Автореферат (1172980), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для определения вертикальной миграции нефтяного загрязнения в толщегрунта были заложены почвенные разрезы в месте без признаков загрязнения и научастке расположения бывшего склада горюче-смазочных материалов (ГСМ).Определено, что почвы относятся к тундровым глеевым почвам, для которыххарактерно высокое содержание оксидов железа и алюминия. Уровень залеганиягрунтовых вод установлен на глубине около 67 см. Глубина вертикальноймиграции нефтяного загрязнения составила 85 см и была ограничена толщинойсезонно-талого слоя. Для изучения распространения органических загрязнителейбыли отобраны пробы почвогрунтов с трех уровней: на глубине 0…20 см,20…40 см и 40…70 см.Полученные данные о распределении нефтяного загрязнения почвогрунтовна исследуемой территории графически отображены (рисунок 1) с помощьюпрограммного обеспечения Surfer 16 с использованием метода интерполяции«Степень обратного расстояния» («Inverse Distance to a Power»).– выбранные участки проведения планируемых на 2019 г.
испытанийРисунок 1– Установленные уровни нефтяного загрязнения почвогрунтов, 2018 г.12Визуализация данных о нефтяном загрязнении почвогрунтов позволилавыбрать участки проведения испытаний в ходе экспедиционных работ,проведенных в июле 2019 г.Анализ компонентного состава органического вещества исследуемыхпочвогрунтов показал, что для пробы, отобранной на месте бывшего склада ГСМ,и приповерхностной пробы на участке заложения разреза характернораспределение н-алканов C12…C23 и C12…C20 (рисунок 2), что, по всей видимости,указывает на загрязнение дизельным топливом.Исследуемые пробы представлены преимущественно углеводородамисредних молекулярных масс, что может быть обусловлено протеканиеместественных процессов деградации и трансформации органических веществ поддействием физических, химических и биологических факторов воздействия.Идентифицированы метилалканы и регулярные изопреноидные алканы(изопрены), включая пристан и фитан, являющиеся продуктами распада фитола –изопреноидного спирта в составе хлорофилла растений.
Отмечено уменьшениеотносительной интенсивности пиков органических веществ и изменение ихкачественного состава, отражающийся в снижении количества разветвленныхуглеводородов, с увеличением глубины отбора проб в месте заложенияпочвенного разреза. Это обусловлено разделением и удержанием веществ взависимости от их молекулярной массы и строения в процессе вертикальноймиграции загрязнителей через толщу почвогрунта.Определен элементный состав отобранных проб почвогрунтов.
Для оценкитехногенности элементов в составе проб почвогрунтов, отобранных натерритории ТРРС «Кама» были рассчитаны коэффициенты концентрации Kcкаждого элемента относительно его кларка в верхней части земной коры, уровнейПДК и ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) для нормируемыхпоказателей валового содержания элементов в почве и фонового значениясодержания элемента. Установлено, что для территории ТРРС «Кама» характернозагрязнение техногенной серой, подтверждаемое рядами накопления элементов,построенным по рассчитанным коэффициентам концентрации элементов. Так какв ходе мониторинга территории станции в качестве основного источниказагрязнения были установлены объекты хранения ГСМ, то был проведен простойлинейный корреляционно-регрессионный анализ содержания химическихэлементов и уровня нефтяного загрязнения почвогрунтов.13а)б)а) проба почвогрунта, отобранная на месте бывшего склада ГСМ; б) приповерхностная проба, отобранная на участке заложения разрезан-Cn – н-алканы; i-Cn – изо-алканы; *Cn – изопрены; Pr – 2,6,10,14-тетраметилпентадекан (пристан); Ph – 2,6,10,14-тетраметилгексадекан (фитан);ц-Cn – алкилцикланы; * – продукты конденсацииРисунок 2 – Хроматограммы органической составляющей исследуемых почвогрунтов14Выявлено наличие значительной корреляции между содержанием серы инефтепродуктов (r2 = 0,56), что косвенно свидетельствует о том, что одним изосновных источником поступления серосодержащих соединений в почвытерритории являются нефтепродукты или продукты их сжигания.
Также былиустановлены связи весьма высокой тесноты для пар химических элементов:Rb – Ti (r2 = 0,88), Zr – Sr (r2 = 0,84), Ti – Sr (r2 = 0,83), Sr – Rb (r2 = 0,80) и S – Zn(r2 = 0,79). Корреляция S – Zn может быть объяснена, в первую очередь,содержанием природных минералов цинка, присущих для глинистыхпочвогрунтов, в частности сульфида цинка ZnS.Определение физических характеристик почвогрунтов позволилоклассифицировать их как плотные, что предполагает использование ex-situтехнологий отмыва НЗПГ. Однако значительная удаленность территории инезначительность загрязненных площадей делает более целесообразнымприменение in-situ технологий обработки почвогрунтов.
Анализ различныхподходов к оценке территорий техногенного загрязнения позволил разработатьрасширенную методику оценки приоритетности объектов техногенноговоздействия на территории Арктической зоны России и Крайнего Севера поразличным критериям. В качестве примера использования данной методики былапроведена оценка приоритетности исследуемой территории и п. Амдерма,расположенного в сходной климатической зоне и характеризующегося бóльшимиплощадями техногенного загрязнения и объемами отходов. Для оцениваемойтерритории ТРРС «Кама» нами был определен высокий уровень приоритетностиобъекта, что предполагает проведение его мониторинга, разработку плана егорекультивации и реабилитации, проведение соответствующих работ.В главе 4 получены данные об эффективности снижения содержанияорганических соединений в результате их реагентной обработки растворами ПАВ(на примере модельных почв) и установлены экотоксикологическиехарактеристики исследуемых реагентов на основе ПАВ.
Исследованиеспособности ряда анионных и неионных ПАВ вымывать нефтяные и природныеорганические соединения показало значительное влияние pH рабочего растворана показатели эффективности реагентной обработки, так наибольшаяэффективность обработки загрязненных нефтью почв достигается прииспользовании моющих растворов с рН в щелочной области значений (БОК-6,АддиМакс ПВ-01). Заметны различия в солюбилизации нефтепродуктов дляразличных почвенных матриц (торф, чернозем, песок+глина), что, по всейвидимости, объясняется двумя факторами: сорбционной емкостью почвы и15природой реагента, влияющей на способность молекул ПАВ сорбироватьсяпочвами.Так как технологии реагентной обработки НЗПГ могут предполагатьвозврат очищенных почвогрунтов в окружающую среду, риск вторичногозагрязнения диктует необходимость оценки био- и фитотоксичности2используемых реагентов.
Нами установлено, что наименьшую токсичностьпроявляют реагенты марок Стенор 25Р15Е10 и АддиМакс ПВ01; представляетсявозможным их применение в процессах очистки НЗПГ. Высокая биотоксичность(ЛК = 0,1…1,0 мг/дм3) некоторых ПАВ указывает на то, что данные реагентыследует использовать ограниченно – например, для очистки нефтешламов,которые не предполагают их возврата в окружающую среду для дальнейшейрекультивации.Результаты исследования позволили предложить универсальный алгоритмпринятия решения о выборе экологически безопасного, эффективного ПАВ дляочистки нефтезагрязненных арктических почвогрунтов.
Для обработкиполученных экспериментальных данных о физико-химических свойствах иэкотоксикологических характеристиках реагентов на основе ПАВ и арктическихпочвогрунтов был использован программный продукт Logical Decisions v.7.2.Аналогично триадному принципу и принятому в мировой практике «зеленой»экономики, устойчивого развития принципу трех «E» (Environment, Economicalfeasibility, social Equitability), предложены три категории критериев оценки исравнения реагентов: экологическая безопасность, эффективность, экономическаяцелесообразность. Декомопозиция данных категорий предполагает вариативностьвыбираемых критериев для оценки.
Как было выявлено в ходе анализалитературных данных, критерии оценки экологически безопасной применимостихимических реагентов не регламентированы жестко, таким образом,руководствуясь результатами проведенного литературного обзора накопленногонаучного и практического опыта, нами рекомендован выбор несколькихкритериев. Так, для сравнительного анализа 10 альтернатив (ПАВ) нами быливыбраны следующие критерии:1) Экологическая безопасность:– токсичность: био- и фитотоксичность растворов реагентов;– ухудшение свойств почв: вымывание природного органического вещества;2Для удобства разделения двух способов оценки экотоксичности при использовании высших растенийв работе употребляется термин «фитотоксичность», а при использовании тест-организмов гидробионтов –«биотоксичность».162) Эффективность:– средняя эффективность снижения содержания нефтяных углеводородов(модельные эксперименты);3) Экономическая целесообразность:– доступность на рынке, возможность регенерации.Ранжирование альтернатив проводилось на основе полученных в ходеисследования данных.
Результирующая диаграмма (рисунок 3) выбора реагентана основе ПАВ была получена путем непосредственного назначениякоэффициентов значимости (весов) для каждой группы критериев, веса каждогокритерия внутри группы были установлены равными. Индекс значимости каждойальтенативы рассчитывался при учете веса каждой группы критериев и равныхкоэффициентов значимости каждого критерия внутри группы. Вариантранжирования определен превалирующими весами групп критериев равнойзначимости – «экологическая безопасность» и «эффективность», – так какобъектами данного исследования стали как известные реагенты, так и новыеразработки, не представленные на рынке. Таким образом, наиболеецелесообразным выбором с позиций вопросов экологической безопасности иэффективности являются реагенты марок АддиМакс ПВ01 и БОК-6.Выбор реагента на основе ПАВАльтернативы(ПАВ)БОК-6АддиМакс ПВ-01АддиМакс ПВ-02Вега ЧМСтенор 25Р15Е10ОП-10Нефтенол МЛСинтанол АЛМ-7Сульфонол НП-1Неонол АФ 9-12Индексзначимости0,6190,5970,5640,5330,4870,3830,3730,3430,2740,248ЭкологическаябезопасностьГруппа критериевЭкологическая безопасностьЭффективностьЭкономическая целесообразностьЭффективностьЭкономическаяцелесообразностьВес404020Рисунок 3 – Ранжированная диаграмма альтернатив17Так как направления использования реагентов на основе ПАВ включаютвозможность их применения для обработки нефтешламов, то для принятиярешения о наилучшем направлении применения реагента нами предложенаматрица выбора ПАВ при учете двух основных факторов: средней эффективностии биотоксичности (рисунок 4).Рисунок 4 – Матрица выбора направления использования реагентов для процессовочистки НЗПГ и/или нефтешламовИз матрицы видно, что высокоэффективные, но токсичные химическиереагенты не могут считаться пригодными для рекультивации природных почв, вособенности с применением in-situ технологий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
