168293 (Экологические проблемы загрязнения урбаэкосистем нефтепродуктами (на примере г. Воронежа))

Экологические проблемы загрязнения урбаэкосистем нефтепродуктами (на примере г. Воронежа)

Д.В.Бокарев, Воронежский государственный университет

Современными экологами уже давно отмечается особая роль нефтепродуктов в загрязнении окружающей среды. Отчасти это связано с крайней токсичностью составляющих нефть компонентов. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Она состоит преимущественно из смеси насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса: а) Парафины (алкены) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Парафины обладают максимальной летучестью и хорошей растворимостью в воде. Содержание – до 90% от общего состава. б) Циклопарафины - насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Основные соединения – циклопентан и циклогексан. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению. Содержание – 30 – 60% от общего состава. а) Ароматические углеводороды - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен). Содержание – 20 – 40% от общего состава. г) Олефины (алкены) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь. Содержание – 10% от общего состава [1].

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде продукты – тяжёлые фракции нефтепродуктов, осевшие на дно вещества и т. д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека, но и для биоты в целом. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды [2].

Проблема загрязнения окружающей среды нефтепродуктами наиболее характерна для областей так или иначе связанных с нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью, но в последнее время данная проблема стала настоящим «бичом» для всех крупных городов. Рост автомобильного транспорта, как следствие, увеличение количества автоматических заправочных станций приводит к неизбежному загрязнению атмосферы, почв, грунтов, поверхностных и подземных вод нефтепродуктами, что и является основной экологической проблемой.

Возьмем, к примеру, г.Воронеж. Он никогда не относился к городам с развитой нефтяной промышленностью, но проблема загрязнения окружающей среды нефтепродуктами в последнее время становится всё более острой. На территории города самым большим объектом, связанным с нефтепродуктами является промплощадка АО «Воронежнефтепродукт» или Воронежская нефтебаза.

Впервые изучение загрязнённости грунтов и подземных вод на территории нефтебазы было выполнено АООТ " Воронежстройизыскания " в марте 1994 г. При этом было установлено наличие линзы нефтепродуктов на поверхности горизонта грунтовых вод с содержанием от 40 до 8051 мг/л и в грунтах - от 250 до 4850 мг/кг. Но детально эта линза, к сожалению, изучена не была. Спустя некоторое время АООТ «Воронежстройизыскания» провели начальный этап работ по мониторингу за состоянием окружающей среды в районе промплощадки нефтебазы. При этом в соответствии с техническим заданием и программой работ были осуществлены отбор и анализ проб почв, грунтов, буровые работы, анализ фондовых материалов. Исследования проводились в окрестностях нефтебазы, на её промплощадке и ныне действующих полях фильтрации, на общей площади 1,1 км2.

Территория АО "Воронежнефтепродукт" располагается в левобережной части г. Воронежа по ул. Димитрова, 134. На северо-западе и западе она – граничит с комплексом производственных предприятий гидроспецфундаментстроя, управления связи, стройматериалов, ТОО, УПТК и др. К северо-западу в 400-500 м располагается резервная нефтебаза, а северовосточнее - бензозаправочные станции. С севера, непосредственно к промплощадке примыкает территория жилой зоны. По санитарной классификации промплощадка нефтебазы относится к предприятиям с санитарно-защитной зоной, равной 200м от источников выброса вредных веществ. Технологическая схема производства заключается в доставке, хранении и снабжении нефтепродуктами предприятий г. Воронежа и области. Ассортимент нефтепродуктов представлен: бензином А-76, АИ-93, керосином, дизельным топливом, печным и моторным топливом и маслами.

В 1983 г. нефтебаза подключена к нефтепродуктопроводу "Никольская - Харьков", который снабжает базу бензином и дизтопливом. Кроме этого, все виды топлива и масла поступают на промплощадку в железнодорожных цистернах.

Основным источником водоснабжения является городской водопровод. Вода используется для хозяйственно-бытовых и противопожарных целей. Имеющаяся на предприятии артскважина, согласно её паспорта, эксплуатирует первый от поверхности неоген-четвертичный водоносный горизонт [3]. Однако, качество воды не отвечает требованиям ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" по запаху, вкусу, мутности, содержанию железа, окисляемости [4]. Вода скважины используется как резервная.

На предприятии существует две системы канализации : бытовая и производственная. Бытовые сточные воды жилой зоны сбрасываются на Левобережные поля фильтрации.

Производственные стоки из резервуарных парков, эстакад и сооружений поступают на очистные сооружения, затем сбрасываются в отстойники.

Очистные сооружения построены в 1964 году, в 1972 году проведена их реконструкция. Общий объём очищаемых и выпускаемых стоков 56692 м3/год.

На предприятии организован постоянный лабораторный контроль качества сточных вод в трёх точках : колодец до нефтеловушки, сливная труба после нефтеловушки и перед сбросом в отстойники. При этом качество выходящих из нефтеловушки сточных вод характеризуется содержанием нефтепродуктов 20-25 мг/л.

В гидрогеологическом отношении район характеризуются наличием двух зон – зоны аэрации и зоны насыщения. Выделяются три горизонта грунтовых вод: верховодка, неоген-четвертичный и девонский. Верховодка распространена спорадически на глубинах 2-6 м с водоупором на линзах суглинков и глинистых песков.

Неоген-четвертичный аллювиальный горизонт грунтовых вод имеет повсеместное распространение. Глубина его залегания зависит от геоморфологических условий, наличия в рельефе понижений. Так в центральной части водораздела уровень первого горизонта грунтовых вод залегает на глубине 20 м, в пределах понижений - 14-16 м. Неоген-четвертичный водоносный горизонт имеет общее направление потока с востока на запад - от долины реки Усманки к водохранилищу. Его водоупором служит кровля карбонатных глин и известняков верхнего девона, залегающих на глубинах 55-60 м. Мощность горизонта 35-40 м. По данным региональных гидрогеологических исследований водоупор не выдержан, в результате чего отмечается взаимосвязь неоген-четвертичного и девонского водоносных горизонтов.

Девонский горизонт подземных вод напорный, залегает на глубине более 90 м..

После проведения всех исследовательских работ по мониторингу за состоянием окружающей среды были получены следующие результаты :

1) загрязнение почв нефтепродуктами характеризуется значительной изменчивостью - от 95 мг/кг до 14 310 мг/кг. Превышение экологической нормы отмечается на площадке гаража и резервуаров нефтепродуктов. По остальной территории оно составляет от 0,095-0,02 до 0,8-0,16 экологической нормы. Загрязнение почв металлами значительно ниже ПДК по всем определяемым показателям. Результаты анализов содержаний нефтепродуктов в грунтах из зоны аэрации показали чрезвычайно низкие их содержания без какой либо закономерности в распределении их содержаний в зависимости от органолептических признаков. Так по скважине, расположенной в центре "ядра" загрязнителя - в песках с запахом бензина - содержание нефтепродуктов 0,16 мг/кг на глубине 8 м, 0,087 и 0,093 мг/кг на глубинах 12 и 16м.

2) при изучении загрязненности подземных вод удалось установить наличие трех зон загрязнения, характеризующихся различными содержаниями нефтепродуктов в воде, их мощностями и условиями залегания.

1-я зона – ядро загрязнения – соответствует наиболее загрязненной части горизонта подземных вод, имеет в свою очередь сложное строение. Северо-восточная часть ядра загрязнения, обладающая максимальными значениями мощности 0.4-2.2 м и содержания нефтепродуктов от 236.7 до 830 г/л, залегает в виде линзы почти чистого нефтепродукта на кровле неоген-четвертичного горизонта грунтовых вод. Территориально оно совпадает с промплощадкой нефтебазы. Ее значительно менее мощная часть – 0.07-0.15 м – представляет собой зону растекания ядра по основному направлению потока. 2-я зона – переходная – располагается к северу и востоку от первой зоны. Нефтепродукты здесь представлены в виде пленок растворов и эмульсий. Их содержания интенсивно варьируют от 0 до 1000 мг/л. Причем минимальные значения (60-1000 мг/л) приходятся на участки, где зона залегает непосредственно под «ядром» загрязнения.

3-я зона – с признаками нефтяного загрязнения – характеризуется отсутствием в пробах нефтепродуктов, или их невысокими содержаниями с превышением ПДК в 4-6 раз. Вне этих участков эти значения составляют 0-15.2 мг/л. Установлено, что вся исследованная толща грунтовых вод содержит нефтепродукты от 60 до 301.9 мг/л до откачки и от60 до 39.4 мг/л после откачки. В водовмещающих песках неогена на глубине 17-19 м эти значения составляют в среднем 5 мг/л, что в 17 раз выше значения ПДК питьевого ГОСТа [3].

По результатам проведенных работ можно увидеть, что места хранения (особенно длительного)

нефтепродуктов являются зонами экологического неблагополучия, и дальнейшая задача экологов –

провести детальное изучению данного района, то есть :

1) выяснить структуру гидродинамического потока загрязнённых грунтовых вод, в связи с вхождением области загрязнения в область питания городского водозабора № 9;

2) установить дренирующее влияние реки Песчанка на горизонт грунтовых вод; 3) выявить чёткие границы загрязнения грунтовых вод, так как до настоящего времени границы носят расплывчатый характер;

4) провести анализ существующих мер борьбы с загрязнением и разработать рациональные водоохранные мероприятия.

В связи с тем, что на территории области размещено большое количество нефтехранилищ, рекомендуется проведение научно-исследовательских работ на территории нефтебаз с неблагополучными экологическими условиями.

Список литературы

1. Плотников В.В. На перекрестках экологии. – М., 1985. -208с.

2. Банников А.Г., Рустамов А.К, Вакулин А.А. Охрана природы. -М., 1987. -287с.

3. Дурнев Ю.Ф. Геоэкологические особенности промплощадок нефтебаз г.Воронежа // Вестн. Воронеж. унта. Сер. геол. -1997. -№4. -С.154-158. 4. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. -Л., 1987. -528с.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.vestnik.vsu.ru