Загрязнение почв Республики Беларусь нефтепродуктами и методы контроля их содержания

                                     

БЕЛОРУССКИЙ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет горного дела и инженерной экологии

Кафедра экологии

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине «Мониторинг и методы контроля окружающей среды»

 

Тема: Загрязнение почв Республики Беларусь нефтепродуктами и методы контроля их содержания

 

 

 

 

 

Исполнитель:                                                                 Рубанова Ю.А.

Студент ФГДЭ                                                             

Гр.102318                                                                      

 

Руководитель работы:                                                  Цуприк Л.Н.

Ст. преподаватель                                                       

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2011 
Содержание

Введение……………………………………………………………………………..4

1. Загрязнение почв РБ нефтепродуктами, их химическая и токсикологическая характеристика ………………………………………………………………………6

1.1 Фактическое положение дел в Р.Б. по загрязнению почв нефтепродуктами………………………………………………………..…………...6

1.2 2 Нефть и нефтепродукты, их химическая и токсикологическая классификация ……………………………...………………………………...…….10

2. Методы контроля содержания нефтепродуктов в почвах ………….…17

2.1 Мониторинг земель…………………………………………………...…17

2.2 Основные положения при  контроле содержания нефтепродуктов в почвах………………………………………………………………………….……..17

2.3 Наиболее распространённые методы контроля нефтепродуктов в почве…………………………………………………………………………...……..19

3. Методы определения нефти и нефтепродуктов в почве применяемые в Республике Беларусь …………………………………     …………………………22

 Заключение …………………………………………………………………...…….26

Список литературы………………………………………………………………….27 
Введение

Почва – поверхностный  слой суши, измененный под воздействием внешних условий почвообразования (климат, растительность, живые организмы, рельеф) и обладающий плодородием. Состоит из твердой (минералы, органо-минеральные и органические соединения, образующие гумус), жидкой (почвенный раствор), газообразной (почвенный воздух) и живой (почвенная фауна и флора) частей.

Почвенный покров принимает  на себя давление потока промышленных и коммунальных выбросов и отходов, выполняя важнейшую роль буфера и  детоксиканта. Почва аккумулирует тяжелые  металлы, пестициды, углеводороды, детергенты, другие химические загрязняющие вещества, предупреждая тем самым их поступление в природные воды и очищая от них атмосферный воздух. В почве многие химические загрязняющие вещества претерпевают глубокие изменения. Углеводороды, пестициды, детергенты и другие соединения, с одной стороны, могут быть минерализованы или трансформированы в вещества, не оказывающие токсичного воздействия на микроорганизмы, растения, животных и человека. С другой стороны, эти вещества или их производные, а также тяжелые металлы, фтор, оксиды азота и серы в первоначальном или преобразованном виде интенсивно связываются минеральными и органическими веществами почвы, что резко снижает их доступность растениям и соответственно общий уровень токсичности. Наибольшей буферной емкостью и способностью снижать негативное влияние загрязняющих веществ на растительные и животные организмы обладают почвы с высоким содержанием гумуса, с тяжелым гранулометрическим составом, высокой емкостью поглощения. Однако, природная сопротивляемость почв, их естественная буферность не беспредельны. Нередким стало образование техногенных пустынь на территориях, испытывающих особенно сильное техногенное давление в районах расположения крупных промышленных предприятий, больших городов, транспортных артерий. В ближайшей к источнику загрязнения зоне содержание загрязнителей часто значительно превышает предельно допустимые концентрации, вследствие их суммарного воздействия гибнет растительность, поверхность почвы обнажается и подвергается усиленной эрозии и дефляции. Почвенный покров разрушается практически необратимо, и его восстановление требует уже значительных материальных затрат.

Добыча нефти и  нефтепродуктов,  их  переработка  и  транспортировка  тяжело сказываются  на   состоянии   и   плодородии   почвенного   покрова. Охватить  весь  комплекс  проблем,  связанных  с  загрязнением   почвенных биоценозов, задача  очень  сложная  и  многообразная.  В  почве,  населенной мириадами организмов,  -  от  бактерий  до  млекопитающих,  включительно,– процессы обмена столь многообразны и сложны, что мы еще  только подходим  к их пониманию. В связи  с  этим,  представляется  очень  актуальной  и  насущной  проблема загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами.  Не  секрет,  что энергетическая программа  Беларуси  на  длительную  перспективу предусматривает   увеличение добычи “черного золота”, а это, в свою  очередь,  ведет  к  расширению  сети трубопроводов, к тому же возрастает и количество перевозок нефти и нефтепродуктов.

Таким образом, невозможно  полностью  исключить  вероятность  новых  аварий, разливов  нефти  и  нефтепродуктов.  В  то  же  время   нормативы   контроля природопользования становятся с  каждым  годом  все  жестче,  соответственно возрастают размеры штрафов. Только научно - исследовательские  работы  могут помочь в решении столь сложной и многоплановой задачи, как загрязнение  почв нефтью и нефтепродуктами.

 

 

 

 

 

 

1. Загрязнение почв РБ нефтепродуктами, их химическая и токсикологическая характеристика

 

1.1 Фактическое положение дел в Р.Б. по загрязнению почв нефтепродуктами

По данным наблюдений за химическим загрязнением земель, проводимым в рамках НСМОС, в почвах обследованных за пятилетний период 44 городов Беларуси отмечено накопление нефтепродуктов. Загрязнение почв нефтепродуктами характерно для всех обследованных городов. В 50% населенных пунктов максимальное содержание нефтепродуктов в почвах превышает предельно допустимую концентрацию в 5–15 раз.

Целью проведенных в 2009 г. исследований городских почв являлась оценка степени загрязнения почв техногенными токсикантами. Наблюдения выполнены в городах Барановичи, Дрогичин, Лунинец, Волковыск, Новогрудок, Быхов, Мстиславль, Славгород, Добруш, Чечерск, Речица, Буда-Кошелево.

Значения, превышающие  ОДК нефтепродуктов в почвах, отмечены для всех обследованных городов. Наибольшие площади загрязнения характерны для городов Славгород, Мстиславль, Чечерск, Быхов и Новогрудок (92, 52, 46, 44 и 42% проанализированных по городу проб, соответственно). В 2009 г. максимальное значение зарегистрировано в г. Славгороде на уровне 7,6 ОДК. (для сравнения в 2008 г. – в Черикове на уровне 9,5 ОДК)

Процент проб почвы с  содержанием ингредиентов, превышающим 1 ПДК (ОДК), представлен в таблице 1.

 

Таблица 1. Процент проанализированных проб почвы с содержанием ингредиентов, превышающим ПДК (ОДК), 2009 г.

 

Объект  исследования	Нефтепродукты
г. Барановичи	20,0 (2,6)
г. Дрогичин	9,1 (1,9)
г. Лунинец	20,8 (1,8)
г. Кобрин	17,4 (2,7)
г. Добруш	7,9 (3,7)
г. Чечерск	45,5 (6,8)
г. Речица	10,8 (2,5)
г. Буда-Кошелево	20,0 (3,3)
г. Волковыск	6,7 (2,6)
г. Новогрудок	41,9 (5,3)
г. Быхов	44,4 (4,7)
г. Мстиславль	52,0 (4,6)
г. Славгород	92,0 (7,6)

 

Аварийное загрязнение  почв нефтепродуктами

В 2007 г. в Бешенковичском районе Витебской области на магистральном  нефтепродуктопроводе «Унеча-Вентспилс» произошло две аварии, связанные с прорывом продуктопровода и разливом нефтепродуктов.

В результате первой аварии, произошедшей в марте около д. Быцево на 362-м км трассы, загрязнению подверглись прилегающие к нефтепродуктопроводу пахотные земли, мелиоративный канал, протяженность которого составляет 1,2 км, 25-км отрезок реки Уллы и 155-км отрезок реки Западной Двины, а также прибрежные зоны и пойменные участки водотоков, которые имеют природоохранный статус.

По оценкам Минприроды, объем разлившихся нефтепродуктов составил более 243,5 т, площадь загрязненных земель оказалась более 11,0 га. Общий экономический ущерб от загрязнения вод, земли и выбросов в атмосферный воздух в результате аварии превысил 13,6 млрд. руб.

Последствиями второй аварии, имевшей место в мае 2007 г. около д. Бобоедово на 346-м км нефтепродуктопровода, явилось загрязнение 3,4 га земель, часть из которых расположена в водоохраной зоне р. Свечанки. Экономический ущерб от загрязнения почв в результате этой аварий составил 117 млн. руб.

Претензии Минприроды по обеим авариям виновник аварий ЧПУП «Запад-Транснефтепродукт» удовлетворил в полном объеме. Принятые ЧПУП «Запад-Транснефтепродукт» при участии МЧС и Минприроды экстренные меры по ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов позволили минимизировать негативное воздействие загрязняющих веществ на компоненты природной среды и ограничить ореол загрязнения территории близлежащими к трубопроводу участками.

В число первоочередных мероприятий вошли работы по сбору  нефтепродуктов и водно-нефтяной эмульсии с почвы и поверхности воды, в том числе с использованием сорбентов, определению площади загрязнения и глубины проникновения загрязняющих веществ, рекультивации и обезвреживанию почвы посредством ее дискования, боронования, внесения минеральных удобрений, очистке прибрежных участков от загрязненного нефтепродуктами мусора. Был произведен вывоз загрязненного нефтепродуктами грунта на специально оборудованную площадку временного складирования, определен его класс опасности, а также организован постоянный экологический контроль за состоянием загрязненных территорий и водной поверхности.

После проведения первоочередных рекультивационных работ загрязнение  почвы в местах аварийного разлива  уменьшилось в 5 и более раз. Однако принятые меры не позволили полностью  ликвидировать ущерб, нанесенный природной среде. Содержание нефтепродуктов в почвах еще остается высоким, в отдельных случаях превышая допустимые уровни в десятки раз.

Работы по ликвидации последствий аварии и восстановлению подвергшейся загрязнению территории продолжаются. Минприроды производится систематический контроль за состоянием почвенного покрова и поверхностных вод в районе аварий и на близлежащих территориях с целью своевременного обнаружения загрязнения и принятия мер по его ликвидации. Специальные детальные исследования почв и вод на участках разливов нефтепродуктов в пределах водоохранных зон рек Уллы и Западной Двины позволили наметить дополнительно 8 реперных контрольных створов, на которых проводится долгосрочный мониторинг почв.

Для контролирования  и предотвращения загрязнения почв нефтепродуктами следует очень чётко отслеживать технические, технологические и другие процессы производства, транспортировки, переработки и хранения нефти. Что подразумевает в свою очередь мониторинг и контроль состояния источников загрязнения природной среды нефтью и нефтепродуктами. Потенциальные источники загрязнения природной среды нефтью и нефтепродуктами представлены в таблице 2.

таблица 2. Потенциальные источники загрязнения природной среды нефтью и нефтепродуктами

Предприятия и сооружения	Источник загрязнения	Основные причины  загрязнений	Вещества, загрязняющие природную среду
Нефтепромысел	Скважины	Стравливание во время  ремонта, нарушение герметичности, арматуры, аварийные выбросы	Сырая нефть, товарная нефть, минерализованные воды
	Трубопроводы	Коррозия и механические повреждения труб	NaCl , CaSO 4 и др.
	Сборные пункты, нефтехранилища	Испарение углеводородов  в атмосферу, утечки в результате нарушения герметичности емкостей	Конденсаты
	Пункты первичной подготовки нефти       Факелы	То же, что на сборных  пунктах и трубопроводах; сброс  сточных вод	Конденсаты, сажа, канцерогенные  углеводороды
		Неполное сгорание нефтепродуктов, конденсация стравленных в воздухе  углеводородов	Конденсаты, сажа, канцерогенные  углеводороды, сернистые соединения
Нефтепроводы	Нефтепроводы, нефтепродуктопроводы	Механические повреждения  труб, коррозия	Товарная нефть (обезвоженная и обессоленная), жидкие нефтепродукты
Нефтеперерабатывающие заводы, нефтехранилища	Очистные сооружения, канализация	Аварии, разгерметизация соединений трубопроводов, испарение нефтепродуктов в атмосферу	Сточные воды с нефтью и нефтепродуктами (от 100 до 15000 мг/л)
	Резервуары для хранения нефтепродуктов	Выбросы в атмосферу  через клапаны при избыточном давлении паров, нарушение герметичности резервуаров	Легкие углеводороды, мазуты, дизельные и другие топлива
	Технологические установки	Выбросы через предохранительные  клапаны	Углеводороды, сероводород
	Факельные системы	Неполное сгорание углеводородов, сероводорода, отсутствие пламени на факеле	Углеводороды, сероводород, окислы серы, углерода, фенолы, бензол, бенз(а)пирен

 

 

1.2 Нефть и нефтепродукты, их химическая и токсикологическая классификация

Нефть  -  это  жидкий  природный  раствор,  состоящий  из   большого   числа углеводородов (УВ) разнообразного строения  и  высокомолекулярных  смолисто-асфальтеновых веществ. В нем растворено некоторое  количество  воды,  солей, микроэлементов. Главные  элементы: С - 83-87%, Н - 12-14%, N, S, O  -  1-2%, реже 3-6% за  счет  S. Десятые и сотые доли  процента  нефти составляют многочисленные микроэлементы.

В составе нефти различают  следующие классы углеводородов:

• алифатические (метановые);
• циклические насыщенные (нафтеновые);
• циклические ненасыщенные (ароматические).
• Имеются также смешанные (гибридные) углеводороды: метано-нафтеновые, нафтеново-ароматические.

Из нефти получают несколько тысяч различных продуктов, которые делятся на следующие  основные группы:

• топлива (бензины, лигроины, керосины, реактивные, дизельные, котельные, газотурбинные топлива);
• нефтяные масла;
• парафины, церуины, вазелины;
• нефтяные битумы;
• осветительные керосины;
• растворители;
• прочие нефтепродукты (кокс, сажа, смазки, органические кислоты и др.)

 

В  качестве  эколого-геохимических  характеристик  основного  состава  нефти приняты содержание легкой фракции (начало  кипения 200 С),  метановых  УВ (включая твердые парафины), циклических УВ, смол,  асфальтенов и сернистых соединений.

Легкая фракция нефти.

Включает     низкомолекулярные      метановые      (алканы),      нафтеновые (циклопарафиновые) и ароматические УВ - наиболее подвижная часть нефти. Большую часть легкой фракции составляют метановые  УВ  (алканы  с  С5-С11  - пентан, гексан ...). Метановые УВ, находясь в почвах, водной  или  воздушной средах, оказывают наркотическое и токсическое действие на  живые  организмы. Особенно  быстро  действуют алканы  с  короткой  углеводородной цепью. Они лучше растворимы в воде,  легко  проникают  в  клетки  организмов через   мембраны,   дезорганизуют   цитоплазменные    мембраны    организма. Большинством микроорганизмов алканы, содержащие в  цепочке  менее 9 атомов С, не  ассимилируются,  хотя  и могут быть  окислены.  Вследствие летучести  и  более  высокой  растворимости  низкомолекулярных  алканов   их действие обычно не бывает долговременным. В соленой воде алканы с короткими цепями  растворяются  лучше  и,  следовательно,  более  ядовиты. Многие исследователи отмечают сильное токсическое  действие  легкой  фракции на микробные сообщества и почвенных животных. Легкая  фракция  мигрирует  по почвенному профилю  и  водоносным  горизонтам,  значительно  расширяя  ареал первичного загрязнения. С уменьшением содержания легкой фракции  токсичность нефти  снижается,  но  возрастает  токсичность   ароматических   соединений, относительное содержание которых растет. Путем испарения из почвы  удаляется от 20 до 40% легких фракций.