ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ ПОЧВ ЕВРО-АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА

I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ ПОЧВ ЕВРО-АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА

Тищенко Д.С. 1
1
Иванова А.А. 1
1
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

 

Оглавление.

Введение…………………………………………………………………………..2

Компоненты загрязнения………………………………………………………....3

Источники загрязнения и их влияние………………………………………...….5

Объекты исследования……………………………………………………………8

Заключение………………………………………………………………..………9

Список используемой литературы……………………………………………..12

Введение.

Нефтяное загрязнение почв по масштабам проявления и глубине последствий занимает одно из ведущих мест в «рейтинге» экологических проблем современности. Загрязнение почв нефтью является неизбежным последствием использования технологических процессов ее добычи, переработки и транспортировки.

В связи с увеличением количества чрезвычайных ситуаций на объектах нефтяной отрасли, негативное воздействие разливов нефти на окружающую среду становится все более существенным.

Важнейшим компонентом экологических потерь, возникающих вследствие загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами, является сокращение продуктивности экологической системы. Усилия по ликвидации загрязнения и его последствий, в свою очередь, являются дополнительными экономическими потерями.

Не менее важным аспектом является загрязнение нефтью и нефтепродуктами подземных вод, в результате чего площади и объемы загрязнения в десятки и сотни раз увеличиваются. А также серьезна и актуальна проблема загрязнения нефтью почв сельскохозяйственных угодий, в результате чего они теряют свою народнохозяйственную ценность. Загрязнение нефтью сельхозугодий приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Масштабы деградации окружающей среды в условиях Арктики приобретают опасные тенденции, нарушение и уничтожение естественных экосистем наносит серьезный ущерб. Нарушение хрупкой арктической природы может иметь необратимый характер. Особую опасность для Арктики имеет химическое загрязнение в связи с низкой ассимиляционной способностью их экосистем

Таким образом, важно знать уровень существующего химического загрязнения окружающей среды, динамику этого процесса, факторы и источники, способствующие поступлению токсичных элементов в почвы Арктики.

Компоненты загрязнения.

Из литературных данных следует, что попадание нефтепродуктов в почву вызывает изменение ее физических, химических, биологических свойств и характеристик, нарушая протекание естественных биохимических процессов. В ходе трансформации углеводороды нефти способны образовывать токсические соединения, обладающие опасными для здоровья человека свойствами, в том числе и канцерогенными, которые характеризуются стойкостью к микробиологическому расщеплению.

Свою нашумевшую в 80-е гг. прошлого столетия книгу Г. Хёфлинг, известный немецкий эколог, назвал «Тревога в 2000 году», уделив в ней большое внимание нефти, попадающей в атмосферу, гидросферу и литосферу нашей планеты. Но вот прошел указанный год, и все тревоги, упомянутые профессором Хёфлингом, налицо. Бурный технический прогресс XX столетия привел к получению и использованию целого ряда материалов, которые плохо поддаются природному разложению. Они попадают в окружающую среду при их добыче или изготовлении, при транспортировке и, наконец, накапливаясь в опасных концентрациях, оказывают вредные воздействия на природную среду. К этой категории относятся нефть и нефтепродукты.

Нефть – концентрат жидких, преимущественно углеводородных продуктов преобразования захороненного в осадочных толщах органи­ческого вещества. Нефть – жидкое горючее, полезное ископаемое. Маслянистая жидкость от светло-коричневого до темно-бурого цвета со специфическим запахом.

Углеводный состав нефти является наиболее важным показателем их качества, определяющим выбор метода переработки, ассортимент и эксплуатационные свойства получаемых нефтепродуктов. В исходных нефтях содержатся в различных соотношениях все классы углеводов, кроме алкенов: алканы, цикланы, арены, а также гетероатомные соединения.

Из нефти выделяют разнообразные продукты, имеющие большое практическое значение. Сначала из нее удаляют растворенные газообразные углеводороды (преимущественно метан). После отгонки летучих углеводородов нефть нагревают. Первыми переходят в парообразное состояние и отгоняются углеводороды с небольшим числом атомов углерода в молекуле, имеющие относительно низкую температуру кипения. С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. Таким образом можно собрать отдельные смеси (фракции) нефти. Чаще всего при такой перегонке получают четыре летучие фракции, которые затем подвергаются дальнейшему разделению.

Процесс горения нефти сопровождается образованием различных продуктов горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава нефти и коэффициента избытка воздуха.

Нефть извлекается на поверхность с другими элементами геологической среды: пластовая жидкость, соленые сточные воды, подземные воды, буровые растворы с различными химическими добавками.

Попадание этих вод в окружающую среду происходит в результате нарушения технологии, износа оборудования, аварийных ситуаций.

Локальные аварии представляют повышенную опасность для почв, так как нефть с сопутствующими пластовыми водами проникает в более глубокие слои почвенного профиля и не всегда может быть обнаружена при экологическом мониторинге данного участка. Наиболее сильное загрязнение почв жидкими углеводородами происходит при сбросах сырой или товарной нефти. Поступление же в почвы сточных вод, буровых растворов и т.д. не приводит к высокой степени загрязнения их нефтью из-за небольшой исходной концентрации нефтяных компонентов в этих потоках, однако эти воды содержат большое количество хлоридов, солей натрия и магния и являются основной причиной засоления почв.

Источники загрязнения и их влияние.

Нефть и нефтепродукты загрязняют природную среду в широких масштабах, так как для них характерна большая подвижность. Перемещение нефтяных компонентов в почвенном пространстве может происходить как вглубь почвенного профиля, так и в соответствии с уклоном поверхности.

Почва является главным сорбентом загрязняющих веществ, в том числе нефти и нефтепродуктов. Попадая в почву, они подвергаются интенсивному воздействию внешних агентов, способствующих их выветриванию, трансформации и т. д.

Загрязнения сырой нефтью и нефтепродуктами представляют большую опасность для нормального функционирования почв. Оно проявляется в изменении их физико-химических свойств, в торможении интенсивности биологических процессов, снижении растворимости большинства микроэлементов, резком увеличении соотношения между углеродом и азотом. Нефтяное загрязнение препятствует нормальному тепло- и газообмену почвы. При высоких дозах механические элементы и структурные агрегаты почвы покрываются нефтяной пленкой, которая изолирует питательные вещества от корневых систем растений.

Почвенные частицы слипаются, а при старении и частичном окислении компонентов нефти последняя загустевает, и почвенный слой становится совершенно не пригоден для роста растений. Общая численность и видовое разнообразие почвенных микроорганизмов при этом претерпевают значительные изменения.

При загрязнении почв органическими соединениями изменяется качественный состав гумуса: уменьшается относительное содержание гуминовых и фульвокислот, увеличивается количество негидролизуемого остатка, который в свою очередь подвергается очень медленному разложению и надолго выпадает из биологического круговорота, что является одной из причин ухудшения плодородия почв.

Также нефтяное загрязнение вызывает существенные изменения в режимах почв. Большое влияние на условия увлажнения и воздухообмена оказывает наличие смолисто-асфальтеновых компонентов, которые изменяют водно-физические свойства почв. Смолисто-асфальтеновые компоненты нефти гидрофобны, и, обволакивая корни растений, они резко ухудшают поступление к ним влаги.

Арктический плавучий университет – 2012.

Новая Земля. Мыс Желания.

 

Помимо изменения свойств почв, нефть вызывает глубокие нарушения в функционировании микробиоты почвы.

Исследования влияния загрязнения нефтью и нефтепродуктами на микробную систему почв, зафиксировали изменение не только численности, но и состава почвенных микроорганизмов.

Причиной стимулирующего действия нефти и нефтепродуктов на почвенную биоту является то, что при низких концентрациях нефти она служит энергетическим субстратом для микроорганизмов.

Токсичность нефти объясняется присутствием летучих ароматических углеводородов толуола (C6H5-CH3), ксилола – представляет собой смесь трех изомеров ксилола (орто-, мета- и пара) и этилбензола с брутто формулой − С8Н10), бензола (C6H6), а также нафталина (С10Н8) и ряда других фракций нефти. Эти соединения легко разрушаются и удаляются из почвы. Поэтому период острого токсичного действия нефти сравнительно короток.

Длительное воздействие нефти на почву приводит к изменениям ее микробиологических свойств. В нефтезагрязненной почве обнаруживаются почти все группы микроорганизмов, участвующие в окислительно-восстановительной трансформации азота.

Нефтяное загрязнение влияет на изменение численности актиномицетов, грибов.

Поведение нефти и нефтепродуктов даже одинакового состава различно в зависимости от региона России. В холодных мерзлотно-тундрово-таежных районах способность почв к самоочищению от нефти и нефтепродуктах очень низкая. Она несколько выше в таежно-лесных районах, а в лесостепных и степных районах степень самоочищения высокая, так же, как и в пустынных и в полупустынных районах.

Не менее важна и разделение нефти и нефтепродуктов по химическому составу. Они представляют собой сложную мно­гокомпонентную систему, состоящую из углеводородов и их производных, которые обладают различной способностью к окислению, разложению и по-разному воздействуют на почвы и живые организмы.

Объекты исследования.

Почвы Крайнего Севера и Арктики формируются в суровых климатических условиях арктической зоны полярной области и характеризуются слабым развитием почвенных процессов, неразвитостью почвенного профиля. Способны аккумулировать как легкие, так и тяжелые нефтепродукты.

Таким образом, загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами вызывает резкие реакции во всех ее компонентах, при этом происходят глубокие и часто необратимые изменения физических, физико-химических, микробиологических свойств, что приводит к уменьшению продуктивности естественных и искусственных биоценозов, в частности к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Арктический плавучий университет – 2012.

Новая Земля.

 

На территории Архангельской области выделяют четыре природные зоны со своими характерными зональными типами почв. Это зона арктических пустынь (Земля Франца – Иосифа, Северный остров Новой Земли и ряд мелких арктических островов), тундры (прочие острова Северного Ледовитого океана и большая часть Ненецкого автономного Округа), лесотундры (Мезенский район, северная часть Приморского района и часть территории Ненецкого автономного округа) и тайги, покрывающей большую часть материковой части Архангельской области. Основные типы природных почв Архангельской области − подзолистые, дерново-глеевые, болотно-подзолистые, болотные низинные почвы.

АПУ-2012. Бухта Тихая

 

Арктические почвы плохо изучены, но существующие данные позволяют дать некоторую их характеристику. Состав гумуса преимущественно фульватный. Реакция среды почвенного раствора верхних горизонтов нейтральная или слабокислая, с глубиной сдвигается в щелочную сторону. Почвы, как правило, насыщены основаниями. Некоторое увеличение содержания железа в верхних горизонтах объясняется его мерзлотным накоплением.

Заключение.

Большое влияние на формирование арктических почв оказывают многолетняя мерзлота, оттаивающая в летний период на небольшую глубину, и связанные с ней мерзлотные процессы (пучение, растрескивание, протаивание и т. д.).

Учитывая слабую восстанавливаемость арктических почв и ландшафтов, загрязнение почв арктической зоны тяжелыми металлами, органическими загрязнителями и искусственными радионуклидами представляет актуальную проблему.

Для арктической зоны характерны увалистые формы рельефа и большое количество озер. Почвы формируются на каменистых породах и различных по механическому составу моренах.

Установлено, что часть арктических почв является среднезагрязненной. Подобная степень загрязнения объясняется коротким летним периодом на ее территориях. С этим может быть связанно накопление, как легких, так и тяжелых нефтепродуктов. На данных территориях присутствуют источники загрязнения нефтепродуктами: шахты, транспорт, ТЭЦ, бочки содержимое, которых так же может являться источником загрязнения.

Загрязненность нефтепродуктами почв природно-техногенных территорий Евроарктического региона, связано, на Новой Земле с большим количеством ржавых бочек, содержимое которых могло являться источником загрязнения.

Наибольшее содержание нефтепродуктов наблюдается на торфяных и глинистых почвах, а наименьшее – на песчаных. Это связано с тем, что глинистые минералы обладают наибольшей сорбционной способностью и хорошо удерживают нефтепродукты.

Торф также обладает хорошей сорбционной способностью к нефтепродуктам, о чем свидетельствует большое распространение сорбентов, изготовленных на его основе и используемых для восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Но пониженное содержание нефтепродуктов в торфе, по сравнению с глинистыми почвами, возможно, объясняется тем, что торф, сорбируя нефтепродукты, удерживает их довольно прочно, поэтому экстракция гексаном затруднена.

В почвах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, происходит изменение содержания и состава органического вещества. С увеличением содержания нефтепродуктов в почве, в разы увеличивается содержание органического углерода.

Выработка методов борьбы с загрязнением окружающей среды нефтью и нефтепродуктами крайне сложное и дорогостоящее дело, но всё-таки с этим нужно бороться. Способы противостояния с нефтяными загрязнениями разнообразны: от очистных сооружений до биопрепаратов-деструкторов загрязнителей. И, безусловно, чтобы избегать аварийных ситуаций, нужно регулярно проверять исправность оборудования и быть менее халатными к природе.

СПИСОК ИСПОЛЬЗВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Агбалян Е.В. Состояние окружающей среды в Арктике // Успехи современного естествознания, экология и здоровье населения, ISSN 1681-7494. – С. 74-76. Режим доступа:

  2. http://www.rae.ru/use/?section=content&op=show_article&article_id=7793361

  3. А.А. Михайлова, Л.Ф. Попова, Н.Е. Труфанова. Степень загрязнения почв нефтепродуктами как показатель воздействия автотранспорта. Материалы научно-практической конференции «Экологические проблемы человечества». Москва. 2009. С. 56-59.)

  4. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Учебное пособие / М.И. Герасимов, М.Н. Строганова, Н.В. Можарова, Т.В. Прокофьева. – Смоленск: Ойкумена, 2003. – 268 с.

  5. Биодиагностика экологического состояния почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами / С.И. Колесников, К.Ш. Козеев, Д.К. Азнаурьян, М.Г. Жаркова. – Ростов н/Д: Изд-во ЗАО Ростиздат, 2007. – 192 с.

  6. Васюк К.С. Медь и цинк в почвах урбаландшафтов Крайнего Севера и Арктики, ВКР

  7. Водопьянов В. В., Киреева Н. А., Тарасенко Е. М. Фитотоксичность нефтезагрязненных почв (математическое моделирование) // Агрохимия. – 2004. - №10. –С.73-77).

  8. Гречищева Н.Ю. и др. Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.

  9. Гончаров В.М. Топливо, смазка, вода / В.М. Гончаров, Л.Г. Мурзин. – М.: Изд-во «Транспорт», 1966. – 160 с.

  10. Давыдова С. Л. Превращения нефти в биосфере // Режим доступа: http://articles.excelion.ru

  11. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: Учеб. пособие. - М.: Изд-во РУДН, 2004. - 163 с: ил.

  12. Другов Ю.С. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов / Ю.С. Другов, А.А. Родин. – С.-Пб., 2000 – 250 с.

  13. Зайдельман Ф.Р. Подзолистые почвы // большая советская энциклопедия. Режим доступа: http://bse.sci-lib.com/article090331.html

  14. Зволинский В. П., Батовская Е. К., Черных Н. А. Влияние нефти и нефтепродуктов на свойства почв и почвенные микроорганизмы // Агрохимический вестник. – 2005. - № 2. – С. 22-25

  15. Зильберман М. В., Порошина Е. А., Зырянова Е. В. Биотестирование почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. – ФГУ УралНИИ «Экология», Пермь, 2005. – 111 с.

  16. Наквасина Е.Н. Ландшафтная организация территории Архангельска (на примере Кузнечевского промышленного узла) / Е.Н. Наквасина, Т.И. Думанская // Экологические проблемы севера: межвуз. сб. науч. тр. / отв. ред. д.-р. с-х. наук П.А. Феклистов. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2007. – Вып. 10. – С. 152–155.

  17. Наквасина Е.Н. Полевой практикум по почвоведению / Е.Н. Наквасина, В.С. Серый, Б.А. Семенов. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2007. – 127 с.

  18. Пилюгина М.В, Л.Ф. Попова, Т.А. Корельская Экологический биогеохимический мониторинг: критерии, нормативы, коэффициенты. Методические рекомендации / . – Архангельск: изд-во ПГУ, 2007. – 48 с.

  19. Почвы полярной арктической зоны, http://www.propochvu.ru/polar_03.php

  20. ПНД Ф 16.1.21-98. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат – 02». Методика допущена для целей гос. экологического контроля. – М.: НПФ «Люмэкс», 1998. – 17 с.

  21. Распоряжение мэра Санкт-Петербурга от 30.08.1994 № 891-р «О введении регионального норматива по охране почв в Санкт-Петербурге»в нем нормативы по НП.

  22. СанПиН 2.1.7.1287-03 «Оценка степени загрязнения почвы»

  23. Экологическое состояние почв Арктики Л.Ф. Попова, Ю.С. Коробицина, О.П. Ефремова, А.Н. Трофимова.

  24. Экологический центр «Экосистема», Почвы России и СССР Режим доступа: http://www.ecosystema.ru/08nature/soil/027t.htm.

Просмотров работы: 2326