, Москва, ул. Николоямская, д. 51.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геоэкологии РАН: 101000, Москва, Уланский пер., д. 13, стр. 2.


Просим Вас принять участие в заседании совета или прислать отзыв (в 2-х экземплярах), заверенный печатью учреждения, на имя ученого секретаря Диссертационного совета по адресу: 101000, Москва, Уланский пер., д. 13, стр. 2, а/я 145, e-mail: dissert@geoenv.ru, факс 623-18-86.


Автореферат разослан «……» …….. 2010 г.


Ученый секретарь

Диссертационного совета Д.002.048.01

кандидат геолого-минералогических наук Батрак Глеб Игоревич


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность исследований

Загрязнение компонентов природной среды: почв, поверхностных и подземных вод нефтепродуктами является одной из основных экологических проблем Архангельской области, включая Ненецкий автономный округ (НАО).

На территории региона добычей, транспортировкой, хранением, отпуском нефти и нефтепродуктов занимаются многочисленные организации, морские и речные порты, воинские части. В Архангельской области размещены многочисленные нефтебазы, базы горючего, склады ГСМ, заправочные пункты, которые в той или иной мере являются потенциальными источниками углеводородного загрязнения природной среды. В НАО в пределах северной части Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции разведано 76 месторождений углеводородов, в том числе 65 нефтяных, 2 газонефтяных, 1 нефтегазовое, 4 нефтегазоконденсатных, 4 газоконденсатных. Ненецкий автономный округ – регион, где доля нефтегазодобычи в промышленности составляет 95%. Рост добычи углеводородного сырья значительно осложнил экологическую ситуацию в регионе. Отличительной особенностью природных условий региона является значительная обводненность территории, наличие многолетнемерзлых пород (ММП), неблагоприятные климатические условия, обширные проявления экзогенных геологических процессов (заболачивание, пучение, термокарст, солифлюкция, морозобойное растрескивание, дефляция и др.). Все это не только способствует быстрому распространению углеводородного загрязнения, но и значительно усложняет и удорожает стоимость проведения рекультивационных мероприятий.

Проведенные в последние годы геоэкологические и инженерно-геологические обследования различных объектов добычи, транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов установили наличие многочисленных зон техногенного углеводородного загрязнения компонентов природной среды в регионе (Леонтьев, 2001, Маськов, 1997, и др.). Основной причиной сложившейся ситуации является износ оборудования, а также несоблюдение установленных нормативных правил и требований. С учетом актуальности проблемы имеются многочисленные исследования, направленные на разработку современных технологий по ликвидации и предупреждению разливов нефти. Однако применительно к природно-климатическим условиям Севера известные технологии часто не позволяют получать положительный результат.

При проведении мероприятий, связанных с ликвидацией последствий нефтяного загрязнения, с восстановлением нарушенных земель, необходимо исходить из главного принципа: не нанести экосистеме больший вред, чем тот который уже был нанесен при загрязнении.

Целью работы является исследование специфики нефтяного загрязнения в компонентах природной среды и ликвидацию его в изученных районах, разработка эффективного способа рекультивации с учетом природно-климатических условий Севера.

Основные задачи исследований

В соответствии с поставленной целью, в работе решались следующие задачи:

- проведение анализа физико-географических условий Архангельской области, оценивалось экологическое состояние региона в отношении загрязнения компонентов природной среды нефтепродуктами;

- изучение свойств жидких углеводородов и их влияния на компоненты природной среды;

- взаимодействие нефтепродуктов с компонентами природной среды в зоне тундровых, лесотундровых, таежных ландшафтов Архангельской области (включая НАО);

- разработать эффективный способ рекультивации нефтезагрязненных земель адаптированного для условий Севера;

- разработать рекомендации по защите, рекультивации нефтезагрязненных земель с учетом особенностей конкретных объектов.

Объект исследований

Компоненты природной среды: почвы, грунты, поверхностные и грунтовые воды, загрязненные нефтепродуктами.

Предмет исследований

Установление влияния очагов загрязнения нефтепродуктами на компоненты природной среды, опробование различных методов выявления и картирования нефтяного загрязнения на обследованных объектах.

Научные положения диссертации, выносимые на защиту

1. По результатам геофизических работ установлено тепловое воздействие загрязненного фильтрата на слабомерзлые породы, с образованием сквозных таликов.

2. Аварийные проливы из резервуаров приводят к образованию техногенных залежей нефтепродуктов в зоне аэрации в виде «линз», имеющих наибольшую мощность в местах поступления нефтепродуктов в природную среду и уменьшающуюся по мере удаления от них.

3. Выделяются три типа загрязнений компонентов природной среды на объектах хранения нефтепродуктов: «поверхностный», «скрытый» и «смешанный».

4. С учетом природно-климатических условий Севера в настоящее время разработан и рекомендован к внедрению способ комплексной рекультивации нефтязагрязненных земель, который позволяет значительно снизить затраты на рекультивацию загрязненных территорий.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В процессе проведения работ, которые носили региональный характер, было установлено, что на абсолютном большинстве производственных объектов в Архангельской области, включая НАО (Ненецкая нефтебаза, нефтебаза Авиаотряда, нефтебаза Хорей-Верской экспедиции, склад ГСМ вертодрома «Угольный», свалка г. Нарьян-Мара и п. Искателей и др.), существуют загрязнения компонентов природной среды, с концентрациями нефтепродуктов превышающих допустимые.

2. В результате проведенных исследований были получены данные о постепенном продвижении загрязненного фильтрата, с городских свалок в сторону водозабора «Озерный» г. Нарьян-Мар и реки Печора в п. Искателей (НАО).

3. Выявлена пространственная динамика распространения углеводородного загрязнения на всех обследованных объектах. Дана оценка загрязнения почв, грунтов и грунтовых вод в соответствии с действующими нормативными документами. Проведено картирование нефтяного загрязнения, в том числе и в районе развития многолетнемерзлых пород (НАО). Построены геолого-экологические разрезы, позволяющие определить мощность и объемы нефтяного загрязнения, выявлены линзы нефтепродуктов, их мощность и направление миграции.

4. Разработан и запатентован комплексный способ рекультивации нефтезагрязненых земель адаптированный для сложных природных условий Севера.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждается применением методов натурных исследований (геофизические работы 46,6 га, свыше 200 геолого-экологических скважин, 400 км инженерно-экологических маршрутов, свыше 1000 отобранных проб почв, грунтов, донных отложений, поверхностных и грунтовых вод), картографирования, использования GIS систем и др; большим объемом обработанного фактического материала, положительным опытом реализации полученных результатов.

Практическая значимость результатов исследований

1. Полученные результаты исследований и основные выводы могут быть использованы в создании и совершенствовании сети геоэкологического мониторинга на территориях, подвергшихся нефтяному загрязнению.

2. Результаты исследований позволяют создавать специальные тематические карты, характеризующие загрязнение углеводородами территории региона.

3. При составлении программ мониторинга компонентов природной среды на объектах добычи, транспортировки и хранения нефти и газа.

4. Полученные результаты использованы при составлении проектов рекультивации на объектах хранения нефтепродуктов и непосредственно при проведении рекультивационных работ.

Исходные материалы и личный вклад автора. Основой диссертации послужили результаты исследований проведенных автором с 2002 по 2008 гг. Работы проводились в рамках темы: «Геоэкологическое состояние природной среды Европейского Севера под влиянием глобальных изменений климата по комплексу материалов наземных и космических съемок (на примере Архангельской области)». Личный вклад автора заключается в руководстве и проведении полевых исследований, сборе, обработке и анализе результатов исследований, составлении графических и картографических материалов, подготовке публикаций.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на Всероссийских международных конференциях с международным участием «Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах России» (Архангельск, 2006), «Северные территории России: проблемы и перспективы развития» (Архангельск, 2008), на международных конференциях «Экология-2007» (Архангельск, 2007), «Экологическое образование и экологическая наука для устойчивого развития» (Архангельск, 2007), на X «Сергеевских чтениях» (Москва, 2008), «Проблемы снижения природных опасностей и рисков» (Москва, 2009), «Геологические опасности» (Архангельск, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе одна работа – в издании входящей в перечень ВАК. Получен патент на изобретение (в соавторстве).

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 6 глав, заключение, список литературы - 143 наименования. Работа изложена на 182 страницах машинописного текста, который иллюстрирован 22 таблицами, 42 рисунками.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору г-м. наук Ю.Г. Шварцману, благодарность доктору г-м. наук А.И. Малову, кандидату т. н. А.В. Конюхову, кандидату г-м. наук М.И. Маськову, сотрудникам ООО «Техноэкология Плюс» за ценные советы и замечания по диссертации.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность исследований, проводимых в рамках диссертационной работы, сформулированы цели и поставлены задачи, изложены защищаемые положения, научная новизна и практическая значимость результатов работы.

В главе 1 охарактеризованы физико-географические условия Архангельской области и НАО, приведены основные сведения о географическом положении области и округа, рельефе, приведены основные сведения о геологическом строении, дана геокриологическая характеристика региона, приведены сведения о климате, растительности, почвах, животном мире.

Архангельская область расположена на севере Европейской части России. Площадь Архангельской области (вместе с Ненецким автономным округом) – 589, 9 тыс. км2 (3,4% территории РФ). К наиболее крупным городам региона относятся Архангельск, Северодвинск, Нарьян-Мар, Котлас, Новодвинск, Коряжма. Рассматриваемая территория характеризуется разнообразными физико-географическими условиями. Рельеф – равнинный, полого-волнистый, имеющий покатость к северу, с абсолютными отметками местности 200-300 м. Коренные породы повсеместно перекрыты четвертичными отложениями, толщина которых доходит до 200 м. По генезису они представлены ледниковыми, флювиогляциальными, озерно-ледниковыми, морскими, аллювиальными, биогенными и др. образованиями (Баринов и др., 2001). Многолетнемерзые породы (ММП) занимают более трети Архангельской области (35%) и приурочены преимущественно к приморской части Кулойско-Мезенской низины. В настоящий момент мерзлота находится в состоянии деградации (Губайдуллин, 2002; Игловский, 2002). Криолитозона НАО включает сплошную и массивно-островную подзоны. Пресные кондиционные воды приурочены к возвышенным частям территории: с абсолютными отметками выше 60-140 м. Мощность зоны пресных вод здесь максимальные: до 200-250 м. Ниже абсолютной отметки – 100 м пресные воды, как правило, не встречаются (Малов, 2001, 2002). На территории Архангельской области и НАО представлены все виды водных объектов: разветвленная речная сеть, озера и болота. Крупнейшие реки региона – Печора и Северная Двина, Мезень, Онега, Пинега. Почти все реки принадлежат бассейнам Белого и Баренцевых морей. Климат характеризуется коротким прохладным летом, продолжительной холодной зимой с устойчивым снежным покровом.

Загрязнение компонентов природной среды нефтепродуктами является одной из основных экологических проблем Архангельской области (Маськов и др., 1997). До середины девяностых годов прошлого столетия каких-либо специальных работ по оценке нефтяного загрязнения природной среды региона не проводилось. Определение содержания нефтепродуктов в компонентах природной среды осуществлялось, в основном, в рамках государственного контроля за деятельностью промышленных предприятий (экологического, санитарного и др.), а существующая информация о загрязнении отдельных компонентов природной среды углеводородами нефтяного ряда зачастую носила узковедомственный характер. Также, редкая информация о загрязнении нефтепродуктами подземных вод региона содержится в информационных бюллетенях территориального центра государственного мониторинга геологической среды, в которых обобщаются сведения о гидрохимическом режиме подземных вод в наблюдательных пунктах опорной государственной сети и на водозаборах.

С 1998 по 2005 г. в рамках областной целевой программы «Оценка хранения нефти и нефтепродуктов, ликвидация очагов загрязнений и мониторинга за их состоянием» и в процессе ее реализации проведены геоэкологические исследования в 19 районах Архангельской области с целью выявления и картирования очагов загрязнения природной среды нефтяными углеводородами. Основной задачей проводившихся исследований являлось картирование очагов загрязнения природной среды, разработка рекомендаций по их ликвидации, а также разработка проектов рекультивации загрязненных земель. Углеводородное загрязнение выявлено почти во всех районах Архангельской области, но наиболее масштабные очаги присутствуют в Приморском, Плесецком, Котласcком районах. Загрязнение реки Северной Двины происходит в Красноборском (п. Черевково), Котласском («Савватий»), Холмогорском (д. Копачево), Приморском районе (г.г. Архангельск, Северодвинск, Новодвинск). Загрязнение реки Мезени происходит в Лешуконском (п. Лешуконский), Мезенском районе (г. Мезень, п. Каменка). Высокие и очень высокие уровни загрязнения подземных вод отмечались в с. Лешуконском - до 94 ПДК, в п. Каменка – до 4 ПДК, п. Савинский – до 4,5 ПДК, п. Оксовский – 3,2 ПДК.

Во 2-й главе проведен обзор физико-химических свойств нефтяных углеводородов (УВ). Природные углеводороды, обладают различной степенью токсического воздействия на компоненты окружающей среды, которое зависит от состава нефти - физических и химических свойств ее составляющих. Нефтяные углеводороды, попадая на поверхность, вступают в физико-химическое, химическое и биогенное взаимодействие с системой порода (почва) - вода – воздух (Гольдберг и др, 1984). Степень токсического воздействия на компоненты ОС зависит от состава нефти, физических и химических свойств ее составляющих (Губайдуллин и др, 2006). В диссертации рассматривалось воздействие УВ на почвы, грунты (зона аэрации), грунтовые и поверхностные воды и атмосферу.

Нефтяные УВ нарушают экологическое состояние почвенных покровов и в целом деформируют структуру биоценозов (Пиковский, 1988). По данным исследований (Пиковский, 1993, Солнцева, 1981 и др.), характер распределения нефтяных компонентов в почвах зависит от ряда факторов; основные из них являются физические и физико-химические свойства конкретных почв, их положение в системе геохимических сопряжений элементарных ландшафтов, количество и состав поступившей нефти, время, прошедшее с момента загрязнения. При попадании нефти, нефтепродуктов на почву происходит постепенная трансформация УВ под влиянием многих факторов. Деградация УВ в почвенном слое носит многоэтапный характер и характеризуется последовательным изменением эколого-геохимических характеристик. Процесс деградации нефти в почвах процесс – длительный и сложный, он может занять до 25 лет (Исмаилов, 1985, Одинцова, 2003 и др).

При проникновении нефти в грунт, происходит ее разделение на отдельные компоненты. В грунтах нефтепродукты могут находиться в четырех основных состояниях: в виде газа, однородной жидкости, эмульсии, водного раствора (Гольдберг и др., 1984). На основе водно-теплового режима можно спрогнозировать нефтеемкость грунтов, то есть, сколько нефтепродуктов впитает тот или иной грунт при разливе на дневную поверхность (Калашников, 2005). Процент задержанных в породе нефтяных веществ увеличивается по мере повышения их вязкости и уменьшается по мере роста содержания воды. Порода, насыщенная водой, практически уже не может поглощать никакие нефтяные вещества. Таким образом, слой проницаемых водоненасыщенных горных пород над уровнем подземных вод является своеобразным защитным экраном (Гольдберг и др, 1984).

Проблемы миграции углеводородов в грунтовых и подземных водах нашли отражения в работах Ф.М. Бочевер, А.Е. Орадовской (1972, 1979), В.М. Гольдберга (1976, 1984), В.А. Мироненко, Петрова (1995), А.В. Расторгуева, П.Н. Куранова (2002). Среди работ зарубежных авторов можно выделить исследования J.C. Parker (1985), L.M. Abriola (1985), A.L. Baer (1987) и др. Загрязнение подземных вод углеводородами нефтяного ряда может быть вызвано сырой и товарной (первично обработанной) нефтью, нефтепродуктами и углеводородными соединениями, содержащимися в промышленных отходах, промывочных жидкостях и др. Наиболее часто загрязнение подземных вод вызывается бензинами и керосинами, а также нефтью. Другие виды нефтепродуктов (мазуты, смазки, масла) являются причиной загрязнения гораздо реже, что, объясняется их большей вязкостью, которая приводит к меньшим утечкам и менее значительному распространению. Использование гидродинамической модели помогает определить время продвижения загрязнённого потока от источника нефтезагрязнения до реки (озера) или водозабора. Нефтепродукты, попадая в поверхностные водоемы и водотоки, оседают на дно, загрязняя донные осадки, что приводит к специфическому составу донных отложений. Данный процесс проходит особенно быстро при попадании в поверхностные водоемы тяжелой нефти и ее фракций. В этом случае накопленные загрязнители в донных отложениях сохраняются длительное время. Подобные донные отложения также, становятся источниками вторичного загрязнения водных масс (Кесельман и др., 1981, Солнцева, 1998).

В районах нефтедобычи, наиболее опасными и вредными веществами воздушной среды, загрязняющими атмосферу, являются предельные углеводороды (ВВ), попутный газ, оксид углерода (СО), диоксид углерода (СО2), сероводород (Н2S), меркаптаны (RSH), диоксид серы (SO2), оксид и диоксид азота (NO и NO2), бенз(а)пирен (С20Н12) (Кирпатовский, 1986, Литвинов и др, 1986, и др.).

  1   2   3

Похожие:

Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области) iconВлияние конвективного теплового потока земли на лесные экосистемы европейского севера россии (на примере архангельской области)
На лесные экосистемы европейского севера россии (на примере архангельской области)
Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области) iconНовые недорогие эффективные гидрофобные сорбенты для очистки сточных и льяльных вод от органических загрязнений
Елей окружающей среды являются органические примеси, в том числе нефтепродукты. Ни один другой загрязнитель, как бы опасен он ни...
Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области) iconЛекция №7 «Формы загрязнения природной среды. Загрязнители атмосферы, гидросферы, литосферы. Источники загрязнения. Последствия загрязнений»
Ознакомиться с формами загрязнения природной среды. Рассмотреть основные источники загрязнения
Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области) iconПостановление от 24 августа 2010 г. N 237-пп об утверждении долгосрочной целевой программы архангельской области "доступная среда на 2011 2015 годы"
В соответствии с постановлением администрации Архангельской области от 26 ноября 2007 года n 185-па "О порядке разработки и реализации...
Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области) iconУрок географии «Природные ресурсы и промышленность Европейского Севера»
Цель урока: Выявить особенности экономико-географического положения Европейского Севера, природных предпосылок для хозяйственной...
Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области) iconГеохимические барьеры и защита окружающей среды
Концентрации отдельных химических элементов в пределах таких аномалий превышают значения безопасные для жизни и здоровья людей, нормального...
Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области) iconЛекция информационных ресурсов по топонимии Европейского Севера России
Европейского Севера России, которая представлена в виде тематического Web-сайта с интегрированными базами данных и программами их...
Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области) iconМетодические рекомендации Москва
Состояние здоровья в связи с состояним окружающнй природной среды и условиями проживания населения
Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области) iconКачество природной среды и состояние природных ресурсов
Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха осуществлялись в 251 городе
Геоэкологическое состояние компонентов природной среды европейского севера в результате загрязнений нефтепродуктами (на примере Архангельской области) iconМетодические рекомендации для проведения учета отдельных видов диких животных
...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница