к / Документ Microsoft Word

Добыча нефти и нефтепродуктов, их переработка и транспортировка тяжело сказываются на состоянии и плодородии почвенного покрова Земли. В ходе эксплуатации нефтяных месторождений в почвы поступает определенное количество нефти и нефтепродуктов. Но наибольшие масштабы нефтяного загрязнения связаны с авариями на нефтепроводах и разливами нефти при нарушении технологии эксплуатации скважин; при старении нефтяного оборудования.

Актуальность темы курсовой работы – в районах добычи углеводородного сырья происходит загрязнение почвенного покрова, что ведет за собой резкое ухудшение структуры почв.

Предмет исследования – изменения почвенного покрова в районах нефтегазодобычи.

Объект исследования – почвенный покров Тюменской области.

Цель курсовой работы – изучить влияние разработки месторождений углеводородного сырья на почву.

Задачи:

1. Ознакомиться с понятием «Мониторинг как метод проведения экологического анализа»;

2. Изучить основные методы проведения мониторинга;

3. Ознакомиться с классификацией почв Тюменской области;

4. Рассмотреть изменение почв в нефтегазодобывающих районах;

Monitoring (англ.) в переводе обозначает слежение. «Мониторинг – это система наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды».

И. П. Герасимов быть выделено три уровня мониторинга:

• биологический (санитарно-гигиенический);

• геоэкологический (геосистемный);

• биосферный (глобальный).

Первый уровень обеспечивает наблюдение за окружающей средой с точки зрения влияния на здоровье человека. Сюда входят: качество атмосферного воздуха, воды, пищи и т. д.

Наблюдения второго уровня дают представление о состоянии целостных образований – природных и техногенных геосистем.

Третий уровень позволяет установить глобальные или фоновые показатели состояния природных сред и биоты для всей планеты в целом.

Для получения информации о состоянии окружающей среды (атмосферного воздуха, вод, почв, биоты) необходимо располагать методами наблюдения

Выделяют следующие методы наблюдения:

1. Химические методы.

Это весовой и метод титрования. Весовой метод основан на взвешивании осадка исследуемого компонента с последующим отделением его от раствора. Титрование предусматривает взаимодействие исследуемого компонента с реактивом

2 .Электрохимические методы. К ним относятся: кондуктометрический, кулонометрический, полярографический, потенциометрический.

Кондуктометрический метод основан на измерении электропроводности анализируемых растворов.

Кулонометрический метод основан на определении количества электричества, необходимого для осуществления электрохимического процесса.

Потенциометрический метод основан на измерении потенциала электрода, погруженного в анализируемый раствор, меняющегося в результате химической реакции.

3. Оптические методы. К ним относятся: фотометрический, спектрофотометрический, люминесцентный и спектральный анализ

Фотометрический метод основан на проведении соответствующей химической реакции, окрашивающей раствор в определенный цвет, и по интенсивности окраски судят о концентрации того или иного вещества.

Спектрофотометрический метод основан на определении оптимальной длины волны исследуемого компонента. Этими методами определяют биогенные элементы, тяжелые металлы, фенолы, нефтепродукты, цианиды, фториды и т.д.

Люминесцентный метод основан на способности вещества определенной структуры светиться в период возбуждения частицами света

5. Хроматографические методы

Хроматографическая система состоит из сорбента, через который пропускается сложная по составу жидкость

6. Дистанционные методы производят измерение характеристик собственного и отраженного излучения поверхности Земли и атмосферы

Почва – самостоятельное естественно-историческое органо-минеральное тело природы, обладающее плодородием и возникшее в результате воздействия живых и мертвых организмов и природных вод на поверхностные горизонты горных пород в

Почвенный покров Тюменской области имеет две особенности – зональность почв на дренированных водоразделах и широкую изменчивость в пределах одной и той же зоны в связи с рельефом, пестротой почвообразующих пород, условиями увлажнения и засоления грунтов. Почвенный покров зависит от местоположения и физико-географических процессов.

В нефти установлено более 450 индивидуальных соединений, основными из которых являются углеводороды, составляющие 90 – 95 % массы нефти. Число углеродных атомов в молекулах колеблется от 1 до 60. Элементный состав нефти характеризуется следующими данными: углерод – 8485 %; водород – 1214 %; кислород – 0,10,3 %; азот – 0,021,7 %; сера – 0,015,5 %

Важными характеристиками углеводородного сырья является содержание серы, температура застывания масляной фракции и содержание парафинов. По этим признакам выделяют нефти:

• малосернистые (до 0,5 об. % серы), сернистые (0,512,0 об. % серы) и высокосернистые (более 2,0 об. % серы);

• застывающие при температуре – 16 С и ниже; при – 15 С- +20 С; выше 20 С;

• малопарафинистые (не более 1.5 об. % парафиновых углеводородов), парафинистые (1, 51 – 6 об. % парафиновых углеводородов) и высокопарафинистые (более 6 об. % парафиновых углеводородов) (Хаустов А. П., Редина М. М. Охрана окружающей среды при добычи нефти. 2006).

В состав нефти входят следующие группы углеводородов:

Алканы или парафины (15-55% масс. в нефти).

Содержание твердых метановых углеводородов (парафинов) в нефти – важная характеристика при изучении нефтяных разливов на почвах. Твердые парафины не токсичны для живых организмов, но в условиях земной поверхности они переходят в твердое состояние, лишая нефть подвижности вследствие высоких температур застывания (+18C и выше) и растворимости в нефти (при +40C). Твердые парафины тяжело разрушается, с трудом окисляется на воздухе, препятствуя свободному влагообмену и дыханию, «запечатывая» поры почвенного покрова, что приводит к деградации биоценоза.

Циклоалканы (30-55% масс.) .) – нафтеновые углеводороды; входят в состав углеводородного сырья, присутствуют во всех нефтяных фракциях.

Ароматические углеводороды (арены) (5-55% масс.) – Это наиболее токсичные компоненты углеводородного сырья: при концентрации 1% в воде они убивают все водные низшие растения. При содержании 38% ароматических углеводородов угнетается рост высших растений.

Асфальтены и смолы (2-15%) В случае если нефть просачивается сверху, её смолисто-асфальтеновые компоненты сорбируются в верхнем, гумусовом горизонте, прочно цементируя его. В результате уменьшается поровое пространство почв. Смолисто-асфальтеновые компоненты гидрофобны, обволакивая корни растений, они ухудшают поступление влаги к ним.

Легкая фракция нефти включает низкомолекулярные метановые, нафтеновые и ароматические углеводороды. Метановые углеводороды легкой фракции, присутствующие в загрязненных почвах, водной и воздушной средах, оказывают наркотическое и токсическое воздействие на живые организмы. Легкая фракция способна оказывать сильное токсическое действие на микробные сообщества и почвенных животных. Она перемещается по почвенному профилю и водоносному горизонту, увеличивая ореол первоначального загрязнения.

Изменения природной среды связаны с работой тяжелой техники, вызывающей нарушение рельефа и растительности, разрушение и погребение почв.

В ходе эксплуатации нефтяных месторождений в почвы поступает определенное количество нефти и нефтепродуктов. Но наибольшие масштабы нефтяного загрязнения связаны с авариями на нефтепроводах и разливами нефти при нарушении технологии эксплуатации скважин; при старении нефтяного оборудования.

Наиболее глубоко нефть и нефтепродукты продвигаются в почвах и грунтах легкого гранулометрического состава, где фиксированная глубина проникновения нефти составляет 8,5 м.

В почвах таежно-лесной зоны миграция нефти связана с сочетанием геохимических барьеров. В иллювиально-гумусовох подзолах отмечается два максимума накопления нефти: в органогенном и иллювиальной горизонтах. В трансаккумулятивных ландшафтах наблюдается вторичное накопление нефти, её содержание на пять – шесть порядков превышает таковое а элювиальных ландшафтах.

В лесостепных районах вертикальная миграция нефти проходит в толще мощного 120 см слоя аккумулятивно-гумусового горизонта чернозема, в котором ассимилируется техногенный поток. Такое распределение нефти оказывает негативное влияние на данные почвы, однако сохраняет незагрязненными другие компоненты ландшафта.

Нефть и нефтепродукты, поступающие в почву, оказывают многостороннее воздействие на их свойства. Ученые отмечают изменения воздушного и водного режима почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами:

• Потеря способности почв впитываться и удерживать влагу вследствие образования на поверхности почвенных частиц нефтяной пленки и уменьшение водопроницаемости, влагоемкости по сравнению с фоновыми почвами, а также уменьшение влажности верхнего горизонта нефтезагрязненных почв и увеличение влажености подповерхностных горизонтов почв;

• Изменение воздушного режима почв вследствие вытеснения воздуха нефтью и уменьшения пор аэрации;

• Ухудшение структуры почв в результате склеивания механических частиц и образование крупных агрегатов.

Отмечаются также изменения морфологических свойств почв:

• Резкая фрагментарность изменений морфологических признаков почв из-за неравномерности распределения нефти и нефтепродуктов в профиле почвы;

• Высокая ожелезненность почвенного профиля, выражающаяся в увеличении содержания железистых новообразований по сравнению с фоновыми территориями;

• Заметное увеличение числа плотных новообразований органо-минеральной природы. Количество их в элювиальных горизонтахзагрязненных почв составляет 14-20 на 1 см, при 4-6 незагрязненных аналогах;

• Характерный рисунок натечных образований, связанный с усилением суспензионного переноса и микротурбациями почвенного материала.

Отмечаются изменения физико-химических и химических свойст нефтезагрязненных почв:

• Изменение окислительно-восстановительных условий, связанное с нарушением аэрации и возникновением анаэробных условий;

• Подщелачивание почвенного раствора и увеличение pH среды. Наблюдается уменьшение емкости поглощения;

• Значительное увеличение содержания органического углерода в почвах, что связано с поступлением углерода нефти. Изменяются показатели гумусного состояния почв. В нефтезагрязненных почвах происходит некоторое уменьшение содержания гуминовых кислот, увеличение негидролизуемого вещества. В составе органического вещества уменьшается доля растворимых фракций.

Активно функционирующие в почве сапротрофные микроорганизмы отвечают на действие возрастающих доз нефти четырехступенчатой адаптационной реакцией.

• На начальных этапах загрязнения, в интервале концентрации нефти, соответствующих зоне гомеостаза (до 1мл/кг), наблюдается увеличение численности микроорганизмов. Нефть выступает как биологический стимулятор.

• В зоне стресса, при более высоких дозах нефти (1-50мл/кг) наблюдается перераспределение доминантного состава активно функционирующего микробного сообщества. Происходит стимуляция активности и увеличение численности углеводородокисляющих организмов.

• В зоне резистентности, при содержании нефти в почве активными остаются лишь высокоустойчивые организмы.

Эти сведения о распределении нефтяных тел в почвенном профиле позволяют оценить почвенный покров нефтезагрязненных территорий с точки зрении принадлежности почв к разным классификационным группам. В почвах и грунтах с маломощным профилем нефтяные битуминозные тела «заполняют» почти весь почвенный профиль и нарушают свойства исходных горизонтов. Аналогичная ситуация возможна в почвах с более сложным и развитым профилем в условиях сильного загрязнения (повторные разливы нефти при авариях). Такие почвы относятся к битуминозным хемоземам. Насыщение или пропитка почвенной толщи легкими фракциями нефти определяет отнесение почвы к хемоземам, являющимся аналогами городских интруземов.

Нахождение нефтяных тел в отдельных горизонтах – на геохимических барьерах – служит основанием для определения почв как хемо - почв. В почвах гумидных районов нефтяные тела стимулируют развитие глеевых процессов.