ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ БЕЛАРУСИ

Д. А. Пашкевич
Белорусский государственный университет, Минск
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ БЕЛАРУСИ НЕФТЯНЫМИ
УГЛЕВОДОРОДАМИ
При современном уровне развития нефтяной промышленности ни одна её отрасль не относится к
безотходным (в среднем, до 17% нефти и продуктов ее переработки теряется при добыче, транспортировке и
переработке). При этом наносится большой ущерб народному хозяйству и природным объектам. За последние 7 лет
по официальным данным в окружающую среду Беларуси только из нефтепроводов (НПР) излилось до 250 м3 нефти
и нефтепродуктов (аварии на НПР: «Унеча-Вентспилс», «Мозырь-Брест», «Унеча-Мозырь»).
Основными источниками углеводородного (УВ) загрязнения являются: автотранспорт, предприятия
нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности; газообразные выбросы и сточные воды
промышленных предприятий; опасные отходы промышленных и муниципальных свалок (отстойных прудов,
бассейнов); разливы нефтяных УВ в результате аварий при нефтедобыче (Гомельский регион) и на НПР,
нефтехранилищах и нефтеперегонных заводах и др.
При нефтяной контаминации суши происходит миграция нефти по почвенному профилю: фронтальное
просачивание и гравитационное стекание по каналам миграции. В верхней части профиля – первый тип миграции
(равномерное пропитывание почвенной толщи). В более глубокие горизонты нефть проникает по ходам корней,
трещинам и другим ослабленным зонам (т.е. неравномерное распределение нефти). [2] Определенной защитой от
проникновения основной массы нефти в самые нижние части почвенного профиля и в горизонты грунтовых вод в
суглинистых почвах являются сорбционные барьеры, которыми служат органогенные горизонты в верхней (А 1) и
средней (горизонт В) части профиля. Каналы миграции часто заканчиваются в иллювиальной части, создавая
горизонт повышенной битуминозности. В этом горизонте сорбируется основная часть асфальтово-смолистых
компонентов, преодолевших верхний барьер.
Глубину проникновения нефти и скорости её площадного распространения определяются множеством
факторов.
Механический состав отложений: чем больше зернистость – тем легче нефть проникает на глубину и меньше
сорбируется грунтом (Таблица 1).
Тип отложений
Скорости нефтепросачивания для различных типов отложений*
Песок крупный,
Супесь моренная
Суглинок
Грунт илистый,
флювиогляциальный
моренный
аллювиальный
V max
до 80 мм/ч
до 38 мм/ч
до 5 мм/ч
до 0,5 мм/ч
*Примечание: данные получены практическим путем, max скорость просачивания – отмечалась за первый час опыта,
3
влажность отложений W=40-70%, использовалась нефть Зуевского месторожд. (ρ=0,84 г/см , П=7,65% , S=до 7,4%), в количестве
1 мл на 4,5 см3
Чем больше скорость просачивания – тем больше вероятность загрязнения грунтовых вод. На площадях с
поверхностным залеганием грунтов с низкими скоростями просачивания обычно наблюдаются обширные шлейфы
неглубокого загрязнения (горизонтальная составляющая миграции загрязнения преобладает над вертикальной). В
песчаных грунтах фронт вертикального продвижения нефти сплошной. В отложениях легкого механического
состава происходит фронтальное просачивание нефти на глубину 1,5-2 м, а в тяжелых суглинках она сорбируется в
отдельных горизонтах (мозаичная, пятнистая картина загрязнения профиля).
Свойства углеводорода: быстро испаряющиеся легкие фракции затягиваются капиллярными силами на
глубину до 1 метра, а тяжелые фракции проникают не глубже 12 см и создают на поверхности твердую корку.
Влажность: нефть быстрее перемещается во влажных грунтах, т.к. не расходуется на смачивание его
частичек; поверхностная корка непрочна – возможно глубокое вмывание УВ с новыми порциями атмосферных
осадков.
Растительный покров: сдерживает распространение загрязнения.
Рельеф местности: является одним из основных параметров при утечках и контролирует общую картину
загрязнения (играет роль взаимоположение источника загрязнения к уклону местности).
Метео- и гидро- условия: ветер и вода способствуют переносам нефтяных УВ на значительные площади, а
температура и солнечный ультрафиолет – более быстрому окислению и разложению нефтяных УВ. [3]
В приповерхностных условиях нефть и нефтепродукты могут находиться в следующих формах:
– в пористой среде и трещинах – в парообразном, жидком легкоподвижном, в свободном водорастворенном
(водно-эмульсионном), в свободном неподвижном (как цемент между частицами грунта) состояниях;
– в связанном состоянии на частицах отложений, в том числе на гумусовой составляющей почвы;
– в приповерхностном слое в виде плотной органоминеральной массы.
Четвертичные отложения занимают большую часть поверхности Республики. Основными особенностями
загрязнения нефтепродуктами территории Беларуси являются:
– значительное количество источников поступления нефтепродуктов в окружающую среду на сравнительно
небольшой территории (автозаправочных станций общего пользования – более 700, складов – более 50, старых
мазутохранилищ тепловой отрасли энергетики – сотни объектов; месторождений с залежами нефти – порядка 70-и,
нефтепроводов – общей протяженностью около 3000 км, нефтепродуктопроводов – 1107 км);
– значительный срок эксплуатации большинства объектов (более 50 лет) и высокая степень физического
износа оборудования;
– постоянные утечки нефтепродуктов (хотя и в небольших объемах). Происходит формирование визуально
неидентифицируемых очагов загрязнения в почво-грунтах и подземных водах. Выявленные локальные очаги чаще
всего приурочены к нефтебазам, период эксплуатации которых составляет более полувека. Наибольшие очаги
загрязнения – участки размещения сливно-наливных эстакад. [4]
Ниже приведены идентификационные признаки обнаружения контаминированных нефтяными УВ
территорий (индикаторы полевых исследований и материалов дистанционного зондирования):
– в загрязненных отложениях преобладают черные, серо-коричневые оттенки в верхней части профиля и
темно-бурые, коричнево-бурые, буро-охристые – в нижней (усиленное оглеение, образование Fe-Mn пленок по
граням структурных отдельностей);
– увеличивается количество структурных отдельностей больше 1 см, (агрегирование частиц, увеличивается
содержание глыбовых);
– уменьшение пористости, влагоемкости отложений;
– при сильном загрязнении растительный покров вымирает;
– на поверхности воды образуется пленка (радужной окраски на мульти-спектральных снимках), в воде
появляется керосиновый запах (легкие фракции растворяются в воде, тяжелые – откладываются на дне водоема); на
радиолокационных снимках проявляются как темные пятна пониженной интенсивности (нефтяные пленки
приводят к многократному отражению падающего излучения (как следствие – интерференция волн);
– наличие проталин в зимнее время (пятна нефти нарушают термическое состояние снега и льда, усиливают
их таяние) (рис. 1 б);
– низкая отражательная способность (при сильном загрязнении кривые спектрального отражения
горизонтальны). Интегральное отражение сильно загрязненных отложений – 10-12% (в сине-фиолетовой зоне
коэффициенты отражения снижаются до 9-11%, в красной – до 8-13%) (рис. 1 а);
Рисунок 1 – а) Заброшенное нефтяное шламохранилище Мозырьского НПЗ; б) «нефтяной отстойник» завода
«Нафтан»
– отличие от незагрязненных отложений на космоснимках: нет подъема кривой спектрального отражения при
увеличении длины волны. [2]
Общая специфика загрязнения земель нефтью и нефтепродуктами заключается в их долгом разложении.
Предельно допустимыми концентрациями нефтепродуктов в землях (в мг/кг) на территории Республики
приняты: 50 (для сельскохозяйственных природоохранно-рекреационных, историко-культурных); 100 (для
населенных пунктов, дачных кооперативов); 500 (для промышленных, транспортных, оборонных и иного
назначения).
Загрязнение нефтью поверхностных отложений
вызывает повышение соотношения в них углерода к
азоту, снижение концентрации подвижного фосфора,
обезвоживание, истощение кислорода и увеличение
микробиологической
активности
углеродоусваивающих микроорганизмов. Естественная
деградация нефти идет со скоростью 3-4 мг нефти в
сутки на 1 кг отложений, очистка требует, по крайней
мере, четырех лет.
Основные методы решения проблем нефтяного
загрязнения, это:
1) термические (сжигание); 2) физикомеханические и физико-химические; 3) биохимические
(окислительное
разложение
углеводородов
определенными культурами микроорганизмов).
Рисунок 2 – Схема развития нефтяной отрасли в Республике
по регионам
1 – территории доказанной нефтеносности; 2 – нефтепроводы;
3 – нефте-перерабатывающие заводы; 4 – основные нефтебазы
1. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Экология почв: Учебное пособие для студентов вузов. Часть 3. Загрязнение почв. Ростов-на-Дону:
УПЛ РГУ, 2004 – 54 с.
2. Кравцова В.И. Космические методы исследования почв – М.: Аспект Пресс, 2005 – 168 с.
3. Пиковский Ю.И. Трансформация техногенных потоков нефти в почвенных экосистемах // Восстановление нефтезагрязненных почв экосистем.
– М.: Наука, 1988 – 254 с.
4. Хаустов А.П., Редина М.М., Черепанский М.М., Томина Н.М., Оношко М.П., Мамчик С.О., Огняник Н.С., Парамонова Н.К., Брикс А.Л.
Проблемы идентификации и количественной оценки загрязнения геологической среды нефтепродуктами // Режим доступа - belisa.org.by, Дата
доступа – 12.12.2013 г.