Глязнецова Юлия Станиславовна состав, распространение, трансформация нефтезагрязнения в почвогрунтах и донных осадках на территории якутии 02. 00. 13 Нефтехимия автореферат

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4

Практическая значимость работы. Предложенный комплекс аналитических параметров позволяет контролировать состояние ОС, выявлять участки с высоким уровнем нефтезагрязнения, требующие специальных мероприятий по их восстановлению и оценивать качество выполненных рекультивационных работ.

Данные по современному состоянию почв и донных осадков на загрязнение НП будут использованы для мониторинга территорий действующих предприятий НГК, а также в связи с вводом в эксплуатацию нового крупного центра нефтедобычи в республике.

Данные по изучению особенностей трансформации нефтезагрязнения в мерзлотных почвах могут быть использованы при разработке нормативов ОДК НП.

На защиту выносятся:

- комплекс аналитических параметров для идентификации техногенной составляющей на фоне нативного ОВ при загрязнении почвогрунтов нефтью и НП;

- особенности трансформации нефтяного загрязнения под действием почвенной микрофлоры и элементов растительного покрова для мерзлотных почв Якутии по результатам моделирования;

- закономерности распространения загрязнения почвогрунтов и донных осадков на объектах НГК Якутии на основе изучения химического состава нефтезагрязнения.

Реализация работы. Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ИПНГ СО РАН на 2000-2007 гг. (в лаборатории геохимии каустобиолитов) и является составной частью тем: «Динамика загрязнения окружающей среды на объектах нефтегазового комплекса» (ГР № 01.2.00 103691); «Создание новых физико-химических методов исследования закономерностей формирования поверхностных геохимических полей над залежами углеводородов» (междисциплинарный интеграционный проект №85). «Изучение состава проб нефтепродуктов» по заказу ОАО «Якутгазпром» (№ 21/1415). Результаты исследований территорий Талаканского месторождения и трассы нефтепровода Талакан-Витим, включенные в диссертацию, были внедрены в ОАО «Ленанефтегаз» (г. Ленск). Материалы диссертации вошли в виде самостоятельных глав в научные отчеты ИПНГ СО РАН за 2001-2007 гг.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях: «Малотоннажная переработка нефти и газа в республике Саха (Якутия)» (Якутск, 2001); «Экологическая безопасность р. Лена» (Якутск, 2001); II, III конференции молодых специалистов ОАО «Якутгазпром» (Якутск, 2006, 2007); VII «Лаврентьевских чтениях» (Якутск, 2003); 3 школе-семинаре молодых ученых России «Проблемы устойчивого развития регионов» (Улан-Удэ, 2004); «Физика и окружающий мир» (Якутск, 2005); «Минерально-сырьевые ресурсы и освоение недр Якутии» (Якутск, 2005); конференции научной молодежи ЯНЦ «Эрэл» (Якутск, 2006, 2007); международных конференциях: «Прикладная экология Севера» (Якутск, 2003); «Роль мерзлотных экосистем в глобальном изменении климата» (Якутск, 2006); «Химия нефти и газа» (Томск, 2006).II Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин (Якутск, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 30 работ, в том числе 6 статей (4 из них в журнале из списка ВАК), материалы 20 докладов и тезисы 4 докладов на международных, всероссийских и региональных конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, приложения и списка использованной литературы из 163 наименований. Работа изложена на 163 страницах и содержит 57 рисунков, 48 таблиц вместе с приложением.

Автор искренне благодарен научным сотрудникам лаборатории геохимии каустобиолитов Института проблем нефти и газа СО РАН Чалой О.Н. и Лифшиц С.Х. за помощь в проведении исследований и полезные консультации, а также всему научно-техническому персоналу лаборатории. Автор признателен за ценные замечания член-корр. РАН Каширцеву В.А., к.г.-м.н. Новгородову П.Г., д.г.-м.н. Макарову В.Н. и к.б.н. Легостаевой Я.Б.

Особую признательность автор выражает научному руководителю к.г.-м.н. Зуевой И.Н. за постоянную поддержку и ценные советы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Загрязнение почв нефтепродуктами (литературный обзор).

Проблемам загрязнения почв и донных осадков техногенными углеводородами (УВ) в научной литературе посвящено большое число работ. В основном они связаны с изучением процессов миграции и трансформации нефти и НП в почвах, с очисткой и рекультивацией почв, трансформацией морфологических и химических свойств почв под влиянием загрязнения, ролью почвенных микроогранизмов в утилизации УВ. Во многих публикациях содержатся сведения о методах диагностики различных углеводородных загрязнений. В ряде работ рассматриваются вопросы нормирования загрязнения почв сложными смесями УВ и установление порогов допустимых концентраций нефти и НП в почвах.

Официальные методики, внесенные в Государственный реестр, позволяют определять лишь суммарное содержание НП в почве, и применимы только для анализа загрязнения почвогрунтов НП в случаях свежих разливов, что ограничивает их применение для мониторинга нефтезагрязненных территорий и контроля качества выполненных очистных работ. С другой стороны, в ряде работ показано, что определяемые по этим методикам УВ могут соответствовать не только техногенному загрязнению, но и присутствующему в пробах нативному ОВ. В связи с этим необходимо проведение специальных исследований для изучения состава и особенностей химической структуры выделенных углеводородных компонентов.

2. Объекты и методы исследования.

Объектами исследования послужили пробы почвогрунтов с территорий НГК Якутии: Якутской нефтебазы (НБ), Ленской НБ, Талаканского нефтепромысла, нефтепровода Талакан-Витим, Средневилюйского газоконденсатного месторождения, а также донных осадков ручья Нюняли, протекающего по территории Талаканского нефтепромысла.

Пробы отбирались и на природных объектах: прибрежной зоны р. Лена и группы островов. Общее количество проанализированных проб почв и донных осадков 455.

Изучены свойства и химический состав возможных загрязнителей: талаканской нефти и ее фракций, средневилюйского газоконденсата и различных НП.

Процесс определения НП в почвах состоит из следующих основных стадий: отбор проб, концентрирование НП, собственно определение.

Комплекс аналитических исследований включал извлечение ОВ из проб почвогрунтов с помощью холодной экстракции хлороформом, изучение структурно-группового состава компонентов экстрактов и их фракций методом ИК-Фурье спектроскопии, определение группового состава экстрактов методом жидкостно-адсорбционной колоночной хроматографии; определение индивидуального состава насыщенных УВ методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ) и хромато-масс-спектрметрии (ГХ/МС).

Спектральные исследования выполнены на ИК-Фурье спектрометре “Protege 460” фирмы “Nicolet” в аналитической области 600-4000 см^-1.

В хлороформенных экстрактах после осаждения асфальтенов избытком петролейного эфира выделялась мальтеновая часть, которая методом колоночной жидкостно-адсорбционной хроматографии на силикагеле АСК разделялась на масла, бензольные и спиртобензольные смолы.

Изучение алифатических УВ в хлороформенных битумоидах (ХБ) проб проводилось методом ГЖХ на приборе «Цвет-112» и методом ГХ/МС на системе, включающей газовый хроматограф Agilent 6890, имеющий интерфейс с высокоэффективным масс-селективным детектором Agilent 5973N.

3. Особенности состава и строения битумоидной части мерзлотных почв Якутии и нефтепродуктов-загрязнителей. Как известно, в составе почв и донных осадков содержится нативное ОВ. Содержание битумоидной составляющей – ХБ в породах и почвах изменяется в больших пределах и может достигать аномально высоких значений (более 0,4%), превышая в сотни раз средние фоновые значения для почв - 0,004-0,100% (Справочник, 1999). Присутствие нативного ОВ затрудняет идентификацию техногенного загрязнения почв, поэтому оценку предлагается проводить относительно фона. В связи с этим необходимо проведение битуминологических исследований для характеристики природного фона, т.е. определение содержания ОВ в почвах и особенностей его состава.

Для характеристики природного фона были изучены контрольные пробы почв, отобранные на незагрязненных участках, расположенных на значительном расстоянии от источников нефтезагрязнения.

Анализ ИК-спектров ХБ контрольных проб показал их идентичность с ХБ ОВ современных осадков. В их структурно-групповом составе кислородсодержащие соединения преобладают над углеводородными структурами, на что указывает доминирование полос поглощения (п.п) карбонильных групп в области 1700-1740 см^-1и поглощение эфирных связей в области 1170 см^-1 над п.п. алифатических структур (характерный дублет 720 и 730 см^-1 для длинных метиленовых цепей, 1380 см^-1 – для метильных групп, 1460 см^-1– метиленовых групп) и ароматических циклов – 750 и 1600 см^-1 (рис. 1, спектры 1, 2). Различия в ИК-спектрах экстрактов почв, дающих информацию о природном фоне, и характере НП-загрязнителей, позволяют обнаружить присутствие техногенной составляющей в составе экстрактов.

Blog