Нормирование загрязнения почвы и воды нефтью и нефтепродуктами

Лекция 3. Физико – химические методы контроля загрязнений окружающей среды нефтью и нефтепродуктами

Учебные вопросы:

1. Нормирование загрязнения почвы и воды нефтью и нефтепродуктами.

2. Методы контроля нефтяных загрязнений.

3. Дистанционный мониторинг нефтегазовых объектов.

Литература по учебной дисциплине:

1. Федеральный закон № 7 – ФЗ от 10.01.2002г. Об охране окружающей среды.

2. Саксонов М.Н., Абалаков А.Д. и др. Экологический мониторинг нефтегазовой отрасли. Физико – химические и биологические методы. Учебное пособие – Иркутск: Ирк. Университет, 2005 – 114с.

3. Рубанова Н.А. Охрана окружающей среды при бурении скважин. Учебное пособие. Ухта: Ухт.инд.инст-т, 1997 – 52с.

Нормирование загрязнения почвы и воды нефтью и нефтепродуктами

Попадание нефти и ее компонентов в окружающую среду, будь то воздух, вода или почва, вызывает изменение их 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.

Сложность проблемы заключается не только в ее масштабах, но и в разработке критериев и методов борьбы с этим сложным и непостоянным по своему составу загрязнением. Что же такое нефть и ее производные – нефтепродукты? Нефть, как известно, горючее ископаемое, сложная смесь углеводородов (парафиновых, нафтеновых и в меньшей степени ароматических) с другими органическими соединениями (кислородными, сернистыми и азотистыми). Содержание углерода в нефтях колеблется в пределах 82-87 %, водорода – 11-14 %, серы – 0,1-5 %, а содержание азота и кислорода не превышает десятых долей процента. К кислородным соединениям нефти относятся нафтеновые кислоты, фенолы, асфальто-смолистые вещества. Сернистые соединения содержатся в нефтях главным образом в виде сероводорода, меркаптанов, сульфидов, дисульфидов, тиофенов и тиофанов, азотистые соединения – в виде гомологов пиридина, пиперидина, гидрохинолина. Кроме того, в нефти после ее озоления обнаружено свыше 20 различных элементов (Ca, Fe, Si, Zn, Cu, Al, Mg, Ni, V, Na, Sn, Ti, Mn, Sr, Pb, Co, Ag, Ba, Be, Cr и др.), содержание которых (в перерасчете на нефть) находится в пределах 5х10-6 – 1х10-3 %.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) нефтяных загрязнений в различных объектах окружающей среды зависят от вида нефтепродуктов или назначения воды и составляет:

· для воды – от 0,001 (фенол) до 3 мг/л. Принятое суммарное содержание нефтепродуктов в соответствии с ОСТ 38.01378-85 – 0,05 мг/л;

· для почвы – 0,1 мг/кг. Однако ПДК суммарного содержания нефтепродуктов в почве не стандартизировано; установлены ПДК для некоторых видов нефтепродуктов: бензол – 0,3 мг/кг; толуол – 0,3 мг/кг; ксилол – 0,3 мг/кг;

· для воздуха – 0,05 – 5 мг/м 3.

Разлитые нефтепродукты обычно существуют в четко различимых формах:

· свободной – разлитые НП плавают на поверхности открытых водоемов либо, просачиваясь через грунт, образуют на поверхности подземных водоносных горизонтах так называемые линзы (погребенная форма или техногенные месторождения НП);

· растворенной – НП растворимы в поверхностных или подземных водах; адсорбированной – НП связаны с почвогрунами;

· испаренной – НП, испаряющиеся с поверхности воды или почвы, а также их пары, мигрирующие в атмосферу через почвогрунты либо защемленные в их поровом пространстве.

Многообразие нефтепродуктов заключает в себе сложность проблемы их мониторинга: каждый из продуктов, имея собственный обусловленный химический состав, обладает индивидуальной растворимостью и биодеградацией.

Выработка методологии борьбы с загрязнением окружающей среды нефтью и НП крайне сложное дело, поскольку реакция почвы, например, далеко не одинакова с реакцией воздуха или воды. Даже реакция почв на загрязнение нефтью и НП, их чувствительность к этим загрязнителям отличаются в разных почвенных зонах, а также в пределах сопряженных ландшафтов. В случае с водой проблема заключается в том, что нефтяные загрязнения в природных водах имеют тенденцию к рассеиванию и миграции.

Различие наблюдается и в поведении объектов водной среды:

· поверхностных;

· подземных водах;

· почвогрунтах.

Так, например, в поверхностных водах состав НП под влиянием испарения и интенсивного протекания химического и биологического разложения претерпевает за короткий срок быстрые изменения, а в подземных водах, наоборот, процессы разрушения заторможены.

Минимальный уровень содержания НП в почвах и грунтах, выше которого наступает ухудшение качества природной среды, рассматривается как верхний безопасный уровень концентрации (ВБУК). ВБУК НП в почвах зависит от сочетания многих факторов, таких как тип, состав и свойства почв и грунтов, климатические условия, состав нефтепродуктов, тип растительности, тип землепользования и др. Эти нормы должны различаться в зависимости от климатических условий и типов почвообразования.

Верхний безопасный уровень концентрации НП в почвах принят за ориентировочный уровень допустимой концентрации (ОДК) в почвах. Ориентировочным допустимым уровнем загрязнения почвы НП предлагается считать нижний допустимый уровень загрязнения, при котором в данных природных условиях почва в течение одного года восстановит свою продуктивность, а негативные последствия для почвенного биоценоза могут быть самопроизвольно ликвидированы. Такая оценка ОДК как общесанитарного показателя может быть дана для верхнего, гумусово-аккумулятивного горизонта почв (примерно до глубины 20 – 30 см).

ОДК нефти и НП в почве не может быть единым для всех типов почв и природных зон. Он зависит от факторов:

· влияние вещества на свойства почв и растений;

· потенциал самоочищения почв;

· данный вид загрязнения.

Главные из таких факторов – химический состав загрязняющего вещества, свойства и состав почв, физико- географические (главным образом, климатические) условия данной территории.

Для установления ОДК по общесанитарному показателю рекомендуется различать:

· НП легкого состава (бензин, керосин, дизельное топливо, конденсат)

· тяжелые нефтепродукты (нефть с плотностью выше 0,8, мазут, смазочные масла, битумы).

Эти две группы НП по-разному влияют на самоочищение почв и требуют разного методического подхода к их определению в почвах.

ОДК для тяжелых НП должны быть ниже, чем для легких. Как показывают экспериментальные данные, большая часть легких фракций НП (40 – 70 %) разлагается, испаряется и рассеивается уже в первые недели и месяцы пребывания в почве.

На основе обобщения мирового опыта и данных экспериментов МакДжиллом составлена таблица ориентировочных нормативов содержания НП в почвах, подлежащих рекультивации (таблица 1).

Таблица 1 – Относительная степень нарушенностипочв,содержащих различные количества нефти