Защита довкілля розливів нефтепродуктов

СПІЛЬНІ ДАНІ Про ВИДОБУТКУ ПОЛЕЗНАЫХ.

ИСКОПАЕМЫХ.

Добыча з корисними копалинами, їх переробка та транспортування важко позначаються стані перебуває й родючості грунтового покрову Землі. Загальновідомо, що склалися гарні грунту — це рясне родючість. Але грунту на планеті грають В. Гвоздицький і іншу, менш відому, але з менш значної ролі. У почвенном покрові Землі та її гумусовой оболонці зосереджена основна частка живого речовини суші та його биогенной енергії. Звідси екологічна система «грунт — організми «виявляється однією з найголовніших механізмів формування всієї біосфери, її стабільності та продуктивності загалом. (У. Ф. Барабанов 1992). Ми звикли насолоджуватися думкою про безміру наших просторів. Справді країна в нас величезна ! Її територія 2227, 6 млн. га. Але найважливіші сільськогосподарські угіддя — ріллі, сіножаті, пасовища — цих теренах займають приблизно лише один чверть, а через три чверті припадати на тундру, тайгу, пустелі. Перетворити в родючі землі справа немислиме. А у тому, що щорічно втрачає близько 50 — 70 тис. км2 земельних ресурсів (Ю. І. Скурлатов, Р. Р. Дука 1994). Куди ж діваються наші грунту? Наприклад, в 1986 року у надрах нашої планети витягли 250 млн. т залізної руди, 615 млн. тонн нафти, 751 млн. т вугілля, мільйони мінеральних добрив і руд кольорових металів. Та заодно попутно внаслідок гірських робіт витягнуто і відправлено скинули б у відвали більш як вісім млрд. т різних гірських порід. Якщо цього розсипати шаром до одного метр, він покриє усю площу, зайняту нині Аджарією. І це «результат» лише роки роботи видобувної промисловості. (У. Ф Барабанов. 1989) Охопити сув’язь проблем, що з забрудненням ґрунтових біоценозів, завдання дуже й різноманітна. У грунті, населеній міріадами організмів, — від бактерій до ссавців, включно, — процеси обміну настільки різноманітні і складні, що ми тільки наближаємося їх розумінню. У зв’язку з цим, автора цього реферату видається дуже актуальною й насущної проблема забруднення грунтів нафтою та нафтопродуктами. Відомо, що енергетична програма Росії тривалу перспективу передбачає збільшення видобутку «нафти», але це, своєю чергою, веде до розширенню мережі трубопроводів, зростає кількість перевезень нафти і нафтопродуктів. Отже, неможливо цілковито виключити ймовірність нових аварій, розливів нафти і нафтопродуктів. У той самий час нормативи контролю природокористування стають з кожним роком усе жорсткіше, відповідно зростають розміри штрафів. Як вважає автор даного реферату, лише науково — дослідження може допомогти у вирішенні настільки складною і багатопланової завдання, як забруднення грунтів нафтою та нафтопродуктами. Запропонований реферат розглядає найважливіші роботи, які проводяться у зазначеному напрямі. А, щоб розглядати будь-яку екологічну проблему, необхідно передусім знати «учасників «цієї проблеми. У нашому випадку «учасниками «цієї проблеми є: нафта та природний грунт. Давайте розглянемо їх уважніше з погляду їх взаємодії. Вопрос№ 2.

НАФТА Й ЇЇ СОСТАВ.

ОСНОВНІ ЧИННИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ.

Нефть — це рідкий природний розчин, що з значної частини вуглеводнів (УВ) різноманітного будівлі та високомолекулярних смолистоасфальтеновых речовин. У ньому розчинене певна кількість води, солей, мікроелементів. Головні елементи: З — 83−87%, М — 12−14%, N, P. S, O — 1−2%, рідше 3−6% з допомогою P. S. Десяті і соті частки відсотка нафти становлять численні мікроелементи. Як эколого-геохимических характеристик основного складу нафти прийнято [Ю.І. Пиковский, 1988] зміст легкої фракції (початок кипіння 2000С), метанових УВ (включаючи тверді парафины), циклічних УВ, смол, асфальтенов і сірчистих сполук. Легка фракція нафти Включає низькомолекулярні метанові (алканы), нафтеновые (циклопарафиновые) і ароматні УВ — найбільш рухлива частина нафти. Більша частина легкої фракції становлять метанові УВ (алканы з С5-С11 — пентан, гексан …). Метанові УВ, перебувають у грунтах, водної чи повітряної середовищах, надають наркотичне і токсично впливає на живі організми. Особливо швидко діють нормальні алканы з короткою вуглеводневої ланцюгом. Вони краще розчиняються у воді, легко пробираються у клітини організмів через мембрани, дезорганізовують цитоплазменные мембрани організму. Більшістю мікроорганізмів нормальні алканы, містять в ланцюжку менш 9 атомів З, не асимілюються, хоч і може бути окислені. У результаті летючості і високої розчинності низькомолекулярних алканов їх дію звичайно буває тривалим. У солоною воді нормальні алканы з короткими ланцюгами розчиняються краще організувати і, отже, більш отруйні. Чимало дослідників [У. П. Середина 1984, М. А. Глазовская 1980] відзначають сильне токсично впливає легкої фракції на мікробні спільноти і ґрунтових тварин. Легка фракція мігрує по почвенному профілю і водоносным обріям, значно розширюючи ареал первинного забруднення. З зменшенням змісту легкої фракції токсичність нафти знижується, але зростає токсичність ароматичних сполук, відносне зміст яких виростає. Шляхом випаровування з грунту видаляється від 20 до 40% легких фракцій [McGill, 1977]. МетановыеУВ У нефтях, багатих легкої фракцією, істотну роль грають більш високомолекулярні метанові УВ (С12-С27), які з нормальних алканов і изоалканов у відсотковому співвідношенні 3:1. Метанові УВ з температурою кипіння вище 2000С практично нерозчинні у питній воді. Їх токсичність виражена набагато слабше, ніж в УВ з більш низкомолекулярной структурою. Зміст твердих метанових УВ (парафінів) не в нафті - важлива характеристика щодо нафтових розливів на грунтах. Парафины не токсичні для живих організмів й за умов земної поверхні переходить до тверде стан, позбавляючи нафту рухливості. Алканы асимілюються багатьма мікроорганізмами (дріжджі, гриби, бактерії). Легкі нафтопродукти типу дизельного палива за початкової концентрації у грунті 0,5% за 1,5 місяці деградують на 10−80% від вихідного кількості залежно від змісту летючих УВ. Повніша деградація відбувається за рН 7,4 (64,3−90%), у кислому середовищі (рН 4,5) деградують лише до 18,8% [Ю. І. Пиковский 1988]. Твердий парафін дуже важко руйнується, ніяк не окислюється надворі. Він надовго може «запечатати» все пори грунтового покрову, позбавивши грунт можливості вільного влагообмена й дихання. Це першу чергу, призводить до деградації біоценозу. Циклічні УВ Проти них нафти ставляться нафтеновые і ароматні УВ. Нафтеновые УВ сягають від 35 до 60% Про токсичності нафтенов відомостей майже є. Разом про те є даних про нафтенах як і справу стимулюючих в-вах при дії на живої організм.(лікувальна нафту Нафталанского мест-я в Азербайджане).Биологически активним чинником цієї нафти служать поліциклічні нафтеновые структури. Основні продукти окислення нафтеновых УВкислоти і оксикислоты. До ароматичним УВ (аренам) ставляться як власне ароматні структури — шести членные кільця з радикалівСП-, і «гібридні» структури, які з ароматичних і нафтеновых кілець. Зміст в нафти ароматичних УВ від 5 до 15%, найчастіше від 20 до 40%. Основна маса ароматичних структур становлять моноядерные УВ — гомологи бензолу. Поліциклічні ароматні УВ (ПАУ) з цими двома і більше ароматичними кільцями зберігають у нафти від 1 до запланованих 4%. Серед голоядерных ПАУ велике увагу зазвичай приділяється 3,4-бензпирену як найпоширенішому представнику канцерогенних речовин. Ароматичні УВ — найтоксичніші компоненти нафти. У концентрації всього 1% у питній воді вони вбивають все водні рослини. Нафта що містить від 30 до 40% ароматичних УВ значно пригнічує зростання вищих рослин. Моноядерные УВ — бензол та її гомологи надають понад швидке токсичне вплив на організми ніж ПАУ оскільки ПАУ повільніше проникають через мембрани клітин. Проте, загалом, ПАУ діє понад тривалий час, будучи хронічними токсикантами. Ароматичні УВ важко піддаються руйнації. Експериментально показано, головним чинником деградації ПАУ у довкіллі, особливо у води та повітрі, є фотоліз, ініційований ультрафіолетовим випромінюванням. А.І. Шилина]. У грунті той процес може відбуватися лише на його поверхні. Смоли і асфальтены Смоли і асфальтены — це високомолекулярні неуглеводородные компоненти нафти. Смоли — грузлі мазеподобные в-ва, асфальтены — тверді, нерозчинні в низькомолекулярних УВ. За змістом смол і асфальтенов нафти поділяються на: малосмолистые (від 1 — 2 до 10% смол і асфальтенов) смолисті (10 — 20%) высокосмолистые (23 — 40%) Смоли і асфальтены містять основну частину мікроелементів нафти, у цьому числі майже всі метали. Серед нетоксичних і малотоксичных металів можна виділити: Si, Fe, Al, Mn, Ca, Mg, P. Інші мікроелементи: V, Ni, Co, Pb, Cu, U, As, Hg, Mo, у разі підвищених концентрацій можуть надавати токсичне вплив на біоценоз. Шкідливе екологічне вплив смолисто — асфальтеновых компонентів на грунтові екосистеми не у хімічній токсичності, а значному зміні водно — фізичних св — в грунтів. Якщо нафту просочується згори, її смолисто — асфальтеновые компоненти сорбируются в основному верхньому, гумусовом обрії іноді міцно цементуючи його. При цьому зменшується поровое простір грунтів. Смолисто — асфальтеновые компоненти гидрофобны. Сповиваючи коріння рослин, вони різко погіршують надходження до них вологи у результаті рослини гинуть. Ці вва малодоступні мікроорганізмам, процес їх метаболізму до лиця повільно, іноді десятки років. У цілому нині при окислительной деградації нафти на грунтах, незалежно від цього, відбувається механічне вимивання забруднюючих в — в чи ні, йде накопичення смолисто — асфальтеновых в — в. Руйнування винесення компонентів УВ фракції відбуваються набагато швидше. За ті 400 млн. Років, що таке життя Землі вийшла суходіл, з поверхнею нашої планети сталися великі зміни: кам’янисті і глинисто-песчаные пустелі вкрилися тонкої оболонкою довкілля наземних тварин і звинувачують рослин. Визначальну роль формуванні цьому живому оболонки Землі зіграли фотосинтезирующие рослини. У результаті своєї діяльності поверхневий пласт Землі збагатився органічними речовинами, наситився безліччю гетеротрофных мікроорганізмів, сформувалися грунтові екосистеми, дають їжу тваринам. І саме служать основними джерелами їжі й у людини. Вопрос№ 3.

ПОЧВА.

Таким чином грунт — це з'єднувальної ланки між атмосферою, гидросферой, літосферою і живими організмами і відіграє значної ролі у процесах обміну речовинами і енергією між компонентами біосфери. Грунт — це осередок життя, середовище проживання багатьох живих організмів. «Подих» грунту істотно змінює склад приземного шару атмосфери. Ґрунтова волога, формуючись з атмосферних опадів, визначає хімічний склад грунтових, річкових, озерних й у значною мірою морських вод. У грунті постійно зростає і одночасно протікають хімічні, фізичні і біологічних процесів. Важливу роль відіграють процеси ферментативного і каталітичного окислення, поновлення і гідролізу. У результаті грунт збагачується необхідними неорганічними і органічними речовинами, відбувається хімічний круговорот речовин — сутність розвитку грунту, її родючості. Під родючістю розуміють властивість грунту задовольняти потреби рослин в елементах харчування і воді, постачати кореневі системи необхідним кількістю повітря і теплоти, забезпечуючи цим нормальну життєдіяльність рослин. Важливе значення реалізації ґрунтових процесів має структура грунту. Будь-яку грунт, можна розглядати, як гетерогенную, многофазную систему, що складається з твердої (мінеральний «скелет», органічний і біологічний компоненти), рідкої (грунтовий розчин) і газоподібної (грунтовий повітря) фаз. Грунт є биоминеральную (биокосную) динамічну систему, розташовану за матеріальному і енергетичному взаємодії із зовнішнього середовищем і лише частково замкнуту через біологічний круговорот речовин. Мінеральний склад грунтів складається у основному з кварцу (SiO2) і алюмосиликатов (SiO2. Al2O3. H2O) у різних співвідношеннях. Тверда фаза грунтів і почвообразующих порід складається з разномерных частинок (педов) — механічних елементів. Відносне вміст у грунті таких елементів визначає її гранулометрический склад. Залежно від розмірів частинок розрізняють піщані, суглинистые і глинисті грунту. Від механічного складу грунтів і почвообразующих порід у значною мірою залежить інтенсивність багатьох ґрунтових процесів, що з перетвореннями, перенесенням та подальшим накопиченням у грунті органічних і мінеральних сполук. Органічний компонент грунтів представлений гумусовыми речовинами, службовцями джерелами харчування для ґрунтових мікроорганізмів і структураторами грунтів. Гумусообразование відбувається внаслідок перетворення органічних залишків, що у грунт після відмирання рослин. Біологічна складова ґрунтових екосистем представлена зеленими рослинами, мікроорганізмами і тваринами. При вплив організмів на грунт у процесі їх життєдіяльності здійснюються найважливіші ланки почвообразования — синтез і руйнування органічного речовини, виборче концентрування біологічно важливих мікроелементів, руйнація і новоутворення мінералів і акумуляції речовин. Основна почвообразующая роль належить лісової рослинності. Її біомаси лежить на поверхні суші становить 1011 — 1012 т. Залишки рослинності надходять на поверхню грунту переважно у вигляді осаду. На місці з біомаси почвообразующих зелених рослин — трав’яниста рослинність (1010 — 1011 т). У цьому біомаса коренів зазвичай перевищує біомасу наземної частини трав’янистою рослинності. У формуванні родючості грунтів належить грунтовим мікроорганізмам. Тут живуть велику кількість бактерії, мікроскопічні гриби і водорості. Загальна кількість мікроорганізмів у грунті обчислюється мільярдами один грн. Мікрофлора грунту за обсягом становить близько 0,1% її обсягу, 7 — 10 т на 1 га чи сухому вазі майже двом т живого речовини на один гектар. Особливо значної ролі в почвенном круговерті речовин грають бактерії. Гетеротрофные бактерії розкладають органічні залишки до простих мінеральних сполук. Афтотрофные бактерії ведуть у грунті процеси окислення мінеральних сполук — продуктів життєдіяльності гетеротрофов. Широко поширені у ґрунтах серобактерии окисляют Н2S, P. S, і тиосоединения до Н2SO4 (процес сульфофикации). За участі железоокисляющих бактерій, найпоширеніших в заболочених грунтах, відбувається окислювання солей Fe (II). У грунті міститься багато бактерій — азотфиксаторов: вільно які і клубеньковых. На відмираючих органічних залишках живуть сапрофитные гетеротрофные бактерії і гриби. Мікроскопічні гриби (цвілеподібні, актиномицеты) в аеробних умовах можуть розкладати клітковину, лигнин та інші стійкі органічні сполуки, беруть участь у мінералізації гумусу. Їх гифы досягають тисяч метрів на 1 р грунту. Поруч із бактеріями і грибами у грунті є велика кількість водоростей, переважно у поверхневому прошарку й на рослинах. Родючість грунту визначається вмістом у ній гумусовых речовин. Ці речовини хімічно і микробиологически стійкі. Вони є проміжними продуктами у процесі утворення вугілля. Стиглі гумусовые грунтові горизонти формуються сотнями років, а мінеральні - за тисячі й мільйони. Втрати грунтового покрову в усьому світі великі. Загальна площа грунтів, зруйнованих за історію людства, досягла 20 млн. км2, що значно перевищує площа всій орній землі, яка у час. У результаті забудови, виробництва гірських робіт, опустынивания і засолення грунтів світове сільському господарстві щорічно втрачає близько 50 — 70 тис. км2 (Ю. І. Скурлатов 1994). Отже, після стислого знайомства з «учасниками «цієї екологічної проблеми, можна перейти безпосередньо до вивчення взаємодії між грунтом і нафтою, які, хоч як це парадоксально звучить, зовсім не від є «сусідами «, але які є такими внаслідок «господарської «діяльності. Вопрос№ 4.

ПРИРОДНА ТРАНСФОРМАЦІЯ НАФТИ У ПОЧВЕ.

Исследование трансформації нафти, що влучила у грунт внаслідок розливів чи витоків у місцях зберігання або транспортування, необхідне розуміння механізмів самоочищення і відновлення грунтів, порушених техногенезом. Знання стадій трансформації нафти дозволить визначити давність забруднення і продовжити терміни відновлення грунтів, збільшити ефективність контролю над забрудненням середовища нафтою та нафтопродуктами. Окислювання окремих класів УВ, входять до складу нафти, зокрема микробиологическое окислювання, вивчається нині досить докладно, є досить багато робіт у цих питанням (М. М. Исмаилов 1985, Ф. Х. Хазиев 1981, М. А. Глазовская 1979 та інших.). Автори виділяють такі найбільш загальні етапи трансформації нафти: Фізико-хімічне і лише частково микробиологическое руйнація алифатических УВ. Микробиологическое руйнація низькомолекулярних структур різних класів, новоутворення смолистих речовин. Трансформація високомолекулярних сполук — смол, асфальтенов, полициклических УВ. Відповідно до етапами біодеградації відбувається регенерація біоценозів. Процеси йдуть різними темпами різними ярусах екосистем. Значно повільніше, ніж мікрофлора і рослинний покрив, формується сапрофитный комплекс тварин. Цілковитою оборотності процесу, зазвичай, не спостерігається. Найбільш сильна спалах мікробіологічної активності посідає другий етап біодеградації нафти. При про подальше зниження чисельності всіх груп мікроорганізмів до контрольних значень, чисельність углеводородокисляющих організмів на багато років залишається аномально високої проти контролем. Ю.І. Пиковский (1988) зазначає, що з нафтовому забруднення взаємодіють три екологічних чинника: а) складність, унікальна полікомпонентність складу нафти, що у стані постійного зміни; б) складність, гетерогенність складу і структури будь-який екосистеми, що у процесі сталого розвитку та; в) розмаїття та мінливість зовнішніх чинників, під упливом перебуває екосистема: температура, тиск, вологість, стан атмосфери, гідросфери та інших. Виходячи з цього, оцінювати наслідки нафтового забруднення необхідно з урахуванням конкретного поєднання цих груп чинників. Розглядаючи загальні закономірності трансформації нафти на грунті, Ю.І. Пиковский (1988) зазначає, що нафта — це високоорганізована субстанція, що складається з безлічі різних компонентів. Вона деградує у грунті дуже повільно, процеси окислення одних структур ингибируются іншими структурами, трансформація окремих сполук рухається шляхом придбання форм, трудноокисляемых надалі. На земної поверхні нафту перебувають у інший обстановці - в аэрируемой середовищі. Основний механізм окислення УВ різних класів в аеробного середовищі наступний: впровадження кисню в молекулу, заміна зв’язку з малої енергією розриву (З, С-Н) зв’язками з досить енергії, отже, процес протікає спонтанно. Головний абиотический чинник трансформації - ультрафіолетове випромінювання. Фотохімічні процеси можуть розкладати навіть найбільш стійкі поліциклічні УВ протягом кількох годин. Кінцеві продукти метаболізму нафти на грунті такі: Вуглекислота, яка може зв’язуватися в карбонаты, і вода. Кисневі сполуки (спирти, кислоти, альдегіди, кетоны), які частково входить у грунтовий гумус, частково розчиняються у воді й видаляються з грунтового профілю. Тверді нерозчинні продукти метаболізму — результат подальшого ущільнення високомолекулярних продуктів чи зв’язування в органомінеральні комплекси. Тверді кірочки высокоминеральных компонентів нафти поверхні грунту (кіри). Разом про те вивченню трансформації всієї системи сполук, які входять у склад нафти, на природних моделях приділялося ще замало уваги. М. А Глазовская., Ю. І Пиковский. (1985) відзначають, що метою вивчення забруднень природного довкілля є найшвидший повернення непридатних для використання в сільськогосподарське виробництво, відновлення початкової продуктивності чи рекреаційних якостей. Швидкість розкладання нафти даним різних авторів різниться до п’яти і більше разів, відновлення початкової продуктивності земель за активної рекультивації відбувався за одних випадках протягом року, за іншими розтягувалося від кількох основних років до 12 і більше. Так, А. А Оборін., І. Р Калочникова., Т. А Масливец. (1988), вивчаючи процеси самоочищення нефтезагрязненных грунтів Предуралья та Західній Сибіру з прикладу експериментальних пробних майданчиків, виділили такі етапи деградації нафти на грунті: I етап (перші 1−1,5 року). Трапляються фізико-хімічні процеси: розподіл УВ профілем, випаровування, вимивання, ультрафіолетове опромінення. Наприкінці першого року цілком зникають н-алканы. Биота пригнічена, йде адаптація до нових умов і підвищення кількості мікроорганізмів, особливо углеродокисляющих. II етап (3−4 року). Часткова біохімічна деструкція складних гібридних молекул, зміна складу нафти. Спалах чисельності мікроорганізмів, до кінцю етапу — її зниження. III етап (для досліджуваних зон через 58−62 місяці). Зникнення залишкової нафти на вихідних і вторинних парафінових УВ. Ці удавані відмінності пояснюються різними почвенно — кліматичними умовами, у яких проводилися спостереження. Вочевидь, що з такий великій території, як Україна може бути розроблено єдиних рекомендацій всім районів з захисту та рекультивації земель порушених при транспортуванні, видобутку й переробці нафти. Як доказ можна навести приклад рекультивації із застосуванням випалу нафти. Допустимий кого районів може бути пагубним для природного довкілля за іншими (внаслідок, наприклад, деградації мерзлого шару). Проведена диференціація території служить науковим обгрунтуванням заходів щодо захисту і відновлення природного довкілля. Аби зробити ці заходи найбільш ефективними, кожному за ландшафтного району треба зазначити природні механізми самоочищення, чинники, що прискорюють той процес, кількісні критерії, що характеризують різні стадії зміни нафти, грунтів, рослинності, і навіть швидкість відновлення останніх. Одержати такі дані (куди має орієнтуватися контролю над забрудненням довкілля нафтою та нафтопродуктами) можна шляхом постановки спеціальних експериментів на природних моделях. Суть експерименту полягає у наступному. У межах вибраних природних моделей на експериментальних майданчиках, на російський грунт із поверхні вноситься певну кількість нафти того складу який найпоширеніший у цьому районі. Через фіксовані часові відтинки на забрудненому і контрольній ділянках проводяться контролю над станом рослинності й добираються проби грунтів генетичного профілю на дослідження до лабораторій. Відмінність запропонованого Глазовской М. Проте й ін. 1985 експерименту насамперед у тому, що задумана система дослідів, що охоплюють різні природні зони, різко контрастні в кліматичному відношенні. У цих дослідах однакову значення мають биолого — грунтові, геохімічні, битуминологические дослідження, які всім районів виконуються на єдиної методичної основі. По часу у кожному районі експеримент вміщує кілька років (щонайменше трьох). Перші результати робіт з комплексному експерименту отримано на цілинних ділянках у наступних природних зонах: лісотундра в низов’я р. Обі (тундрово — глеевые грунту), середня тайга в Середньому Приобье (песчано — подзолистые грунту), південна тайга в Пермському Прикамье (дерново — подзолистые грунту), сухі субтропіки Апшеронского п — ва (світлі сіро — коричневі грунту). Дослідження ведуться й у Білорусі, Татарії, Башкирії, намічається поширити експеримент і інші райони. Проведені спостереження дозволили виявити деякі спільні риси процесу самоочищення грунтів та її особливості у природних зонах. На всіх експериментальних майданчиках зміст нафти на грунті різко знижувалося у перших місяці від початку дослідів й надалі продовжувало знижуватися, але з не меншою швидкістю. Основні причини зниження змісту нафти такі: випаровування легких фракцій, мінералізація нафти, фізичний винесення водними потоками, лимификация (перетворення на нерозчинні в нейтральних органічних розчинниках продукти мікробіологічного метаболізму). Співвідношення цих факторів самоочищення залежить від почвенно — кліматичних умов, складу і властивостей самої нафти і глибини її проникнення грунт. Коли щодо автора даного реферату модельні експерименти, згадані вище, видаються часом єдиний засіб у сенсі настільки складної проблеми як забруднення грунту нафтою та нафтопродуктами, хотілося би більш докладно зупинитися одному з таких експериментів, виконаних Пиковским Ю. І, Калочниковой І. Р. 1985. Автори провели контролю над зміною складу трьох різновиду нафти: важкої нафти Бинагадинского родовища Азербайджану (р-0,935), нафти ЯриноКаменноложского мест-я Пермській області (р-0,820) і Федорівського мест-я Західного Сибіру (р- 0,840). Перші дві названі нафти було внесено відповідно на поверхні світлої серо-коричневой і дерново-подзолистой грунтів поблизу місць видобутку. Федоровская нафту вносилася на російський грунт різних природних зон: лісотундри, середній і південної тайги. Протягом місяця в світлої серо-коричневой грунті аридной зони нафту проникла на глибину 10−13 див., в подзолистой і дерново-подзолистой грунті гумидной зони на глибину 30−40 див. Склад нафти, що всмокталася у грунт періодично досліджувався (починаючи з всього два тижні до два роки після забруднення). Склад нафти, що всмокталася у грунт періодично досліджувався (починаючи з всього два тижні до два роки після забруднення). Залишкова нафту экстрагировалась з ґрунтових проб хлороформом без нагрівання. Розчинник отгонялся при кімнатної температурі. Речовина хроматографировалось в незакрепленном шарі силикагеля із метано-нафтеновой, нафтеноароматичної УВ фракцій, смол і асфальтенов. Метаново-нафтеновая фракція досліджувалася методом газожидкостной хроматографії, нафтено-ароматическая — методом низькотемпературної спектрофлуориметрии за нормальної температури 77К. Нефракционированная нафту досліджувалася методом інфрачервоної спектрометрии.

Изменения хімічного складу нафти, що відбуваються паралельно з зниженням її вмісту у грунті, помітні вже у перші місяці від початку досвіду. За даними вивчення інфрачервоних спектрів не в нафті щодо зростає кількість кисневмісних сполук і сероорганические сполуки. Згодом неухильно відбувається відносне зменшення груп СН2 і СН3 (смуги 1470 і 1380 див -1). Процес поступового зміни складу нафти на грунтах у часі чітко простежується зі зміни забезпечення і складу її групових компонентів. Після закінчення терміну експерименту було отримано такі висновки: З огляду на загального зниження концентрацій нафти на грунті зниження вмісту її групових компонентів відбувається нерівномірно. Найшвидше компонентів зменшується відносне, і абсолютне зміст метаново-нафтеновой фракції. Ці УВ легше піддаються біодеградації, ще, вони одержали понад розчиняються у воді, що полегшує їх винесення межі ділянок забруднення. Водночас у нафти збільшується зміст смолистих в-в. Це збільшення відбувається рахунок зменшення частки інших компонентів і більше високої стійкості смол, але й їхній рахунок новоутворення у процесі трансформації нафти. Відносне зміст нафтено-ароматической фракції і асфальтенов в нафти у часі змінюється незначно, хоча раніше їх абсолютне вміст у грунті також знижується. Розглядаючи зміна складу окремих групових компонентів нафти було показано, що у перші місяці помітні ознаки мікробіологічного на метано-нафтеновую фракцію. Щодо збільшується кількість изопреноидных структур — ненасичених УВ типу пристана із кількістю вуглецевих атомів в молекулі - 19 і фитана із кількістю вуглецевих атомів — 20. Протягом наступного року починає знижуватися відносне зміст изопреноидов типу фитана. З іншого боку, у складі цієї фракції плином часу знижується зміст УВ (С20-С24) і збільшується зміст важких (С27-С31) УВ. У складі нафтено-ароматической фракції всіх що вивчались різновидів нафти встановлено і той ж набір полициклических ароматичних УВ. Ці УВ представлені широким діапазоном алкилзамещенных структур — від низькокільчастих (нафталины і фенантрены) до многокольчатых зі структурою 3,4- бенз (а)пирена. Спостереження показали, що під час інкубації нафти на грунті відбувається поступовий спад у фракції всіх груп полициклических ароматичних УВ. Найбільш швидко знижується зміст УВ із меншим к-вом ядер у структурі: нафталинов, бензфлуоренов, фенантренов, хризенов. Повільніше всього відбувається зниження пиренов, що є, по видимому, найбільш стійкими серед УВ даного класу. Отже, наведені Пиковским Ю. І., Калочниковой І. Р. 1985, дані показали найбільш загальні тенденції у трансформації забруднюючих грунту нафт у різних природних зонах. Ця трансформація у різних природнокліматичні умови йде із швидкістю. Так, зміст метановонафтеновой фракції Федоровською нафти протягом року за умов лісотундри знизилося на 34%, у неповній середній тайзіна 46%, за умов південної тайгина 55%. Можливості деградації природного довкілля при видобутку й транспортуванню нафти можуть відбиватися на ландшафтно-геохимических прогнозних картах. М. А. Глазовская, В. В. Батоян та інших. (1985), займаючись упорядкуванням таких карт, з’ясували, що небезпеку забруднення і можливість самочищения грунтів від продуктів нафтовидобутку окремими зони і областей різняться. Небезпека залишкового накопичення нафтопродуктів зростає півдня північ. У межах окремих биоклиматических зон небезпека зростає від піщаних грунтів до глинистим, від мезоморфных до гидроморфным, від розораних до целинным. Під час упорядкування прогнозів деградації автори рекомендують користуватися поняттям КЛГС — каскадної ландшафтно-геохімічної системи. КЛГС — це сукупність місцевих ландшафтів, що у одному басейні стоку на різних гипсометрических рівнях і пов’язаних між собою потоками речовини, енергії та інформації. Прогноз нічого для будь-якого району треба будувати з урахуванням всієї КЛГС. Характер техногенних впливів на КЛГС визначається становищем осередків цих впливів (нафтогазоносних басейнів). Чим нижчий перебуває осередок техногенного впливу на ланцюжку ланок каскаду, тим вплив нефтезагрязненных територій на КЛГС найменше. Автори виділили шість рангів за рівнем небезпеки деградації середовища. Вони стверджують, що «аналіз антропогенного на середу завжди може бути системним, тобто. враховувати як ділянку безпосереднього впливу, а й, що відбуваються у своїй в усій ландшафтно-геохімічної системі чи підсистемі. Як вказувалося вище, грунтові «жителі «це основа грунтового родючості. Без мікроорганізмів грунт мертва. Можна уявити, що приміром із грунтової флорою і фауною при раптовому вторгненні настільки агресивного поллютанта, як нафту. Вопрос№ 5.

НАФТОВА ЗАГРЯЗНЕНИЕ.

Нефтяное забруднення створює нову екологічну обстановку, що зумовлює глибокому зміни всіх його ланок природних біоценозів або їх повної трансформації. Загальна особливість всіх нефтезагрязненных грунтів — зміна чисельності та обмеження видової розмаїтості педобионтов (грунтової мезоі микрофауны і мікрофлори). Типи реакцій у відповідь різних груп педобионтов на забруднення неоднозначні (М. М. Исмаилов 1985): Відбувається масова загибель грунтової мезофауны: через дні після аварії більшість видів ґрунтових тварин повністю зникає чи становить чи більше однієї% контролю. Найбільш токсичними їм виявляються легкі фракції нафти. Комплекс ґрунтових мікроорганізмів після короткочасного ингибирования відповідає на нафтове забруднення підвищенням валовий чисельності та посиленням активності. Передусім це належить до углеводородоокисляющим бактеріям, кількість яких різко зростає щодо незагрязненных грунтів. Розвиваються «спеціалізовані «групи, які беруть участь різними етапах в утилізації УВ. Максимум чисельності мікроорганізмів відповідає обріям ферментації і знижується у яких профілем грунтів у міру зменшення концентрацій УВ. Основний «вибух «мікробіологічної активності вихоплює другий етап природною деградації нафти. У процесі розкладання нафти на грунтах загальна кількість мікроорганізмів наближається до фоновим значенням, але чисельність нефтеокисляющих бактерій ще довгий час перевищує самі групи в незагрязненных грунтах (південна тайга 10 — 20 років). Зміна екологічної обстановки призводить до придушення фотосинтезуючої активності рослинних організмів. Передусім це б'є по розвитку ґрунтових водоростей: від своїх часткового гноблення заміна одних груп іншими до випадання окремих груп чи повної загибелі всієї альгофлоры. Особливо значно ингибирует розвиток водоростей сиру нафту і мінеральні води. Змінюються фотосинтезирующие функції вищих рослин, зокрема злаків. Експерименти показали, що за умови південної тайги при високих дозах забруднення — більш 20 л/м2 рослин та за рік що неспроможні нормально розвиватися на забруднених грунтах. Дослідження засвідчили, що у забруднений грунтах знижується активність більшості ґрунтових ферментів (М. М. Исмаилов, Ю. І. Пиковский 1985). При рівні забруднення ингибируются гидролазы, протеази, нитратредуктазы, дегидрогеназы грунтів, кілька підвищується уреазная і каталазная активності грунтів. Подих грунтів також чуйно реагує на нафтове забруднення. У період, коли мікрофлора пригнічена велику кількість УВ, інтенсивність дихання знижується, зі збільшенням чисельності мікроорганізмів інтенсивність дихання зростає. Отже, процеси природною регенерації біогеоценозів на забруднених територіях йдуть повільно, причому темпи становлення різних ярусів екосистем різні. Сапрофитный комплекс тварин формується значно повільніше, ніж мікрофлора і рослинний покрив. Піонерами зарастания порушених грунтів часто є водорості. Вопрос№ 6.

ВІДНОВЛЕННЯ ЗАГРЯЗНЕЕНЫХ ПОЧВ.

Говоря про процеси відновлення нефтезагрязненных ґрунтових екосистем, багато дослідників (наприклад, Т.П. Славіна, М. И. Кахаткина та інших., 1986) звертають уваги те що, що це звичайні рекультиваційні заходи мають ряд недоліків — який завжди сприяють відновленню грунтів і рослинності і найчастіше самі завдають довгостроковий шкода природі. Землевание уповільнює процеси розкладання нафти. Вивезення забрудненого шару відкриває нові осередки вторинного забруднення. Дослідження свідчать, що з спалюванні нафти терміни природного відновлення нефтезагрязненных грунтів значно збільшуються, відбувається освіту полициклических ароматичних УВ, які мають канцерогенні властивості, отже збільшується токсичність грунтів, загальмовується відновлення всіх блоків екосистеми. Нині науково обгрунтовані методи ліквідацію наслідків забруднення відсутні. Для максимального зменшення несприятливого впливу необхідні знання законів трансформації забруднених екосистем і забруднюючих речовин, прогноз зміни у часі. М. М. Исмаилов, Ю.І. Пиковский (1988) вважають, що концепцію відновлення забруднених екосистем має опиратися наступного року принцип: не завдати екосистемі більшу шкоду, чому він, які вже завдано при забруднення. Суть концепції - максимальна мобілізація внутрішніх ресурсів екосистеми на відновлення своїх початкових функцій. Рекультивація, з визначення дослідників, — це продовження процесу самоочищення, у якому використовуються природні резерви екосистеми: кліматичні, мікробіологічні, ландшафтно-биохимические. Концепція відновлення забруднених земель виходить із становища, що у різних грунтово-кліматичних і ландшафтно-геохимических умовах процеси трансформації забруднювачів аналогічного типу тільки в і тієї ж дозах походять з різну швидкість і зупиняються різних стадіях. Відрізняються і вивести результати впливу різних доз забруднювачів на екосистеми. Самоочищення і самовідновлення екосистем — стадийный біохімічний процес трансформації забруднюючих речовин, у поєднанні зі стадийным відновленням біоценозу. Відповідно до етапами біодеградації відбувається регенерація біоценозів. Процеси йдуть різними темпами різними ярусах екосистем. Значно повільніше, ніж мікрофлора і рослинний покрив, формується сапрофитный комплекс тварин. Цілковитою оборотності процесу, зазвичай, не спостерігається. Найбільш сильна спалах мікробіологічної активності посідає другий етап біодеградації нафти. При про подальше зниження чисельності всіх груп мікроорганізмів до контрольних значень, чисельність углеводородоокисляющих організмів на багато років залишається аномально високої проти контролем. М. М. Исмаилов, Ю.І. Пиковский (1988) неодноразово підкреслюють, що механічні і обов’язкові фізичні методи рекультивації що неспроможні забезпечити повне видалення нафти і нафтопродуктів з грунту. Розпад нафти на грунті в природних умовах — процес биогеохимический, у якому головне і вирішальне значення має тут функціональна активність комплексу ґрунтових мікроорганізмів, які забезпечують повну минерализацию нафти і нафтопродуктів до вуглекислого газу й води. Прискорити очищення грунтів з допомогою мікроорганізмів за основному двома шляхами: активізацією метаболической активності мікрофлори грунтів шляхом зміни фізико-хімічних умов середовища (агротехнічні прийоми) чи внесенням спеціально підібраних активних нефтеокисляющих мікроорганізмів в забруднену грунт. Аналіз численних робіт з рекультивації нефтезагрязненных грунтів дає суперечливі результати — одні й самі заходи у різних умовах призводять до неоднаковим наслідків. Вищезазначені автори намічають найбільш загальні принципи інтенсифікації самоочищающей здібності грунтів. На першому етапі, коли геохимическая обстановка найбільш токсична, є доцільним підготовчі заходи: аерацію, зволоження, локалізацію забруднення. З другого краю етапі може бути пробний посів культур з метою оцінки залишкової фототоксичности грунтів, роботи з регулювання водного режиму і кислотних умов, у разі потреби — рассоление. На етапі відновлюються природні рослинні біоценози, створюються культурні фітоценози, практикується посів багаторічних рослин. Тривалість процесу рекультивації залежить від грунтово-кліматичних умов й правничого характеру забруднення. Нині всі засоби рекультивації грунтів є досить приемлимыми. Рассмотрим їх основні недоліки: Оработка грунту сольвентами призводить до часткового чи повного знищення у грунті колоній микроорганизмов, что наводить відповідно до збідніння грунтового складу і знищенню всіх родючих властивостей почвы. В результаті выпаривания, которое провиходить за нормальної температури не нижче 700−800С вся ґрунтова органіка згоряє у сенсі слова. В результаті цих заходів очищення грунту маємо повністю стерильну почву, которая непридатна для жизні рослин i залишиться такий ще перебігу багатьох лет, даже якщо пытаться стимулювати зростання бактерий, внося на російський грунт нові штами мікро організмів або роблячи змішування «порожній» грунту з грунтовими культурами, взятыми з деяких інших областей.

З економічного погляду даний метод є також невигодным, т.к. вещества, которыми обробляється грунт використовують у у великих кількостях і є дорогими. Срезка зараженого грунту наводить насамперед до образовванию нових осередків загрязнения. В результаті зрізання з’являються місця з грунтовим голоданием, что особливо на часі у місцях найчастіших розливів нефти, т. е. Полярним кругом. При виконання цих робіт витрачається великий обсяг средств, т.к. необхідно евакуювати дуже багато зараженого грунта, что призводить до зайнятості значної частини покупців, безліч техніки. Найперспективнішим методом знезараження почв, по думці автора даної доповіді є примусове окислювання нафти і нафтопродуктів з допомогою ґрунтових микроорганизмов. Практика внесення змін до грунт бактеріальних штамів наразі ще дуже распространена. Этому є багато причин, одной із яких є несумісність умов нормальної життєдіяльності бактерій з умовами даного региона. Например у місцях основний нефтедобычи, т. е. за умов крайнього севера, многие види бактерій не життєздатні у слідстві низьких температур і специфічного грунтового состава. Поэтому необхідно здійснювати дослідження для виявлення можливих бактеріальних штаммов.

Нині тут проводять дослідження у сфері исскуственного стимулювання зростання бактеріальних штаммов. Известны дві основні направления.

Перше: внесення в почву, загрязненную нафтою аналогічної незабрудненої грунту для освіти сімейств бактерій і стимуляції їх роста.

Друге: Використання метал-лигандных сполук. У грунт як суспензії вводяться металеві сполуки, внаслідок навколо катиона металу утворюється магнітне полі якому молекули води, кисню, азоту орієнтуються певним чином, що створює особливий водно-кислородный режим, внаслідок чого значно поліпшуються фізико-хімічні властивості грунтів. Крім цього, у магнітному полі катиона набагато краще розвиваються бактерії, внаслідок діяльності яких іде процес окислення нафти. У природні умови Як катіонних центрів зазвичай виступають лужні метали Ca, K, Na. Дослідження свідчать, потенціал перехідних металів вулицю значно більше, як і враховується у приготуванні ґрунтових добавок. Зазвичай використовуються ферриты Fe-S, Fe2-S2 тощо. І тут є іще одна плюс те, що ці вешества у величезних кількостях зустрічаються в відвалах теплоелектростанції та їх відділенні вони виходять майже чистими. Внесення в заражену грунт має двоякий ефект уперших стимуляція зростання бактеріальних сімейств, по-друге окультурення почв.

Тут є дослідження, проведені авторами цієї доповіді. Перше дослідження наочно демонструє стерильність зараженої грунту. Друге визначення Складу забруднювачів з допомогою спектрального аналізу. ДІАГРАМА 1.

[pic].

ДИАГРАММА 2.