Введение к работе
Актуальность исследований
Нефтегазовая отрасль является в экономике России одной из бюджетообразующих Во многих регионах эта отрасль служит также и основным источником воздействия на окружающую среду Широчайшее использоваїше нефтепродуктов в различных областях экономики и повседневной жизни людей неизбежно влечет за собой риск негативного воздействия на окружающую среду, в частности, угрозу возникновения пожаров и взрывов
Почва является депонирующим элементом любой экосистемы, она регулирует процессы перераспределения загрязняющих веществ в окружающей среде Сложная органо-минеральная система, какую представляет собой почва, включает, в том числе и комплекс нефтепродуктов самого различного генезиса При этом нефтепродукты являются смесями компонентов очень сложного состава, различные составляющие которых по-разному и в разной степени воздействуют на окружающую среду и ее обитателей Задачи качественной и количественной оценки негативного воздействия на почвенный покров нефтепродуктов на настоящий момент не получили исчерпывающего решения и не могут быть решены без применения системного подхода
Без знания исходного содержания нефтепродуктов в почвах невозможно выявить степень негативного воздействия нефтяного загрязнения Однако выяснению исходного состояния экосистем в научно-технической литературе до сих пор не уделено должного внимания
Для оценки состояния природной среды на объектах нефтегазового комплекса часто возникает необходимость оценить пожароопасное состояние почвенных систем Критерии оценки пожароопасного состояния почв по содержанию в них нефтепродуктов вообще не разработаны
Пожарная и экологическая безопасность объектов нефтегазового комплекса невозможна без современной системы мониторинга При мониторинге значительных территорий требуется все большее и большее увеличение массовости проб, а полное количественное и качественное определение нефтепродуктов длительно и чрезвычайно дорого В таких случаях наиболее приемлемым является применение методологии скрининга, подразумевающей предва-
рительное тестовое определение массовых проб Необходимость создания скрининговых технологий мониторинга нефтепродуктов признается многими исследователями Они же отмечают, что до сих пор существенным недостатком имеющихся скрининговых методов является их слабая отработанность на реальных объектах.
Решаемая в диссертации научно-техническая задача - разработка критериев и методов определения пожароопасного состояния систем почвенного покрова, содержащих техногенные нефтепродукты
Целью исследования является оценка пожароопасных свойств системы почва-нефтепродукт на объектах нефтегазового комплекса и применение скрининговых методик для мониторинга нефтепродуктов в почвенном слое
Задачи исследования:
-
Определить пределы концентраций нефтепродуктов в почвах различного генотипа, при которых возможно зажигание и устойчивое горение системы почва-нефтепродукт
-
Методами физико-химического анализа провести диагностику типов нефтяного загрязнения в почвенных отложениях и установить, какой из типов загрязнения создает наибольшую потенциальную пожарную опасность в системе почва-нефтепродукт
-
Разработать методику оценки активности почвенного раствора по снижению пожарной опасности почв, исследуя динамику перераспределения компонентов нефтяного загрязнешш между почвенным раствором и твердым почвенным грунтом
-
Применить новую скрининговую систему методов количественного и качественного анализа нефтепродуктов к изучению состояния почвенного покрова на объектах нефтегазового комплекса
-
Используя корреляционный анализ, оценить сопоставимость результатов изучения нефтепродуктов в почвах различными методами
Объектами исследования являлись почвенные отложения различного генотипа, товарные нефтепродукты, образцы почв и донных отложений, отобранные на территориях предприятий нефтегазового комплекса
Предмет исследования пожароопасное состояние почвенных отложений на объектах нефтегазового комплекса, система методов физико-химического анализа нефтепродуктов в почвенном слое
Методы исследования инфракрасная спектроскопия, молекулярный люминесцентный анализ, вытеснительная колоночная хроматография, корреляционный анализ
Научная новизна.
В качестве критерия оценки пожароопасного состояния почв предложен и экспериментально определен нижний предел концентрации нефтепродуктов в почвах различного генотипа, при котором возможно зажигание и устойчивое горение системы почва-нефтепродукт.
Установлено, что пожароопасное состоите почв при разливе в них нефтепродуктов наступает до создания концентрации предельного нефтена-сыщения без выделения нефтепродукта в отдельную фазу, когда систему почва-нефтепродукт можно условно считать твердым горючим веществом
Предложены критерии групповой диагностики типов нефтяного загрязнения почвенного слоя, и выделен тіш загрязнения, создающий наибольшую потенциальную пожарную опасность системы почва-нефтепродукт
Для оценки активности почвенного раствора по снижению пожароопасного состояния почв предложен коэффициент межфазового перераспределения валового количества и группового состава компонентов нефтяного загрязнения между почвенным раствором и твердым почвенным грунтом
Методом корреляционного анализа определены сопоставимость результатов, информативность, специфичность и концентрационные диапазоны изучения нефтепродуктов в почвенных отложениях тремя независимыми методами физико-химического анализа, составляющими скрининговую систему методов изучешія нефтяного загрязнеїшя в почвах Совокупность применеїшя этих методов существенно расширяет информационные возможности и концентрационные пределы изучения нефтепродуктов в почвенных отложениях по сравнению с применяемыми стандартными методами
Практическая значимость.
Опробованы на реальных объектах нефтегазового комплекса три независимых скрининговых метода исследования нефтепродуктов, содержащихся в разных концентрациях в почвенных отложениях
Внедрение скрининговой технологии обнаружения и диагностики нефтепродуктов в почвенных отложениях способствует повьппению массовости, специфичности, расширению концентрационных пределов изучения техногенных нефтяных загрязнений и установлению возможности возникновения пожароопасных ситуаций на объектах нефтегазового комплекса
Разработанная система применения методов слежения за воздействием на почвенный слой нефтепродуктов может быть использована при расследовании пожаров, проведении наблюдений за количественными и качественными показателями состояния окружающей среды и для информационного обеспечения государства, юридических и физических лиц по вопросам состояния окружающей среды
Результаты работы используются в практической деятельности экспертных организаций МЧС России и в структурах Министерства природных ресурсов Российской Федерации, что способствует повьппению эффективности и достоверности установления причин пожаров и проведения мониторинга чрезвычайных ситуаций
Основные положения работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России при проведении занятий по курсу Расследование пожаров
Достоверность научных положений и выводов, изложенных в диссертации, основана на использовании современных физико-химических методов анализа и обеспечена значительным объемом экспериментального материала по изучению товарных нефтепродуктов и почвенных отложений на территориях предприятий нефтегазового комплекса Обработка результатов проведена методом корреляционного анализа
Основные положения, выносимые на защиту:
1 Критерий оценки пожароопасного состояния почв, представляющий собой нижний предел концентрации товарных нефтепродуктов в почвах
различного генотипа, при которых возможно зажигание и устойчивое горение системы почва-нефтепродукт
-
Коэффициент перераспределения нефтяных компонентов между почвенным раствором и твердым почвенным грунтом, позволяющий оцеїшвать активность почвенного раствора по сшскению пожарной опасности почв
-
Диагностические критерии выделения типов нефтяного загрязнения в почвенных отложениях для оценки потенциальной пожарной опасности системы почва-нефтепродукт
-
Совокупность скрининговых методов слежения за состоянием почвенного покрова на объектах нефтегазового комплекса
Апробация работы.
Основные научные результаты исследования докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры исследования и экспертизы пожаров, а также на следующих конференциях
Ш Международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации предупреждение и ликвидация», Минск, 7-9 июня 2005г
межрегиональной научно-практической конференция «Здоровье, риск и безопасность сотрудников ГПС МЧС России», СПб 22 сентября 2005г
конференции «Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых (ХПГИ-2006)», СПб, 12-15 сентября 2006г
Основное содержание диссертации изложено в 7 печатных работах, том числе в изданиях, рекомендованных ВАК (Вестник СПб института ГПС МЧС России, 2005 №4, Безопасность жизнедеятельности, 2008 №8)
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав и выводов Общий объем работы составляет 136 страниц печатного текста, содержит 36 рисунков, 28 таблиц и 13 формул Список литературы включает 101 наименование
