Моделирование и пути устранения углеводородного загрязнения природно-технической системы Цемесской бухты Черного моря

Панина, Ольга Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Моделирование и пути устранения углеводородного загрязнения природно-технической системы Цемесской бухты Черного моря
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Моделирование и пути устранения углеводородного загрязнения природно-технической системы Цемесской бухты Черного моря"

На правах р) кописи

□03084216

ПАНИНА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА

МОДЕЛИРОВАНИЕ II ПУТИ УСТРАНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКОИ СИСТЕМЫ ЦЕМЕССКОЙ БУХТЫ ЧЕРНОГО МОРЯ

Специальность 25 00 36 - геоэкология

АВТОРЕФРРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геотого-чинералогических наук

* ? '"01 2007

Ростов-на-Дону 2007

003064216

Работа выполнена на кафедре геофизических методов поиска и разведки Кубанского государственного университета

Научный руководитель - зав кафедрой геофизических методов поиска и разведки

доктор технических наук профессор Дембицкий Станистав Иосифович

Официальные оппоненты ток-тор геолого-минералогических наук зав кафедрой

геоэкологии и приктатной геохимии ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет» профессор Закр\ткин Владимир Евгеньевич

кандидат геотого-минератогических наук, зам главного геолога ГУП «Кубаньгеотогия» Кухарев Игорь Леонидович

Ведущая организация Государственный научный центр

ФГУГП«Ю/КМоргеотогия», г Геленджик

Защита состоится 30 мая 2007 года в 13 00 часов на заседании диссертационного совета Д212 208 15 при ФГОУ ВПО «Ю-кный федеральный университет» по адресу 344090, г Ростов-на-Дону, ул Зор1е, 40, геолого-географический факультет ЮФУ, ауд 201

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке ЮФУ по адресу 344006, г Ростов-на-Дону, ул Пушкинская 148

Отзывы на автореферат в двул экземплярах заверенные печатью учреждения, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета по указанному выше адресу

Факс (863)222-57-01 E-mail kpirgugrsu ru

Автореферат разослан « 27 » апреля 2007г

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент

В Г Рылов

ОБЩАЯ XAI'UCI ЕРИСТИКЛ РАБОТ Ы

Актуальность проблемы При аншпне влияния тсхиотшого за!рязнсния на морскую и прибрежную зону Черноморскою побережья особо выдечястся район г Новороссийска н Цемесской бухты, где экологической проблемой остается ликвидация последствий различит 1\ аварии, происходящих на с>шс и морс в результате потерь нефти на магистральных пеф|епронода\ н трлнепоршровке морским путем, а также рекультивация пефтезагрязнен-пы\ ipymoB rcppmopiiii iiopia Нефть noiia/uici в море со сточными водами промышленных предприятий, при авариях на буров!ix установках, расположенных на континентальном шельфе, при авариях танкеров и нефтеналивных терминалов при транспортировке yiлево-дородною сырья Ii последние годы ашропогенная натру ;ка на акваторию и побережье Цемесской бухты многократно возросла в связи с действующими и строящимися нефтяными терминалами (нефтеналивной порт «Шесхарис», Туапсе и др) и нефтегазопроводами (КГК, «Голубой ноток »), проходящими по дну Черного моря, проектами бурения нефтегазовых скважин на морском шельфе Все виды деятельности, связанные с поисками н разработкой месторождений на шельфе и транспортировкой нефти сопряжены с риском загрязнения морской среды сырой нефтью и продуктами ее переработки

В целом, экологическая безопасность акваторий и прибрежных зон внутренних морей давно стала международной проблемой Существуют различные международные экологические программы по Черному морю - BSEP, MS Black, "Eros 2000 Черное море', программа "Aral sea 00-1058" по Аральскому морю и др Изучением экологического состояния Российского сектора Черного моря длительное время занимались различные научные и производственные организации РФ Южное отделение Института океанологии РАН, ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», Северо-Кавказский геоэкологический центр, ГУП «Кубаньгеология» и др С середины восьмидесятых годов этой проблемой стал заниматься Кубанский юсударственный университет, выполнивший фундаментальные исследования по оценке уровня и динамики загрязнения сред вредными поллютантами и выяснению реакции различных экосистем на aiiTponoieinioe загрязнение Однако, несмотря на очевидные успехи в решении ряда задач обеспечения экологической безопасности региона, поиск высокоинформативных, экспрессных методов оценки углеводородного загрязнения акпагорнй н прибрежных зон внутренних морей и обоснование стратегии берегозащитных мероприятий н геоэкологического мониторинга нефтяных разливов остается до настоящею времени актуальной задачей

Цслыо работы является оценка техногепною загрязнения и путей ликвидации загрязнении углеводородами акватории и прибрежной зоны Цемесской бухты Черного моря Достижение эгой цели будет способствовать обеспечению экологической безопасности акватории и морскою побережья при чрезвычайных ситуациях выбросов углеводородов, связанных с поисками, разведкой и разрабо1кон нефтегазовых месторождений на шельфе п последующей транспортировкой углеводородного сырья

Основные задачи исследовании

1 Анализ состояния изученности техногенных зафязнспий акватории и береювой линии Цемесской бухты Черною моря выбор обьектов и направления научных исследовании потсмашке диссертации

2 Обоснование модели оркшизацни природно-техннческой системы Цемесской бухты Черного моря

3 Исследование закономерностей распространения и деструкции нефтяных разливов на акватории Цемесской бухты в зависимости от типовых ищрометеоролотическнх, гидрологических и геологических условий

4 Оценка эколото-гсоло! ических особенностей природио-тсхннческои системы Цемесской бухты при yi лековдродпых за[рязнепнях

5 Разрабожа прогностических мноюмерных млкчашческнх моделей деструкции биосорбептамн нефтяных пя1сп па акватории п береговой линии Цемесскоп бухты

6 Определение ущерба нриролпо-техннчсскон системе акватории при антропогенном зафязнепин углеводородами и обоснование берегозащитных мероприятий при устранении у| лсводородных загрязнений паи ¡учаемоп территории

Научная новизна

1 Обоснована комплексная модель организации природно-техническои системы Цемесской бу\ты Черною моря При оценке негативною воздействия па абиошчсскую состав-ляюшую природно-техническои системы проведено псследование состояния лито- и гидро-компопентов природной среды

2 Оценена эколопхеологическая специфика природно-техническои системы Цемесской бухгы во взаимосвязи и влиянии морской и береювои составляющих

3 Определен ущерб акватории Цемесской бухты при антропогенном загрязнении у|-лсводородами, в которой бухта представлена в виде системы, состоящей из водной и береговой составляющей

4 Обоснованы берегозащитные мероприятия нефтяных разливов на терри горни Цемесской бухты Показано, что методы ликвидации антропогенною нефтяного зафязнения с помощью углеводородоокисляющих микроорганизмов способствуют снижению содержания углеводородов без какого-либо ущерба для окружающей среды

Защищаемые положения.

1 Закономерности пространственного распространения и деструкции уI леводородпо-го загрязнения в зависимости от координат н объемов УВ выбросов, состава нефтей, I ндро-логичеекчх, метеорологических и геолого-геоморфологических условий Цемесской бухты

2 Районирование береговой зоны Цемесской бухты по степени экологической опасности при углеводородном загрязнении акватории проведенное на основе комплексировання математического моделирования и геологического изучения природной среды

3 Многомерная математическая модель деструкции УВ загрязнений акватории и береговой линии Цемесской бухты нефтеокисляющнми микроорганизмами, позволяющая оптимизировать их численность в зависимости от объемов нефтяных выбросов

Практическая значимость и реализация результатов.

Результаты выполненш>1х автором исследований найдут применение при решении оперативных задач эффективного использования предлагаемых решений при разработке федеральными и региональными органами и заинтересованными организациями планов по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов на морских акваториях при транспортировке нефтепродуктов и проведении буровых работ на морском шельфе, оценке текущего и остаточного загрязнения углеводородами акваторий и прибрежных зон, оценке влияния таких зафязнений на объекты окружающей среды н социально-производственные объекты

Фактический материал.

В основу работы положены результаты исследований автора за период с 2002 по 2006г в Кубанском государственном университете При разработке комплекса нрофаммно-апгоритмических средств экспрессно! о анализа и про! ноза состояния зафязнения углеводородами акваторий использованы решения проектов РФФИ № 00-01-96026 и РФФИ № 03-0196511, в которых осуществлено математическое моделирование динамического взаимодействия нефтяных разливов с экосистемой моря, проводимых автором в качестве соисполнителя В работе использованы данные полевых наблюдений, проведенных автором в районе Цемесской бухты за период с 2003-20061 Проанализированы и обобщены геолою-геофпзичсскис данные по гидрологической, метеороло! ической, Iоологической характеристике района исследовании находящиеся в фондах КубГ У, ГНЦ ФГУГП «Южморгсоло1 ия», в том числе данные из научных и технических источников, указанных в библпофафин диссертации

Апробация работы Основные положения диссертации прошли первичную апробацию на Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геолош XXI века» г Саратов 25-27 марта 2002 I Международной школе «Современные методы эколою-геохнмичесной оценки состояния и изменении окружающей среды»

г Новороссийск, сентябрь 2003, Международной конференции "Environmental Problems and Ecological Safety», Wiesbaden, Deccmbei, 2004, Международной конференции «Проблемы ■еологип п освоения недр iota России», г Ростов-па-Дону 5-8 сентября 2006i , V Международной научно-практической конференции «Международные и отечественные технолопш освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии», г Астрахань 27-29 сентября 2006г, семинарах п научных конференциях 1еологнческого факультета и факультета прикладной математики Кубанского г осуннвсрситета (2002-2006i г)

Публикации Содержание диссертации опубликовано в 11 работах Результаты работ по теме исследований изложены также в грех отчетах во Всероссийском фонде фундаментальных исследований (РФФИ №№ 00-01-96026 и 03-01-96511 )

Содержание работы Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, общим объемом 171 лист, в том числе 28 таблиц 44 рисунка н списка литературы из 130 наименовании

Автор выражает глубокую признательность за научное руководство и помощь на всех этапах постановки и написания работ дти профессору Дембицкому С И , д ф -м н Урте-нову М X , д г -м н профессору Соловьевой Л П , д г -м п профессору Соловьеву В А , д г -м и профессору llhi\j)Nt.m\ 11 Г , д г н Гуленко В И , к г -м н Любимовой Т В , Михеевой Л М , всем сотрудникам геологическою факультета КубГУ за помощь в реализации работы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы актуальность, научная новизна и основные задачи диссертационной работы, практическая ценность выбранной тематики

Глава 1 Состояние изученности техногенных загрязнений акватории Цемесской бухты. Обоснование методики исследований.

В первом разделе 1лавы приводится краткое физико-географическое описание территории исследования, где были рассмотрены особенности геоморфологического строения района Цемесской бухты, изучено литолого-стратнграфическос и тектоническое строение исследуемой территории В геологическом отношении береговая зона и дно Цемесской бухты сложены флишевыми отложениями верхнего отдела меловой системы В тектоническом отношении исследуемая территория относится к Новоросснйско-Лазаревскому синклинорию подзоны флишевого унаследованного прогиба эпигсрцинскон ороюнной зоны

Далее представлен обзор основных теоретических и практических разработок в области изучения проблемы углеводородного загрязнения морской и береговой составляющих акватории Цемесской бухты Черноморского бассейна

Целенаправленные исследования поступления загрязняющих веществ в акваторию проводили многочисленные научпо-нсследовательскне н производственные организации РФ Морское научно-информационное объединение Госкомгндромета России, Российский научный центр экологии моря, Морской гидрофизический институт, Институт биологии южных морей, научные подразделения ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», «СевказТИСИЗ», высшие учебные заведения РФ (МГУ, РГУ, КубГУ) и др Проблема углеводородного загрязнения морских акваторий рассматривается в работах Г ерлах С А , Губанова 10 Н , Чален ко В А , Глсбопа Подозерской Е А , Артюхина IO В , Архипкнна В С , Вялышева А И , Грицай В В , Гурвича Л М , Дембпцкого С И, Уртенова М X , Егоровой Е Н , Еремеевой С В , Карасевой О В , Есина Н В , Израэль Ю А , Цыбаиь А В , Комарова А В , Шимкуса К М , Миронова О Г , Нельсон-Смита А Получанкина Ж Г1, Ценгаловича В Т , Удодова А И , Гвоздева Р М и дру] их исследова1елей

Соискателем проанализирован фактический материал по изучению техногенною за-[рязнепня Цемесской бухты за период с 1997 по 2006гг Изучением биотического фактора, который представляет собой совокупность внутривидовых и межвидовых взаимоотношений живой природы водной части акватории бухты, занимаются эколошческий отдел морскою

порта г Новороссийска, Южное отделение Института океанологии им П П Ширшова Российской Академии наук, РГУ Институт биологии южных морей, х/ц «Биотехнологии» п др

Изучение вещественного состава и потоков взвешенного материала акватории Цемесской бухты в разное время проводилось учеными Шимкусом К М , Николаевым В П , Зверяка АФ, Тихомировым А Л в рамках геоэколошческого мониторинга Новоросснйско-Сочинского участка Прикавказскои зоны Черного моря Было установлено, что техногенное загрязнение акватории Цемесской бухты происходи г вследствие поступления разнообразных загрязняющих веществ в различных формах Огромные их потоки поступают в составе твердого стока, поэтому изучение потоков взвешенного материала имеет первостепенное значение для познания особенностей загрязнения прибрежной части акватории

Исследованием геоюгического строения бухты занимались ГНЦ ФГ УПI «Южмор-геология», МГУ, ученые Дьяконов А И , Шеко А И , Афанасьев С Л , Борукасв Ч Б , Сафьянов Г А и др Было усыновлено, что береговая зона и дно Цемесской бухты сложены фчи-шевыми отложениями меловой системы, которые принадлежат Новороссийскому еннклино-ршо Северо-Западного Кавказа В итоге проведенных исследований составлена детальная схема геологического строения района, уточнены структурно-фациальное районирование и положение разрывов, ограничивающих структурно-фациальпые зоны, составлена схема инженерно-геологического районирования и геоморфологическая карта Цемесской бухты

Таким образом, за прошедший период накоплен значительный фактический материал по изучению техногенного загрязнения Цемесской бучты Было выявлено, что основным источником поступления загрязняющих веществ является углеводородное загрязнение

Однако, в связи с многообразием подходов различных исследователей, до сих пор не сформирована единая комплексная информационная база данных по влиянию углеводородных загрязнений на акваторию, где особое внимание следовало бы уделить выделению факторов гидродинамической обстановки и ранжированию прибрежной составляющей Цемесской бухты по степени восприимчивости к углеводородному загрязнению

Далее соискателем определены природные и антропогенные факторы, определяющие динамику распространения и деструкции углеводородных загрязнений в Цемесской бухте К природным факторам относятся

- особое географическое положение Цемесской бухты Черного моря, характеризующееся удаленностью от океана,

- специфика гидрологического режима акватории Цемесской бухты Черного моря,

- значительное расслоение вод по плотности, замедленный вертикальный обмен водных масс

Установлено, что основными источниками антропогенною загрязнения аква горчи являются хозяйственно-бытовые стоки населенных пунктов и промышленных предприятий, морские торговые суда, аварии танкеров и нефтеналивных терминалов, потери нефти на магистральных нефтепроводах

Выполненный анализ известных случаев техногенного загрязнения акватории Черного моря за последние десятилетия позволил соискателю ранжировать природные и антропогенные факторы по степени их влияния на морскую и береговую составляющие Цемесской бухты, определить объекты и направление дальнейших исследований

В заключении соискателем обосновываются приемы и методика научных исследований (рис 1)

В настоящей работе для решения проблемы экологической безопасности акватории были использованы методы матчоделнрованпя динамики распространения нефтяных разливов и эколого-геологическая интерпретация данных природной среды Основной целью математического моделирования динамики распространения нефтяных разливов является анализ контакта нефти с линией берега, а также оценка последствий нефтяного загрязнения береговой зоны, для чего были определены |раннчные условия математической модели разлива УВ, изучена гидродинамическая обстановка среды, а также физико-химические свойства УВ

Целью жолого-геоло! ической пшерпрстшшп данных природной среды являлось определение никни эколо1 нчсской опасности (срриторнп, для чего был про»¡ведены исследования геолощчеекпх условии шучасмои территории псфофизнчсскои и читологнческой характеристики верхней част титосферы

Рис 1 Методика исследовании по теме диссертации

На основе комплексных результатов прогноза мат моделирования динамики распространения УВ загрязнения и эколого-геологнчееких исследований природпои среды обоснованы технико-методические решения при ликвидации последствий УВ загрязнения, которые включают в себя определение ущерба окружающей среде от данного типа разлива и выбор оптимальных методов ликвидации УВ

Глава 2 Исследование динамики распространении нефтяных разливов па акватории Цемесской бухты

В настоящее время одним из наиболее экспрессных и информативных методов для исследования динамики углеводородных загрязнений является математическое моделирование (Г И Марчук, ЛИ 1 арассико)

В первом разделе главы автором был проанализирован ряд математических моделей описывающих динамику развития нефтяных разливов для различных водных территорий Пршклопекая модель (Prmccton Ocean Model) разлива неф i it компании «ЛУКОЙЛ» для Азербайджанского сектора Каспия, модель пятна на основе исследовании, проведенных Государственным Институтом Океанографии РАН для акватории Финского залива (Транзас PISCTS2, 2005г), математическая модель по ликвидации разливов нефти и спасению людей для Сахалина (ДВНИГМИ, 1997г) Моделирование аварийных разливов нефти производилось также на моделях участков рек Иртыша, Оби, Волги, Невы Рассмотрены также модели, где особое внимание было уделено моделированию физико-химическим свойствам нефтяного пятна (ВЦАН СССР,1987г) Ряд авторов исследовали процесс движения нефти и имитировали турбулентную диффузию посредством моделирования случайного блуждания частиц нефти (Йохасен, 1995, Элиот, 1998 )

Анализ существующих моделей аварийных нефтяных разливов позволил сделать вывод о том, что применение компьютерных технологий свидетельствует об эффективности рассчйтно-имитационного метода моделирования для решения экологических проблем в случаях аварийных разливов нефти в водных объектах

Во втором разделе главы изложены основные положения численного и аналитического решения динамического взаимодействия разливов нефти с водной средой Для решения задач диссертационной работы соискателем совместно с Дембицким С И , А В Ларионовым и М X Уртеновым проводилось математическое моделирование динамического взаимодействия разливов нефти с экосистемой моря и морского побережья Цемесской бухты В качестве основных процессов депонирования разливов нефти рассматривалось осаждение нефти па берег моря и на дно Исследуемый процесс загрязнения экосистем описывался краевыми задачами для системы нелинейных уравнений в частных производных, включающих уравнение Невье-Стокса и уравнения физико-химических реакций в водной среде и па суше При количественном описании разлива нефти на поверхности моря нефтяной разлив описывается как ансамбль нефтяных пятен, каждое объемом до 2 м3 нефти При выполнении расчетов учитываются сведения о вязкости и плотности разлитой нефти, а также скорости вытекания нефти, определяющей размеры элементарного нефтяного пятна Для описания депонирующей среды, в которую поступает разлитая нефть, в модели учитывались кинематические характеристики поверхностного течения, сведения о направлении и силе ветра, сведения о волнении моря, сведения о геоморфолм ни береговой линии, определяющие экспозицию и «поглощающую способность» береговой линии, координаты источника сброса

В качестве уравнения, описывающего распространение i-той факторизовапной фракции с конце» фацией С, под влиянием турбулентной диффузии, полей ветров и течений с учетом j-той физико-химической реакции или биологического окисления Rt, принято следующее уравнение переноса и диффузии с учетом реакций деструкции нефти

где С,(х, у, г, I) - концентрация загрязнения, чг/м2, х, у, т. - декартовые координаты текущей точки, м, I - время, с, и, v, и- - компоненты вектора скорости поверхностною течения, м/с, удовлетворяющего уравнению неразрывности

(О

Где к„ К> - коэффициенты турбулентной диффузии к плоскости (х.у), м'/с; К., - коэффициенты вертикальной днффу «га, кг/с: P(Cj, R,) - функция, определяющая деструкцию г-Той факторюонанной фракции и результате j-Tofi реакции Rj (испарение, растворение. Вно-ЙОГнческос окисление)

При достижении границы 1 i в зависимости от физико-х имических свойств нефти п иорфолй нчсскои структуры побережья происходит отражение, частичное или полное прилипание нефти, а соответствующие граничные условия задавались и [тле

дС,

--- = рС,

дп , (3)

)7(е (I - дармал!. к границе ) ";■ р - хоэффмцнотг прилипания нефтепродуктов к берегу.

зависящий в общем случае от координат и " ~ - ^ . Если р(хг,у6)Ч, то условие (3) описывает полное поглощение ноф.н берегом в точке (ха,уб); если р(хб,Уй)—О, то условие (3) на ;м шот условием иеиротекапия, и оно означает полное отражение нефти в точке(х6,у6). Для Свободной подпой границы рассматриваемого района 1раиичвые условия дня уравнения (1) записывались в виде

(1=4 (4)

Это означало, что за I раннцей области ^ с„ концентрации загрязнений и расчетах не учиты-

иалась.

& третт.ем разделе гйаиы приведены чоиовяые результаты численного моделирования нефтяного загрязнения. В условиях различных гидрометеорологических ситуаций были он-рслснсны закоиоиершетн направления и скорости унижения нефтяного пятна, а также место контакта нефти с линией берега и возможные последствия нефтяного загрязнения побережья после аварийного разлива нефти на акватории Цемесской бухты. 8 качестве примера рассмотрены аварийные разливы нефти, случшпииеся в точках и №2 (рис. 2) Точка №'1 выбрана га го-западнее мыса Шесхарис, точка №2 выбрана на входе в бухту юго-западнее мыса Пенай

1>ис.2. Меега моделирования аварийных разливов нефти на акватории Щемесской бухты

Поскольку нефтяное пятно перемещается в ТОМ же Направлении и с той же скорост ью, что и поверхностный СЛОЙ воды, соискателем определены скорость н наиболее вероятное направление результирующего поверхностного течения Для т«о были обобщены данные но направленности ветров через каждые 3 часа в течении 2005г. и составлены диаграммы повторяемости каждого то 8 вйювных направлении ветра в исследуемом районе для зимнего (декабрь - февраль) и летнего (июнь - август) периодов 201)5 ¡ода. {рис.3}.

>ти данные позволяют сделать ш л йоды о наиболее вероятных возможных направлениях переноса нефтяного пятна с указанием средней скорости его перемещения Как видно из рис 3, п зимний период наибольшей повторяемостью обладают ветры, дующие с север«, востока н юго-востока, средние скорости которых равны 10.48 м/с п <1,70 м/с соответствен но

В летние месяцы наибольшей повторяемостью обладают ветры, дующие ù северо-востока и с юга, со средними скоростями 6,5 м/с и 2,26 м/с соогвстсттимно. Петровой коэффициент при таких чпалеииях скорости ветра равен 0.U24.

Отклонение поверхностного ветрового печения вправо от направления ветра, который вызнал это течение, » точке при глубинах 22-23 м составляет 30", в точке №2 при глубинах 30-35 м 40".

В табл 1 приведены результаты расчетов направления Я., и скоросги переноса V,. нефтяного ал I на а также ' '] л ал 1J а|чла> л Mal Л времени I движения пятна от маменла ааарпйно-га разлива в выбранных точках Л a ломал i а контакта с определенным Цветком берега. ! i :-следования проводились для зимних н летних месяцев i а а: а соответствии с рапсе указанными нехо;нтыми данными о паплаалалняч и скорости ветра V,,. и расчетными данными о ветровом течении.

Таким образом, были спрогнозированы К наиболее типичных вариантов дрейфа и деструкции нефтяных разливов в зависимости от координат н объемов У В выбросов, состава нефтен, гидрологических, метеорологических и геолого^^еоморфологических условий Цемесской бухты:

При северо-восточном ветре после аварийного разлива нефти и точке №1 загрязнению может быть подвержен западный берег бух™, от Судокукскон косы до мыса Любви, а после аварийного разлива it точке №2 - участок от поселка Мысхако ДО поселка Рыбачий В последнем случае возможен перенос части нефтяного пятна ндольбереговым течением в юго-западном направлении. После контакта нефти с берегом нй пляжах, сложенных галс л-«нковым к крутиюгапечников-ым материалом, нефть кроинкае^ гиубск« и обрилует отгребенные слои, а при больших скоплениях нефти может сформироваться твердое асфальтовое покрытие

Развитие ситуации после аварийных разливов нефти на акватории Цемесской бух ты при южном и юго-восточном ветре Представляется наиболее опасным, поскольку происходит ветровой нагон поверхностных вод il бухту После аварийного разлива нефти в точке №1 Загрязнению может быть подвержена центральная чает], бухты, район аорта и восточный берег бухты, начиная от По сточного мола, после аварийной) разлива в точке - участок побережья ю го-восточнее мыса Шссхарис I. . а а а л а п- на берег нефть проникает в пес-чано-галечнпковый материал берега, образуя погребенные слои загрязнения. На восточном берегу бухты расположено большое количество гидротехнических сооружении, что может

Рис. 3 Повторяемость ветра основных направлений для зимнего (а) и летнего (б) периодов 2005 i

способствовать образованию застойных зон и скоплений нефти и нефтяных агрегатов у самою берега

При южном ветре в шмшж период сшуация складывается аналопгшо, с гон лишь разницей что средняя скорость южного ветра зимой несколько выше и составляет 3,69 м/с Северо-западный ветер способствует выносу поверхностных вод и разлитой нефти в открытое море и в этом случае нет экологической опасности для побережья бухты

Таблица 1

Псршос нефтяного пягпа из точек ■№№ 1,2 в различные периоды

Ветер Перенос пятна неф ги

направление движения ветра скорость ветра, Уи, м/с направление переноса нефтяного пятна скорость переноса нефтяного пятна V, м/с участок берега время движения ПЯТ1П 1 ч

Точка №1 (зимний период)

225(С-В) 10,48 255 0 26 4 3

315 (Ю-В) 4,76 345 0,12 7 8 7

Точка №1 (летний период)

225(С-В) 6,5 255 0,15 4 5,3

0(Ю) 2,26 30 0 06 9 7

То |ка N.2 (зимний период)

225 (С-В) 10,48 265 0,26 1 8,5

315 (Ю В) 4,76 355 0,12 10 3,5

Точка №2 (летний период)

225 (С-В) 6,5 265 0 15 1 14

0(Ю) 2,26 40 0,06 10 8

Таким образом, математическое моделирование позволило охарактеризовать процессы, происходящие с нефтью в море, и изменение ее физико-химических характеристик во времени, оценить последствия разлива нефтепродуктов в Цемесской бухте Результаты математического моделирования нефтяного загрязнения были использованы соискателем в дальнейшем для обоснования стратегии геоэкологического мониторинга по предотвращению последствий аварийных разливов УВ на акваториях и выбора берегозащитных мероприятий по минимизации ущерба геоэкосистемам внутренних морей бассейна

Глава 3. Эколого-гсоюгнческне особенности нрнродно-тсхннчсском снст емы Цемесской бухты

В первом разделе главы соискателем обоснована комплексная модель природно-техннческой системы Цемесской бухгы, представляющая собой открытую динамическую систему, в которой в качестве подсистемных элементов выступают источник воздействия и геологический компонент природной среды, тесно связанные причинно-следственными связями Соискателем были определены пространственная, временная и структурная границы системы посредством выделения элементов техно! еппот и литосфсрного бтоков, воздействие которых определяет изменение экологических функций прнродно-технической системы

Далее дана характеристика техногенного блока, основным компонентом которого является транспортный комплекс, представленный главным образом, трубопроводным и по-1рузочно-раз1рузочным видами транспорта Автором была составлена база данных по сведениям 104 случаев выбросов антропогенных углеводородов в водную часть акватории за пе-

риод с 1998 по 2004 г (табл 2) Каждый из аварийных выбросов содержит информацию о дате, месте разлива, тннс н количестве разлившейся нефти а также о мерах, которые были предприняты для устранения последствий аварийного разлива Анализ фактических данных позволил классифицирован, следующие варианты загрязнения акватории однократный залповый выброс нефти на поверхность моря, протяженный во времени выброс исфти на поверхность моря, загрязнение моря сбросами УВ мелких предприятий

В каждом из этих случаев влияние антропогенною углеводородною зафязнения на акваторию имеет спою специфику Наиболее опасным, в связи со значшечьным объемом пролитой нефти, является первый вариант, где интоксикации подвержены все составляющие акватории

1аблица 2

Выбросы УВ в водную часть аки.иорпн Цсмссской бухты

Годы 1997 1998 1999 2000 2002 2003

Количество выбросов 19 24 17 16 20 13

Объемы выбросов, т 0,01-497 25-400 10-300 20-500 80-300 25-200

Далее соискателем определены объекты различного хозяйственного назначения с поперечной пространственной ориентировкой по отношению к береговой линии, значительно влияющие на процессы техногенного загрязнения

Для определения влияния поперечных сооружений на характер распределения наносов автором была использована методика Е С Цайтца, позволяющая определить динамику вдольбереговых наносов в зависимости от объема их заносимое™ Vm глубины Н,„ , критической глубины Нкр и стока наносов вдоль берега Q„i По этой методике был рассчитан объем заносимости в 51 пунктах вдоль всей акватории Цемесской бухты, позволяющий сделать вывод, что в общем случае объем заносимости наносов превышает величину годового сноса наносов на западной части акватории от 0,2 Q« (западная часть Суджукской косы ) до 33,8 Qx( (центральная часть пос Рыбачий)

Далее выделены основные компоненты природной среды, подверженные техногенному воздействию, в качестве которых выступают геологические объекты верхней части литосферы изучаемой площади, состоящей из двух компонент - коренных отложений флишевой формации и современных морских и аллювиальных отложений (рис 3)

Был сделан вывод что углеводородному загрязнению потенциально могут быть подвержены 2 стратиграфо-генетических комплекса представленные соо гветственно скальными и дисперсными массивами горных пород

Автором проведено районирование береговой зоны Цемесской бухты по степени экологической опасности нефтяного загрязнения, для чего соискатель проводил естественные геолого-геофнзические наблюдения и математическое моделирование

Геологические исследования проводились в полевых условиях и включали изучение береговой зоны Цемесской бухш и характеристику мест нефтяного загрязнения по комплексу характеристик типа берегов, состава морских и аллювиальных отложений, растительности, динамики волновых движений в прибойной зоне (табл 3)

Естественные методы включали геологическое исследование территории и анализ петрофизнческих характеристик морских и аллювиальных отложений

Рис 3 Гистограммы сташстической обработки морских и аллювиальных отложений Мысхако (а), Куликовской (б) п Бединовской (в) свит

Условные обозначения Гранулометрический состав I-0,06-0,15м, 2- 0,04-0,06м, 30,02- 0,04м 4- менее 0,02м Цветовая 1амма 5-

темноцветные, 6-бурые, 7-светлые Минеральный состав 8- мерюль, 9- известняк, 10-I линистый мергель, 11-песчаннк, 12- нзвестк мергель

На основе этого комплекса параметров осуществлялась оценка нндекса восприимчивости данного участка побережья по отношению к нефтяному загрязнению

Таблица 3

Расчет индекса поспринмчнпости побережья к нефтяному загрязнению

Комплекс составляющих береговую зону Индекс восприимчивости побережья к нефтяному загрязнению

4 3 2 1

Тип берегов Закрытый берег Пляж Эродированный берег Открытый мыс

I ранулометричсский состав бере« овых отложений 0,06-0,15м 0,04-0,06м 0,02- 0 04м Менее 0,02м

Минеральный состав морских и а плювиальных отложений Песчаник, алевролит Глинистый МСрЕ"СЛЬ Мергель, известковый мергель Известняк

Динамика волновых движений Саабая Умеренная Средняя Постоянная

В качестве элементов, которые характеризуют природную систему акватории, выступали следующие статические параметры геологические (вещественный состав, структура и текстура флншевых пород, слагающих береювую часть акватории), геоморфологические (характер линии побережья н рельеф внутренней части бухты), петрофизическис (плотность, пористость, проницаемость, удельная поверхность пород), пеотсктонические ( современная юодинамика Новороссийского района) и динамические параметры I идрологические (режим подводных и поверхностных течений, температура воды), климатические ( температура вошуха, скорость и направление ветра)

В рс;ультате характеристики степени восприимчивости береювой зоны к антропогенному 51 чеводородному загрязнению, вес побережье бухты было рапраннчено па 10 участков (табл 4) Гсоло!нческне особенности берега оказывают значительное влияние па процессы, происходящие при воздействии \глсводородов на прнродпо-техннческую систему бухты

Iаблнна 4

Градация побережья в зависимости и , грешна морских и иллннншльнмх отложений

№ участка Положение участки размер минералогический состan

1-2 м M ысха колос Рыбачий Крупногалечннковмн и глыбовый от 0.08 до 0.15м известняк и изнееjко-вый мергель

2-Î пос Ры^м&чий -Алекс иг то Cçc^ иотяс1 титшй от 0,04 до 0,06м и-мсстия к v, «T.&ecvKO-i;о81.1 и мергель

3-4 Алексию Оуджукскйч к. Галечники&ый от 0.04 до 0,06м . мел когялемги копы й or 0,002 до0.004м. песчаные крупнозернистые фракции от 0.0005 до 0,001 м фракции известняки. песчанистые мергели

4-5 Суджукекая к. -М.Люб в и Галсчникоими 0,04 до 0,06м и круп-ногалс ч 11 и ко вы й известняки, тем но -серые песчанистые мергели

5-6 м Любии городской плнж Галсчннкоиый от 0,02 доО.Об чл , песчаные tcpynuojqiHiiCTwe фракции от 0,0005 до 0,001м темно-серые мергели, известняки

6-7 пляж—За ( галны й мол порт Щебнистый, мелко- и ередкегалеч-никовый от ОТ 0,03 ДО 0,08м глинистые мергели, известняки

7-8 Знплдный мол -Восточный мол 1 алечннкопый 0,04 до 0,06м и круп-ногалечииковый темно-серые мергели, известняки

8-9 Восточный мол-7-* балка Г 1ес ча но- гилеч 11 инов ы й от 0,001 до 0,02м темно-серые мергели, и шести яки

9 10 7-ая балка Шесхарис Мелко и ередиегалечниковый от 0,02 до 0,06 м известковые мергели, известиики

10-И Шедоаркс мыс Не пай Круп ногалечииковый н глыбовый от 0,06 до 0,1 Нм известняки, светлосерые мергели

Береговая зона и дно Цемесской бухты сложены флишевыМн отложениями верхнего отдела меловой системы, которые принадлежа! Новороссийскому синклинорию Севером Западного Кавказа. При этом можно выделить следующие учаЕрки(рис. 4):

ô ,

. À л,1

Рис, 4 Схематические разрезы свит M Мехико (а). Куликовской (б) и БедиивВ-ской (в)

I- песчаник; 2- алевролит", 3-Н311- мергель; 4- мергель, S-глйн мергель; 6- известняк ; 7- зел.-сер. глины

1. Береговая зона от нос. Мысхат до щ. Вербовой, которую слагают породы cbiitu mncxeiko (К>;;и) uiijfiiie-маас!рихского яруса и представляют собой чередование известковых мергелей, известняков, песчанике« и алевролитов. Согласно имеющимся данным (Любимова, 2001) плотность порол здесь варьирует от 2. 29 до 2, 53 г/ем', средняя проницаемость доставляет 10,02 мДс.

2. Весь внутренний рейд акватории сложен породами к vu и ко некой спиты {К.21я) И представлен переслаиванием глинистых мергелей, известняков и алевролитов, Плотность пород (^¡меняется от 32 г/см до 2. 43 т/см , средняя проницаемость составляет 704 мДе.

3. Востичная часть çaieuiiiw^ р^&да w&a'ropuu :-, л v.r, ;v.v".av мыс слйжен'д л'л родами беднновской свиты (КгЫ) верхнеекампанекого яруса, ьпгорыс представляют собой

переслаивание мергелей, известняков, песчаник он и алевролитов Плотность пород изменяется от 2,42 до 2.SK i/ем . йредняя проишмемость пород составляет К,6 мДс (рис. 5).

На )TOil основе бы па проведена тннизшщя береговей топы Цемесской бухты путем выделения 3 IM)логических тел, характер! ¡зуюшихся шпо логической однородностью

Рис 5 Сводная пелро физическая характеристика пород изучаемой территории, составленная с использованием данных Любимовой Г,В (2001),

Таким образом, наибольшую плотность ДО 2,58 г/см1 имеют породы но сточной части внешнего рейда акнзгтрин, наименьшую плотность 2,29 г/см5 н наибольшую пористость до 15% - береговая joua от нос. Мысхако до щ. Вербовой. Проницаемость пород варьирует от 5,06 мДс и отложениях бсднтвскаЙ святы ;ю 12,7 и отложениях септы мысхако.

"Удельная поверхность порол являлась важной характеристикой, определяющей проницаемость н адсорбционную способность пород. Для оценки удельной поверхности фильтрующих пор соискателем использо£ишась известная зависимость Ко гени-Кармана. связывающая пористость пород К„, их проницаемость К|1р и удельную поверхность фильтрации Кф:

S1|,2= Кп J/2K„P

(5)

И общем случае, распределение пористости п удельной поверхности фильтрации но свитам, слагающим береговую зону акватории Цемесской бухты представляется следующим образом (рис,6),

<5)

Кинзе

пункты изменений шнкм 1ВМ6реянй

¡'пе.6, Распределение коэффициента пористости !{„„„ (а) и площади удельной поверхности S,|, морских и а.пп<;ьпа п,ных отложений береговой /пиши : U'oceCKOh бухты 1-2 белниопекая свита ; 2-3 куникойская спита; 3-4 свитамысхако

В результате на основании компдажепровапия результатов проведенных геологических исследовании и данных, полученных при математическом моделировании нефтяных pawiiDOi). Щушеавпаю pàHumipОвэдн£ прнброкиОЙ сое пмашощсИ акватории Цемесской бухты по степени восприимчивое! и к углеводородному загрязнению от самого восприимчивого (степень 5) до панГнШсе уст ойчивого участка (стт!пень 1). Устаповпспо. что самыми вое-

приимчивыми участками к УВ загрязнению в акватории Цемесской бухты являются райош I пос Мысхако и центральная часть внутреннею рейда порта При нефтяном загрязнении 1а-падной береговой части акватории все участки имеют неодинаковое время размыва подветренной части, и, следовательно, процесс самоочищения при всех друз их одинаковых особенностях побережья будет протекать с различной интенсивностью По езепенн максимальной скорости по сравнению с другими участками процесс самоочищения бухгы будет наблюдаться со стороны следующих подветренных участков района жслезо-бетоппою пирса, центральной части Суджукской косы, район рыбзавода «Новороссийского», северная сторона мыса Любви, центральных пирсов, Западного мола порта Минимальная скорос!ь процесса самоочищения бере! овой части акватории характерна для участков южной п северной части Суджукской косы, центральной части пляжа «Нептун» а гакже участков, входящих в состав зоны центрального городского пляжа

Глава 4 Определение ущерба природно-техннчсской снсгсчс и обоснование стратегии ликвидации углеводородных загрязнений па акватории и береговой линии Цемесской бухты

Соискателем приведена классификация чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти Были проанализированы данные по разливам в бухте за период 1998-2004г г, в результате был сделан вывод, что на данной территории, чаще всею, имеют место разливы первого и второго уровня

Далее обоснован комплекс действий по устранению антропо1енного загрязнения углеводородами природно-технической системы Цемесской бухты На первом этапе осуществления мероприятий по ликвидации нефтяных разливов определены основные факторы, определяющие ущерб природно-технической системе бухты На основе «Методики определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепрово-дах"Минтопэнерго РФ, 01 1195 последней соискателем оценен ущерб природно-технической системе акватории Цемесской бухты при антропогенном загрязнении углеводородами, в которой акватория бухты представлена в виде системы, состоящей из водной и береговой составляющей

Таблица 5

Характеристика предельного загрязнения берегового компонента прнродно-тсхннчсскон системы Цемесской бухты

№пп Наименование участкз Ки Мг/Уо

I м Мысхако- пос Рыбачий 0,3 0,27

2 пос Рыбачий- Алексино 0 24 0,216

3 Алексино — Суджукская коса 021 0,189

4 СуджукСктя коса — и Любви 0 24 0216

5 и Любви — центральная часть городского пляжа 021 0,189

6 пляж - Западный мол порта 0,24 0216

7 Западный мол - весь внутренний рейд ткватории - Восточный мол Отсутствует Отсутствует

3 Восточный мол - 7-ая балка 02 0,180

9 7-ая балка — Шесхарис 0 24 0216

10 Шесхтрис - мыс Пеиай 03 0 270

Известно, что степень загрязнения береговой части оценивается количеством нефти Мб, впитавшейся в грунт в результате аварийного разлива УВ (табл 5)

М6=к„ [>„ У0, (6)

где к„ - значение предельной нефтяной емкости горных пород рассчитанной для бере-твой части акватории, Р„- плотность разтитой нефти, для исследуемого района составляет 0,85-0,95г/м\ У0- обьем разлившейся нефти

В результате установлено, что максимальные значения отношения Мц/Уц соответствую! участкам западною и восточною окончания акватории бухты (рис 7)

Рис 7 Показатели предельной нефтенасыщенности грунта акватории Цемесской бухты

Степень загрязненности водной составляющем определялась массой растворенной и эмульги-

№участка р0ва1Ш01-, нефти, попавшей в водную толщу в результате аварийного разлива Масса нефти М3 , загрязняющей толщу воды, согласно рекомендациям ИП1ЭР, составляет

М,=5,8 103 МР(С„-С,|,),

(7)

где Мр- масса разлитой по поверхности нефти, С„ - концентрация насыщения нефтью воды, Сф- фоновая концентрация нефти, данные которая рассчитывается отдельно для каждою региона Масса Мр нефти, разлитой по поверхности водной части акватории определяется следующим образом

Мр=М-Мп«-М0, (8)

где М- масса нефти, попавшей в водную часть акватории, Мж -масса нефтяных летучих компонентов, М0 - масса нефти, осаженной на дно

Анализ нефтяных разливов в исследуемой территории, показал, что в большинстве случаев толщина нефтяной пленки на водной толще не превышает 1 мм и расчет оставшейся на поверхности нефти может быть весьма приближенным Поэтому, для расчета массы загрязняющей нефти Мз автором был применен метод экспертных оценок, базирующийся на следующей зависимости

Мз=тр S,„ (9)

где nip- удельная масса нефти на 1 м2 водной поверхности, S„ - площадь нефтяного разлива по топографической сетке

В результате, для наиболее опасных аварий были получены следующие значения количества нефти М,, загрязняющие водную часть акватории (табл 5)

Вторым этапом обоснования мероприятий по ликвидации углеводородных загрязнении является определение количества остаточной нефти

В этом случае, расчет массы этой неф ni мохсет быть произведен с помощью следующей операции

M ОСТ Г^ОСТ ^ОСТ» (10)

где m«,- удельная масса остаточной нефти, Soci - площадь локализации остаточной нефти которая опредстястся с помощью метода топографической сетки

Таблица 5

Копимомно нефти, за|рязпнюшес полную часть акватории

Даш Хар-ка выброса М„ г Масса М т Мв т

29 04 97 Льндыше вчды 0 1 0015

28 05 97 11сфть 497 74 55

28 09 97 Льяльные воды 0 2 0 03

09 02 98 псфи. 25 3 75

29 03 98 Ди 1СЛЫ10С ТОПЛИВО 0 2 0 03

1201 99 нефть 200 30

04 09 03 нефгь 20 3

07 05 03 Дизельное топливо 05 0 083

Было замечено, что при ликвидации нефтяных разливов в акватории, с момента возникновения выброса до полной ликвидации его последствий, необходимо соблюдать баланс между массой Мр разлившейся нсфги и распределением ее по компонентам с последующим соблюдением баланса между массой М разлившейся нефти, собранной нефти МСОб|> нефти М,„м, претерпевшей изменения в своем физико-химическом составе и состоянии (эмульгированная нефть М,, летучие компоненты М„ нефть, осажденная на дно Мое,)

М=Мсо6р+Мш„,(11) М,„и=Мз+Мос+М, (12)

Компоненты Мэ Мк и М, могут быть получены из хим анализа разлитой нефти

Таким образом, была определена масса нефти Ммф, главным образом определяющая уровень загрязненности антропогенными углеводородами изучаемой территории которая может быть рассчитана по следующей формуле (табл 6)

Мзагр=М,+М6, (13)

где М, - масса нефти, оказывающая влияние на водную составляющую акватории бухты, Мб - масса нефти, оказывающая влияние на береговую составляющую акватории бухты

Таблица 6

Уровень загрязненности антропогенными углеводородами Цемесской бухты

К.' точки Масса М, т Мв т Мб, т Мз, т

1 0 1 0015 0,0027 0,01527

2 497 74 55 13,41 87,96

3 02 0 03 0,0054 0 0354 ~3425

4 25 3 75 0 675

5 02 0 03 0 0054 0 0354

6 200 30 54 35 4

7 1 0 15 0 027 0 177

8 20 3 0 54 3 54 Топ

05 0,083 13,536

Общая же масса М общ игр углеводородов, оказывающая пег ативпое влияние на акваторию бухты будет определена как

м общ„гр= М»+Мб+М1К+М„

(14)

Если мероприятия по ликвидации нефтяного разлива были проведены успешно, и нефть с водной поверхности была полностью удалена, то слагаемое М0 может быть принято равным пулю

Третьим этапом проведения мероприятии по ликвидации углеводородных загрязнений является оценка эффективности различных методов их ликвидации При этом рассматривались следующие способы ликвидации нефтяных разливов (табл 6)

1аблица 6

Способы ликвидации нефтяных разливов

Вил работ Применяемые способы и тсхии 1еские средства

Локализация разлива Боны и сорбционньи плавсредства

Механический сбор Скиммеры насосы, сорбенты-тавсредства

Химическая обработка Диспс^санты, эмульгаторы акватехника разбрызгивающие устройства

Физико-химическая обработка Дсомулыаторы

Биоло! ическая обработка Препараты на основе углеводородов кисля ющих микроорганизмов

Выполненные исследования показали, что одним из наиболее эффективных способов ликвидации общей загрязненности акватории является применение нефтеокисляющих бактерий, что способствуют достижению хорошего результата без какого-либо ущерба для окружающей среды В настоящее время существуют достаточно обоснованные методики по ликвидации антропогенных углеводородов, среди которых с помощью математического моделирования автором наиболее детально был изучен способ с применением нефтеокисляющих бактерий

Разлагать нефть способны около девятисот видов морских бактерий, грибов, водорослей и некоторые виды ряски В природе нефтсокисляющая микрофлора в основном представлена следующими родами бактерий Rhodococcus, Corynebacterium, Nocardia, Arthrobac-ter , водорослей Chlorella и др Так как, не существует какого-либо одного микроорганизма, способного разрушить все компоненты определенного вида нефти, то полное разложение всех компонентов нефти требует воздействия многочисленных бактерий различных видов Поэтому российскими научными центрами разработаны препараты «Валентис», «Деворойл» и др, которые состоят из нетоксичных, непатогепных штаммов дрожжей и бактерий, выделенных из природной среды и обладающих высокой окислительной активностью по отношению к нефтяным углеводородам

Автором проведено моделирование изменения численности популяции пефтеокис-ляющего микробного населения на основе одного из фундаментальных предположений, лежащих в основе всех моделей роста популяции скорость росла популяции пропорциональна ее чнстенностн Математически этот закон записывался с помощью уравнения Мальтуса

9М D Tlyf

dt (15>

где М - численность бактериального населения, t- время, R коэффициент пропорциональности

Из множества необходимых для жизнедеятельности пищевых компонентов, субстратов, потребляемых организмами исследуемой популяции, субстрат, находящийся в наименьшей доступности и лимитирующий ростовые процессы, определяет скорость размножения Этот принцип известен как принцип минимума Либнха Причиной ограничения роста популяции нефтеокисляющих бактерий являлось лимитирование по количеству дрейфующей в море нефти Из микробиологических исследований известно (Цыбань А В, 1989), что в условиях лимитирования по субстрату скорость изменения численности популяции растет

Пропорционально концентрации субстрата, а при избытке субстрата выходит на постоянную величину. В течение некоторого времени численность популяции растет экспоненциально, пока скорость роста не начинает лимитироваться Какими-либо другими факторами. Зависимость скорости росла R в ураписнии (L5) oí количества Субстрата била описана уравнением Mono:

с+ к

(16)

вм 01 с + к

Ll:C

M - ям

(17)

где fin, ■ максимальная скорость роста бактерии: С - концентрация субстрата (нефтепродукта); К, - коэффициент насыщения, имеющий размерность, аналогичную размерности субстрата, M - численность бактериального населении; X - скорость отмирания клеток.

Таким образом, рост микробной популяции в единицу времени пропорционален величине концентрации нефти и зависит от количества л имитирующего субстрата, а убыль популяции происходит за счет естественной смертности микроорганизмов (рис.9).

ojt -

од

одг

0.1 ►

0,1»

Л1>

CJ» ÙfH

¡0

10 S 5] ll> Ï1 W ГС W SI Г«

Рис.8. Зависимость количества нефти Ct и пефтеок н en и юшнх бактерий Ml от времени в безразмерном виде

Концентрация нефти С изменяется но времени и зависит oí численности популяции микроорганизмов М. Для описания этого процесса была использована модель Лоткн-Вольтерра, учитывая ограниченность субстрата посредством уравнения ( 1К ):

ЭС f1ШС

14 К

(18)

где С - концентрация нефти; M - численность популяции бактерий. П пятом разделе главы приводится характеристика изменения концентрации нефти в разливе в процессе жизнедеятельности микробного сообщества. Результаты численных расчетов свидетельствуют, что зависимость между количеством нефтеокиеляюшнх бактерии M и концентрацией нефтяных углеводородов С может иметь вид (рнс, 9).

M >о

Рис 9 Зависимость численности М нефтеокнс-ляюших бактерий от концентрации углеводород-пых загрязнения

С кг/г

Полученные соиска1елем данные согласуются с результатами других авторов Так данные (Миронов О Г , 1985), свидетельствую г, что с увеличением концентрации нефтяных углеводородов удельное количество пефтеокнеляющих бактерий М возрастает Однако это возрастание ограничено некоторым максимальным уровнем Мтач, который устанавливается при удельной массе нефти С в донных осадках, превышающей 60 - 80 мг/г

На основании проведенных исследований соискателем дана сравнительная характеристика эффективности применения механических методов и методов биологической деструкции на береговой зоне акватории (табл 7)

Таблица 7

Рекомендованные методы очистки береговой зоны акватории Цемесской бухты

Исследуемый участок береговой зоны Рекомендованные методы очистки береговой зоны акватории

Северо-запад Суджукской косы Восточный мол - 7-тя балка Коиндексирование механических методов очистки и методов биологической деструкции

Пос Рыбачий - Алексипо, Алексино - Суджукская коса Суджукская коса - м Любви 7-ая балка - Шесхарис Методы биологической деструкции

М Мысхако- пос Рыбачий Шесхчрис - мыс Пснай Комплексирование термических методов и методов биологической деструкции

- на северо-западе Суджукской косы - Восточный мол - 7-ая балка на песчаных участках береговой зоны рекомендуется проводить комплектование этих методов, причем методы биоло! ическон деструкции должны быть применены после удаления основной массы нефти с помощью механических способов,

- на участках пос Рыбачий - Ллексино и Алексипо - Суджукская коса, Суджукская коса - м Любви, м Любви, 7-ая балка - Шесхарис, покрытых мелко и средне-галсчниковым материалом ввиду сложности применения дорожной техники и проникновением нефти в открытую структуру покрытия, методы биологической деструкции рекомендуется рассматривать как основной инструмент для устранения проникновения нефти в покрытие,

- на участках м Мысхако- пос Рыбачий и Шесхарис - мыс Пеней для очистки круп-но-галечниковых участков и валунов методы биологической деструкции необходимо применять после обработки поверхности термическими и механическими методами,

- на участках Западного мола - всею внутреннею рейда акватории - Восточною мола очистка искусственных сооружений может быть проведена методами аналогичными с методами но очистке крупно-1алечннково1о и валунного материала термическими и механическими методами

Методы ликвидации антропогенною нефтяного загрязнения с помощью углеводоро-докисляющнх мнкрооргашнмов способствуют достижению хорошею результата по снижению содержания УВ без какого-либо ущерба для окружающей среды что явчяется одним из г чавных устовпй при ликвидации у| теводородпых загрязнений на акватории

Заключение

Основным результатом работы является изучение ilxhoiciihoiо загрязнения углеводородами акватории Цемесской бухты и выработка страгсши его ликвидации При тм были решены следующие задачи

1 Предложена комплексная модель прнродно-юхническон системы Цсмссскон бухты, представляющая собой открытую динамическую систему, в которой в качестве подсис-гемпых элементов выступают iеологпческне объекты верхней части литосферы изучаемой площади и источник воздействия, представленный морским транспортным комплексом

2 Исстедованы закономерности динамики нефтяных разливов при техногенных авариях и произведен расчет переноса yi леводородов после аварийного разлива нефти для Цемесской бухты В зависимости от типовых iндроло!ических, мсгсорото!ическнх и icototh-чсских условий исследованы закономерности дрейфа и деструкции нефтяною нятна, i де были cnpoi нозировапы 8 наиболее типичных вариантов распространения УВ, место контакта нефти с линией берега и возможные последствия нефтяного загрязнения побережья Цемесской бухты

3 Проведено районирование береговой зоны Цемесской бухты по степени экологической опасности под влиянием поверхностного нефтяного загрязнения на основе комплекси-рования геологических методов и методов математического моделирования динамики распространения нефтяного пятна для изучаемой территории в результате чего прибрежная составляющая акватории Цемесской бухты ранжирована по степени восприимчивости к углеводородному загрязнению

4 Обоснован комплекс действий по определению ущерба водной и береговой составляющей природно-техннческой системе Цемесской бухты при антропогенном загрязнении углеводородами на основе "Методики определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах" (Минтопэнерго РФ, 1995 г)

5 Разработана прогностическая многомерная модель биологической деструкции нефтяных разливов на акватории п береговой линии Цемесской бухты , позволившая отследить динамику уменьшения концентрации нефти в процессе жизнедеятельности микробного сообщества

6 Оценена эффективность различных берегозащитных мероприятий при устранении углеводородных загрязнений на изучаемой территории Показано, что для природно-технической системы Цемесской бухты биологическая деструкция является наиболее эффективным и наиболее безопасным мероприятием с экологической точки зрения

Таким образом, геологическое изучение береговых отложении и совокупность программно-алгоритмических средств прогноза текущего загрязнения углеводородами акватории и прибрежной зоны позволило научно обосновать геоэкологический мониторинг Цемесской бухты и берегозащитные мероприятия по устранению углеводородных загрязнений

Основные результаты дисссртанпп опубликованы в следующих работах

1 Панина OB Зависимость активности экзогенных процессов от петрофнзнческнх особенностей флишевых пород//Геологи XXI века Тездокл Всерос пауч конф студентов, асп н мол спец 25-27 марта 2002г -г Саратов,2002, С 45-46

2 Панина О В Обоснование разработки математических моделей ликвидации нефтяных разливов с использованием бносорбешов // Современные методы эколого->еохимической опенки состояния и изменений окружающей среды Докл Мсждупар школы 15-18 сент 2003г-г Новороссийск, 2003, С 53-59

3 Дембицкий С И, Уртенов М X Панина О В , Шарнан М В Математическая модель биологической деструкции нефтяного загрязнения акваторий // Экологический вестник научных центров ЧЭС - 2004 - Геология, 1софпзнка, эколо1 ня С 48-54

4 Панина OB О влиянии ут лево породных загрязнений па эколо! нческую систему «Суша-морс»// Эколо!нческнй вестник научных центров ЧЭС - 2004- Геология, геофизика, эколошя С 151-152

5 Дембицкий С И Уртенов М X, Панина О В Шарпан М В Mathematical mode! of biological disrtruction of pollution m view of carry and diffusion// University of Applied Sciences Wiesbaden December 2004 "Environmental Problems and Ecological Safet\" 04 и л

6 Панина OB Техногенное загрязнение \певодоротачи геозкоеистемы Цемесской бунты и стратегия его тиквндашш // Между нар конф «Пробпемы геологии и освоения недр юга России » 5-S сентября 2006г Тез токт -Ростов на Д 2006 С 381-383

7 Панина О В Зависимость интенсивности углеводородного загрязнения от геодинамической обстановки Цемесской бухты // Геоинжпннринг - 2006 -№2 -С 46-49

8 Панина OB К нсстедовашно геоднначической обстановки Цемесской бухты// Экологический вестник научных центров ЧЭС - 2006 -Притожение -С 129-130

9 Панина О В Техногенное загрязнение упеводоротами геоэкосисгемы Черного моря и стратегия его тиквидании // Вестник Астраханского государственного технического мшверситета г Астрахань, 2006-№5 С 56-60

10 Дембицкий С И, Уртенов М X Панина О В , Шарпан М В Разработка математических чодетей естественных и искусственных способов деструкции нефтяных разливов на акваториях и прибрежных зонах внутренних морей Азово-Черноморского бассейна Труды закл конф грантодержатечей per конкурса РФФИ Краснодар 2005 С 3-5

11 Дембицкий С И , Уртенов М X , Коноплев Ю В Панина О В , Игнатов А М Прогнозирование и мониторинг чрезвычайных ситуаций выбросов углеводородов при проведении буровых работ на морском шетьфе Груды закл конф грантодержатетей per конкурса РФФИ Краснотар 2006 С 51-53

ПАНИНА Отьга Владимировна

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПУТИ УСТРАНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЦЕМЕССКОЙ БУХТЫ ЧЕРНОГО МОРЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геотого-чинералопгаеских науъ

Подписано в печать 17 04 07 Формат 60х84|/к, Уч-изд л 1,27 Уст печ т 1 39 Бу маг a Maestro Печать трафаретная Тираж 130 экз Заказ № 7108

Тираж изготовтен в типографии ООО «Просвещение-Юг»

с оригинал-макета заказчика 350059 г Краснодар ул Селезнева. 2 Тел/факс 239-68-31

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Панина, Ольга Владимировна

Реферат.|.

Введение.i.

Глава 1. Состояние изученности техногенных загрязнений акватории

Цемесской бухты Черного моря и методика геоэкологических; исследований.

1.1. Краткая физико-геологическая характеристика района.

1.2. Состояние изученности техногенных загрязнений акватории

Цемесской бухты.

1.3.Методика исследований по теме диссертации.

Глава 2. Закономерности распространения нефтяных разливов и анализ контакта с береговой линией акватории Цемесской бухты.

2.1. Диализ существующих математических моделей динамики развития нефтяных разливов для различных территорий.

2.2.Численное и аналитическое решения динамического | взаимодействия разливов нефти.J.

2.3 Визуализация результатов математического моделирования нефтяных разливов и оценка возможных экологических последствий для прибрежной части акватории.

Глава 3. Эколого-геологические особенности природно-техпической системы Цемесской бухты.

3.1. Разработка комплексной модели природно-техпической системы Цемесской бухты.

3.1.1 Характеристика технических объектов.

3.1.2. Характеристика геологических объектов.'.

3.2. Эколого-геологические особенности природно-техпической системы Цемесской бухты.Г.Г.

Глава 4. Определение ущерба природпо-техпичсской системе ; и обоснование стратегии ликвидации углеводородных j загрязнений на акватории и береговой линии Цемесской 6yxTi|i.

4.1. Оценка ущерба природно-тсхнической системе Цемесской бухты при антропогенном загрязнении углеводородами.

4.2. Анализ существующих способов ликвидации нефтяных загрязнений в акватории Цемесской бухты.

4.3. Основа математического моделирования процессов бактериальной деструкции нефтяных загрязнений Цемесской бухты.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Моделирование и пути устранения углеводородного загрязнения природно-технической системы Цемесской бухты Черного моря"

При анализе влияния техногенного загрязнения на прибрежную зону Черноморского побережья особо выделяется район г. Новороссийска и Цемесской бухты, где экологической проблемой остается ликвидация последствий различных аварий, происходящих на суше и море в результате потерь нефти на магистральных нефтепроводах и транспортировке морским путем, а также рекультивация нефтезагрязненных грунтов территории порта. Нефть попадает Б"море со сточными водами промышленных предприятий, при авариях на буровых установках, расположенных на континентальном шельфе, при авариях танкеров и нефтеналивных терминалов, при транспортировке углеводородного сырья. В последние годы антропогенная нагрузка на акватории и побережье Азово-Черноморского бассейна многократно возросла в связи с действующими и строящимися нефтяными терминалами (нефтеналивной порт «Шесхарис», Туапсе и др.) и нефтегазопроводами (КТК, «Голубой поток »), проходящими по дну Черного моря, проектами бурения нефтегазовых скважин на морском шельфе. Все виды деятельности, связанные с поисками и разработкой месторождений на шельфе и транспортировкой нефти сопряжены с риском загрязнения природной среды сырой нефтью и продуктами ее переработки.

В целом, экологическая безопасность акваторий и прибрежных зон внутренних морей давно стала международной проблемой. Существуют различные международные экологические программы по Черному морю -BSEP, MS Black, "Eros 2000 Черное море", программа "Aral sea 00-1058" по Аральскому морю и др. Изучением экологического состояния Российского сектора Черного моря длительное время занимались различные научные и производственные организации РФ: Южное отделение Института океанологии РАН, ФГУГП ГНЦ «Южморгеология», ГП НИПИокеангеофизика, СевероКавказский геоэкологический центр, ГУП «Кубаны еология» и др. С середины восьмидесятых годов этой проблемой стал заниматься Кубанский государственный университет, выполнивший фундаментальные исследования по оценке уровня и динамики загрязнения сред вредными поллютантами и выяснению реакции различных экосистем на антропогенное загрязнение. Однако, несмотря на очевидные успехи в решении ряда задач обеспечения экологической безопасности региона, поиск высокоинформативных, экспрессных методов оценки углеводородного загрязнения прибрежных зон внутренних морей до настоящего времени остается актуальной задачей.

Целью работы является оценка техногенного загрязнения и путей ликвидации загрязнений углеводородами акватории и прибрежной зоны Цемесской бухты Черного моря. Достижение этой цели будет способствовать обеспечению экологической безопасности акватории и морского побережья при чрезвычайных ситуациях выбросов углеводородов, связанных с поисками, разведкой и разработкой нефтегазовых месторождений на шельфе и последующей транспортировкой углеводородного сырья.

Основные задачи исследований.

1. Анализ состояния изученности техногенных загрязнений акватории и береговой линии Цемесской бухты Черного моря, выбор объектов и направления научных исследований по тематике диссертации.

2. Обоснование модели организации природно-технической системы Цемесской бухты Черного моря.

3. Исследование закономерностей распространения и деструкции нефтяных разливов на акватории Цемесской бухты в зависимости от типовых гидрометеорологических, гидрологических и геологических условий.

4. Оценка эколого-геологических особенностей природно-технической системы Цемесской бухты при углеводородных загрязнениях.

5. Разработка прогностических многомерных математических моделей деструкции биосорбентами нефтяных пятен на акватории и береговой линии Цемесской бухты

6. Определение ущерба природно-технической системе акватории при антропогенном загрязнении углеводородами и обоснование берегозащитных мероприятий при устранении углеводородных загрязнений на изучаемой территории.

Научная новизна.

1. Обоснована комплексная модель организации природно-технической системы Цемесской бухты Черного моря. При оценке негативного воздействия на абиотическую составляющую природно-технической системы проведено исследование состояния лито- и гидрокомпонентов природной среды.

2. Оценена эколого-геологическая специфика природно-технической системы Цемесской бухты во взаимосвязи и влиянии морской и береговой составляющих.

3. Определен ущерб акватории Цемесской бухты при антропогенном загрязнении углеводородами, в которой бухта представлена в виде системы, состоящей из водной и береговой составляющей.

4. Обоснованы берегозащитные мероприятия нефтяных разливов на территории Цемесской бухты. Показано, что методы ликвидации антропогенного нефтяного загрязнения с помощью углеводородоокисляющих микроорганизмов способствуют снижению содержания углеводородов без какого-либо ущерба для окружающей среды.

Защищаемые положения.

1. Закономерности пространственного распространения и деструкции углеводородного загрязнения в зависимости от координат и объемов УВ выбросов, состава нефтей, гидрологических, метеорологических и геолого-геоморфологических условий Цемесской бухты

2. Районирование береговой зоны Цемесской бухты по степени экологической опасности при углеводородном загрязнении акватории проведенное на основе комплексирования" математического моделирования и геологического изучения природной среды.

3. Многомерная математическая модель деструкции УВ загрязнений акватории и береговой линии Цемесской бухты нефтеокисляющими микроорганизмами, позволяющая оптимизировать их численность в зависимости от объемов нефтяных выбросов.

Практическая значимость и реализация результатов.

Результаты выполненных автором исследований найдут применение при решении оперативных задач эффективного использования предлагаемых решений при разработке федеральными и региональными органами и заинтересованными организациями планов по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов на морских акваториях при транспортировке нефтепродуктов и проведении буровых работ на морском шельфе, оценке текущего и остаточного загрязнения углеводородами акваторий и прибрежных зон, оценке влияния таких загрязнений на объекты окружающей среды и социально-производственные объекты.

Фактический материал.

В основу работы положены результаты исследований автора за период с 2002 по 2006г. в Кубанском государственном университете. При разработке комплекса программно-алгоритмических средств экспрессного анализа и прогноза состояния загрязнения углеводородами акваторий использованы решения проектов РФФИ № 00-01-96026 и РФФИ № 03-01-96511, в которых осуществлено математическое моделирование динамического взаимодействия нефтяных разливов с экосистемой моря, проводимых автором в качестве соисполнителя. В работе использованы данные полевых наблюдений, проведенных автором в районе Цемесской бухты за период с 2003-2006г. Проанализированы и обобщены геолого-геофизические данные по гидрологической, метеорологической, геологической характеристике района исследований, находящиеся в фондах КубГУ, ГУП «Южморгеологии», ГНЦ «Южморгеоэко», в том числе данные из научных и технических источников, указанных в библиографии диссертации.

Апробация работы. Основные положения диссертации прошли первичную апробацию на Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века», г. Саратов 25-27 марта 2002 г.; Международной школе «Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды», г. Новороссийск, сентябрь 2003; Международной конференции "Environmental Problems and Ecological Safety», Wiesbaden, December, 2004; Международной конференции «Проблемы геологии и освоения недр юга России», г. Ростов-на-Дону 5-8 сентября 2006г.; V Международной научно-практической конференции «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии», г. Астрахань 27-29 сентября 2006г.; семинарах и научных конференциях геологического факультета и факультета прикладной математики Кубанского госуниверситета (2002-2006гг).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 12 работах. Результаты работ по теме исследований изложены также в трех отчетах во Всероссийском фонде фундаментальных исследований (РФФИ №№ 00-0196026 и 03-01-96511 )

Содержание работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, общим объемом 171 лист, в том числе 28 таблиц, 44 рисунка и списка литературы из 130 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Панина, Ольга Владимировна

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Панина О.В. Зависимость активности экзогенных процессов от петрофизических особенностей флишевых пород // Геологи XXI века. Тез.докл. Всерос. науч. конф. студентов, асп. и мол. спец. 25-27 марта. 2002г.-г.Саратов,2002, С. 45-46.

2. Панина О.В. Обоснование разработки математических моделей ликвидации нефтяных разливов с использованием биосорбентов // Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды. Докл. Междунар. школы 15-18 сент. 2003г.- г. Новороссийск, 2003, С.53-59.

3.Дембицкий С.И, Уртенов М.Х., Панина О.В., Шарпан М.В. Математическая модель биологической деструкции нефтяного загрязнения акваторий // Экологический вестник научных центров ЧЭС.- 2004.- Геология, геофизика, экология. С. 48-54.

4. Панина О.В. О влиянии углеводородных загрязнений на экологическую систему «Суша-море»// Экологический вестник научных центров ЧЭС.- 2004.-Геология, геофизика, экология. С. 151-152.

5. Дембицкий С.И, Уртенов М.Х, Панина О.В., Шарпан М.В. Mathematical model of biological disrtruction of pollution in view of carry and diffusion// University of Applied Sciences Wiesbaden, December, 2004 "Environmental Problems and Ecological Safety", 0,4 пл.

6. Панина О.В. Техногенное загрязнение углеводородами геоэкосистемы Цемесской бухты и стратегия его ликвидации // Междунар. конф. «Проблемы геологии и освоения недр юга России » 5-8 сентября 2006г: Тез.докл. -Ростов на Д., 2006, С.381-383.

7. Панина О.В. Зависимость интенсивности углеводородного загрязнения от геодинамической обстановки Цемесской бухты // Геоинжиниринг. - 2006.-№2.-С. 46-49.

8. Панина О.В. К исследованию геодинамической обстановки Цемесской бухты// Экологический вестник научных центров ЧЭС.- 2006.-Приложение.-С. 129-130

9. Панина О.В. Техногенное загрязнение углеводородами геоэкосистемы Черного моря и стратегия его ликвидации // Вестник Астраханского государственного технического университета, г. Астрахань, 2006 -№5 С. 56-60.

10. Дембицкий С.И, Уртенов М.Х., Панина О.В., Шарпан М.В. Разработка математических моделей естественных и искусственных способов деструкции нефтяных разливов на акваториях и прибрежных зонах внутренних морей Азово-Черноморского бассейна. Труды закл. конф. грантодержателей per. конкурса РФФИ. Краснодар, 2005. С. 3-5

11.Дембицкий С.И., Уртенов М.Х., Коноплев Ю.В., Панина О.В., Игнатов A.M. Прогнозирование и мониторинг чрезвычайных ситуаций выбросов углеводородов при проведении буровых работ на морском шельфе. Труды закл. конф. грантодержателей per. конкурса РФФИ. Краснодар, 2006. С. 51-53

Заключение

Основным результатом работы является с помощью математического моделирования выявление закономерностей распространения нефтяных разливов на акватории Цемесской бухты, анализ контакта нефти с береговой линией, оценка восприимчивости горных пород к антропогенным УВ, а также выработка путей устранения их ликвидации. При этом были решены следующие задачи:

1. Предложена комплексная модель природно-технической системы Цемесской бухты, представляющая собой открытую динамическую систему, в которой в качестве подсистемных элементов выступают геологические объекты верхней части литосферы изучаемой площади и источник воздействия, представленный морским транспортным комплексом.

2. Исследованы закономерности динамики нефтяных разливов при техногенных авариях и произведен расчет переноса углеводородов после аварийного разлива нефти для Цемесской бухты. В зависимости от типовых гидрологических, метеорологических и геологических условий исследованы закономерности дрейфа и деструкции нефтяного пятна, где были спрогнозированы 8 наиболее типичных вариантов распространения УВ, место контакта нефти с линией берега и возможные последствия нефтяного загрязнения побережья Цемесской бухты.

3. Проведено районирование береговой зоны Цемесской бухты по степени экологической опасности под влиянием поверхностного нефтяного загрязнения на основе комплексирования геологических методов и методов математического моделирования динамики распространения нефтяного пятна для изучаемой территории, в результате чего прибрежная составляющая акватории Цемесской бухты ранжирована по степени восприимчивости к углеводородному загрязнению.

4. Обоснован комплекс действий по определению ущерба водной и береговой составляющей природно-технической системе Цемесской бухты при антропогенном загрязнении углеводородами на основе "Методики определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах" (Минтопэнерго РФ, 1995 г).

5. Разработана прогностическая многомерная модель биологической деструкции нефтяных разливов на акватории и береговой линии Цемесской бухты, позволившая отследить динамику уменьшения концентрации нефти в процессе жизнедеятельности микробного сообщества.

6. Оценена эффективность различных берегозащитных мероприятий при устранении углеводородных загрязнений на изучаемой территории. Показано, что для природно-технической системы Цемесской бухты биологическая деструкция является наиболее эффективным и наиболее безопасным мероприятием с экологической точки зрения.

Таким образом, геологическое изучение береговых отложений и совокупность программно-алгоритмических средств прогноза текущего загрязнения углеводородами акватории и прибрежной зоны позволило научно обосновать геоэкологический мониторинг Цемесской бухты и берегозащитные мероприятия по устранению углеводородных загрязнений.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Панина, Ольга Владимировна, Ростов-на-Дону

1. Айбулатов Н. А, Анцыферов С. М. Литвиненко Г. И. Строительство и расширение морских портов в России и проблемы экологии "Геоэкология", 2004, V 7, N 2.

2. Soli G., Bene Е. Selective substrate utilisation ba marine hydrocarbonclastic bacteria // Biotechnol. A. Bioeng. 1973. Vol. 15, № 2.

3. Atlas R.M. Bacteria and bioremidiation of marine oil spills // Oceanus. 1993. V.36, №2. P.71.

4. Bruns K., Dahlmann G.D., Gunkel W. Distribution and activity of petroleum hydrocarbon degrading bacteria in the North and Baltic Seas // Deatsche Hydrographische Zeitschrift. 1993. H.6. S. 359-369.

5. Korolev V.A. The methodology and monitoring conception of the geological environment. Proc. Intern. Symp. "Engineering Geology and the Environment", Athens, Greece, June 23-27, 1997 - A.A.Balkema / Rotterdam/ Brookfield, 1997. pp.1317-1320.

6. Айбулатов Н.А.Статистический анализ и обработка данных в среде Windows -М., 1999

7. Артюхин Ю.В. Антропогенный фактор в развитии береговой зоны., Изд-во Ростовского университета, 1989г, 144с.

8. Атлас Краснодарского края и республики Адыгея. Белгеодезия, Минск, 1995

9. Барабошкина Т.А., Березкин В.Ю., Никитин М.Ю., Воробьев С.А. Исследование и картографирование особенностей проявления экологических функций литосферы в районе р. Бодрак. // Экологический вестник научных центров ЧЭС. Приложение, 2004, С. 15-22

10. Белоиваненко В. И., Миронов О. Г Скорость диффузии кислорода через поверхность в присутствии нефтяных пленок. — Водные ресурсы, 1979, №6, с. 127—131.

11. Березенко Н.С., Халилова М.Р. Влияние сточных вод нефтебазы «Шесхарис» на распределение донной растительности / КубГУ/ Аннон.список докл. всесоюзн.научной конф. // Новороссийск, 2003г. с. 16

12. Блиновская Я.Ю. Методика расчета ущерба прибрежно-морским областям от разливов нефти, ТИГ ДВО РАН Материалы региональной научно-практической конференции «Совершенствование системы защиты морских акваторий и прибрежных зон от загрязнения нефтью»

13. Блиновская Я.Ю.Структура карт чувствительности побережий к загрязнению нефтью ТИГ ДВО РАН Материалы региональной научно-практической конференции «Совершенствование системы защиты морских акваторий и прибрежных зон от загрязнения нефтью»

14. Богословский В.А., Жигалин А.Д., Трофимов В.Т., Хмелевской В.К. Геофизическая экологическая функция литосферы в эпоху техногенеза // Экологический вестник научных центров ЧЭС. Приложение, 2004, С. 22-32

15. Богословский В.А., Жигалин А.Д., Хмелевской В.К. Экологическая геофизика. М., МГУ, 2000, 253с.

16. Бондарик Г.К. Управление природно-техничеекими системами. Возможности и ограничения // Изв. вузов. Геология и разведка. 1994. №1. С. 42-47

17. Борукаев Ч.Б. Тектоническая структура юго-восточной части Новороссийского синклинория (Северо-Западный Кавказ) и история ее формирования // автореферат на соискание уч. ст. к.г-м.н., МГУ, 1964

18. Бреббиа К.А. Моделирование разлива нефти и процессов. М.:, 2001.

19. Бутаев A.M., Гаджиев А.З., Гасанов Ш.Ш., Монахов С.К. Современное состояние и возможное направление развития экосистемы Каспийского моря // Вести. ДНЦ РАН. 1999. № 4. С. 85-95.

20. Бутаев A.M., Рыбникова В.И., Гаджиев А.З. Бактериальное загрязнение прибрежных вод Каспия в районе Махачкалы // Вестн. ДНЦ РАН. 1998. № 1. С. 69-73.

21. Бяков А.Ю., Мейснер Л.Б.Разработка физико-геологической концепции и технология комплексного мониторинга сейсмической активности Азово-Черноморской зоны. Отчет НИР ГНЦ ФГУГП «Южморгеология». 2002

22. Валяшко М.Г., Гурский Ю.Н. Новые данные о химическом составе иловых вод Черного моря // Влияние поровых вод на физико-механические свойства пород. Киев: Наукова думка, 1974. С. 44-52

23. Вахромеев Г.С. Экологическая геофизика. Иркутск: ИрГТУ, 1993. 216с.

24. Вахромеев Г.С., Давыденко А.Ю. Моделирование в разведочной геофизике.-М. Недра, 1978. 192с.

25. Вахромеев Г.С., Ерофеев Л.Я., Канайкин B.C., Номоконова Г.Г. Петрофизика, Томск, 1997, 462с.

26. Виноградов В.Г., Дахнов А.В. Практикум по петрофизике. М., Недра, 1990, 227с.

27. Вуколов Э.А. Основы статистического анализа. Уч. пособие.- М.: Форум: Инфра-М, 2004.-464с.

28. Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР. Том IV. Черное море JI.: ГидрометеоИздат, 1986 г.

29. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Том IV. Черное море Выпуск 1.

30. Гольденфон А.К., Щербакова JI.B. Испытания препарата для очистки воды от эмугированных нефтепродуктов/ ЦНИИМФ, вып. 215, 1976г., с. 73-76

31. Гольденфон А.К., Щербакова JI.B. Исследование эффективности расслоения эмульсии «нефтепродукт-вода» с помощью деэмульгатора/ ЦНИИМФ, вып. 203, 1975г., с. 62-67

32. Грицай В.В. Математические модели поведения экосистем, свойственных южным регионам России : Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук:03.00.16. -Краснодар, 2000.-22 с. :ил. -Б.п. Библиогр.: с. 22(4 назв.)

33. Гурвич JI.M. Нефтяное загрязнение гидросферы : Источники поступления, формы нахождения, методы и технические средства предотвращения : Автореф. дис. д-ра техн. наук : 11.00.08 Ин-т океанологии М., 1997 38 с.

34. Гурский Ю.Н. Геохимия литогидросферы внутренних морей / Том 1 // М., Геос, 2003

35. Гусев А.А. Ассимиляционный потенциал окружающей среды в системе прав Наукова думка, 1977.— 41 с.

36. Девис Дж. Статистика и анализ геологических данных.М.: Мир, 1977. 572с.

37. Дембицкий С.И, Уртенов М.Х., Панина О.В., Шарпан М.В. Математическая модель биологической деструкции нефтяного загрязнения акваторий"// Изд-во КубГУ, Краснодар, 2004, "Экологический вестник, геология, геофизика, экология".

38. Дембицкий С.И. Визуализация динамики нефтяного пятна на поверхности моря посредством двумерной анимации. /С.И. Дембицкий, А.В. Лаврентьев, А.В. Ларионов, М.Х. Уртенов. // Наука Кубани, № 1, 2002.

39. Дембицкий С.И. Математическая модель биологической деструкции нефтяного загрязнения акваторий /С.И. Дембицкий, М.Х. Уртенов, О.В. Панина, М.В. Шарпан //Экологический вестник научных центров ЧЭС, приложение № 1, Краснодар, 2004

40. Дембицкий С.И. Математические модели динамики и деструкции нефтяного слика на акватории Черного моря. /С.И. Дембицкий, И.М. Дунаев, А.В. Лаврентьев, А.В. Ларионов, М.Х. Уртенов, Краснодар, 2003.

41. Добрынин В.М., Венделыптейн Ю.Ю., Кожевников Д.А. Петрофизика. М.: Недра 1991,368с.

42. Динамика твердого вещества в шельфовой зоне. Л., Гидрометеоиздат, 1990, 271 с.

43. Егорова Е.Н. Виды природных ресурсов морской экосистемы, чувствительных к воздействию нефтяного загрязнения, возникающего в результате аварийных разливов Нефтегазовое дело, 2004

44. Еремеева С.В. Нефтеокисляющие микроорганизмы природных и техногенных экосистем аридной зоны : Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. биол. наук: 11.00.11. -Астрахань, 2000.-24 с. :

45. Еремеева С.В., Курапов А.А., Мельников С.А. Современное экологическое состояние северной части Каспийского моря в зимне-весенний период // Вестн. МАНЭБ. 1999. № 9. С. 51-55.

46. Есин Н.В., М.Т. Савин, А.В. Жиляев Абразионный процесс на морском берегу. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук: 03.00.02. -Владивосток, 1997.-12 с. :ил. -Б.ц. Библиогр.:с. 12(5 назв.)

47. Иванов В.А.Мониторинг экосистемы шельфовой зоны на примере Черного моря: (Стратегия и тактика реализации программы исследования экосистемы Черного моря): Учеб.-метод. пособие/;Моск. гос. ун-т им.М.В.Ломоносова, Черномор, фил. Наукова думка, 1983. 200с.

48. Иванов В.П., Сокольский А.Ф. Научные основы стратегии защиты биологических ресурсов Каспийского моря от нефтяного загрязнения. Астрахань: Изд-во КаспНИРХа, 2000. 181 с.

49. Игнатов Е.И. Береговая морфосистема как объект геоморфологических исследований / Геоморфология, №2, 2005, С. 3-11

50. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Антропогенная экология океана. Л.: Гидрометеоиздат. 1989. 528 с.

51. Ильинский В.В., Поршнева О.В., Семененко М.Н. Углеводородокисляющие микроорганизмы в прибрежных и открытых водах Можайского водохранилища//Водные ресурсы. 1998. Т. 25, № 3. С. 335-338.

52. Карасева Э.В. Смоляр Р.И. Экологический мониторинг состояния Цемесской бухты, № Т2002 АК «Транснефть»

53. Каждан А.Б., Гуськов О.И. Математические методы в геологии // М., Недра, 1990, 275с.

54. Кобранова В.Н. Петрофизика. М.: Недра, 1986, 392с.

55. Клавен А.Б., Кондратьев А.Н., Никитин В.Н.Гидрологическое обоснование мероприятий по борьбе с аварийными разливами нефти в водных объектах (на примере р.Белой в нижнем течении) Государственный гидрологический институт

56. Комаров А.В Концепция и методология комплексного изучения экосистемы Прикавказской зоны Черного моря., 1994г.

57. Комаров А.В., Шимкус К.М.,Особенности техногенного загрязнения и естественного очищения в Прикавказской зоне Черного моря. Геленджик, 1994г.

58. Комплексные исследования техногенного загрязнения в прибрежной зоне Кавказского шельфа Черного моря, Геленджик, 1994.

59. Королев В.А. Современные проблемы экологической геологии //Соровский образовательный журнал, №4, 1996, стр.60-68

60. Королёв В.А. Проблема очистки верхних слоев литосферы: структура и задачи исследований. Вестник МГУ, сер. геология, № 1, 1998, с. 17-21.

61. Королев В.А., Николаева С.К. Геоэкологическая оценка зон влияния инженерных сооружений на геологическую среду // Геоэкология. 1994 №5. С. 25-37

62. Королёв В.А., Некрасова М.А., Полищук C.JL, Доброва Д.В. Проблемы очистки геологической среды от загрязнений. Тр. ежегодн. научн. конференции "Ломоносовские чтения". - М., МГУ, 1997, с. 130-131.

63. Коронелли Т.В., Ильинский В.В., Семененко М.М. Нефтяное за.рязнение и стабильность морских экосистем // Экология. 1994. № 4. С. 78-81.

64. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975. 648с.

65. Кривошея В.Г.Гидрологическая структура и изменчивость гидрофизических полей., Геленджик, 1994г.

66. Куриленко В.В. Экологически значимые свойства литосферы и их роль при характеристике эколого-геологических условий жизнедеятельности человека и существования биоты // Материалы межд. Научной конференции «Науки о

67. Земле и образование: задачи, проблемы, перспективы» / Под ред. В.В. Куриленко. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2002. С. 65-68.

68. Ларионов А.В. Анимация как средство визуализации динамики нефтяного пятна в море. // Материалы XL международной научной конференции "Студент и научно-технический прогресс", НГУ, Новосибирск, 2002

69. Ларионов А.В. Разработка ГИС для решения задач экологического мониторинга в Краснодарском крае. // Материалы XXXVIII международной научной конференции "Студент и научно-технический прогресс", НГУ, Новосибирск, 2000.

70. Ларионов А.В. Учет химических процессов в динамике распространения нефтяного пятна на водной поверхности. // Материалы II объединенной научной конференции факультета прикладной математики "Прикладная математика XXI века", КубГУ, Краснодар, 2002.

71. Лилиенберг Д.А. Картографические модели вариаций современных тектонических движений морфострукгур Кавказа и Закавказья для разных эпох / Геоморфология. -1997.

72. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология // Инж. петрология. Ленинград., «Недра», 1984г.

73. Любимова Т.В. Петрофизическая модель и палеогеография маастрихт-датских флишевых толщ Северо-Западного Кавказа (Новороссийский синклинорий) / Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. геол.-мин. наук. Краснодар, 2001

74. Малахов А.А, Гирич И.Е., Нечитайло Т.Ю., Карасева Э.В. Роль нефтеокисляющей микрофлоры в биоремедиации почв и почвогрунтов, загрязненных нефтью "Экология 2000: Эстафета поколений" I Международная межвузовская школа семинар по экологии

75. Малыхин Ю. А. Разработка методов индикации загрязнения окружающей среды, связанного с деятельностью цементной промышленности, доц., НПИ КубГТ "Безопасность жизнедеятельности" №9, 2003

76. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука, 1982.

77. Мерициди И.А. «Локализация один из важнейших этапов в ликвидации чрезвычайных ситуаций, обусловленных разливами нефти и нефтепродуктов на акваториях», Oil Gas Chemistry - Нефтегаз, 2005, № 12

78. Методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах, Минтопэнерго РФ от 01. 11. 1995 г.

79. Миронов О.Г. Биологические ресурсы моря и нефтяное загрязнение. М.: Пищепромиздат, 1972. 105 с.

80. Миронов О.Г. Взаимодействие морских организмов с нефтяными углеводородами. Ленинград Гидрометеоиздат 1985

81. Миронов О.Г. Нефтеокисляющие микроорганизмы в море. Киев. 1971.

82. Нельсон-Смит А. Нефть и экология моря. М.: Прогресс, 1977. 301 с.

83. Несмеянов С.А. Неоструктурное районирование Северо-Западного Кавказа, 1992г

84. Новороссийская бухта. Техногенное загрязнение и процессы естественного самоочищения.// Комплексные исследования техногенного загрязнения в прибрежной зоне Кавказского шельфа Черного моря, Геленджик, 1994.

85. Отчет о состоянии моря и прибрежной полосы г. Туапсе Адлерский район. TASIS 1999 год.

86. Панина О.В. Зависимость интенсивности углеводородного загрязнения от геодинамической обстановки Цемесской бухты // Геоинжиниринг. 2006.-№2.-С. 46-49.

87. Панина О.В. О влиянии углеводородных загрязнений на экологическую систему «Суша-море» Изд-во КубГУ, Краснодар, 2004, "Экологический вестник. Геология, геофизика, экология", с.151-152

88. Панина О.В. Обоснование разработки математических моделей ликвидации нефтяных разливов с использованием биосорбентов, материалы Международной школы 'Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды, 2003,с.53-59

89. Патин С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. М.: Изд-во ВНИРО, 1997. -350 с.

90. Положение о порядке составления и передачи предупреждений о возникновении стихийных (особо опасных) гидрометеорологических и гелиогеофизических явлений и экстремально высоком загрязнении природной среды. -Л.:Гидрометеоиздат, 1986. 32 с.

91. Получанкина Ж.П. Влияние некоторых загрязняющих веществ на зоопланктон Новороссийской бухты. //Науч.-практ. конф. «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистемы черноморского побережья».- 2002.

92. Природные и техногенные факторы, усугубляющие последствия аварийного разлива нефти на месторождении Д-6 и создающие опасность нефтяного загрязнения побережья Куршской косы. Независимый анализ. Калининград, 2004. 24с.

93. Проблемы предотвращения и ликвидации чрезвычайных ситуаций на море и водных бассейнах России. С-Пб. -1995. - 454 с.

94. Путырский В. Е., Фролов А. П. Процессы формирования ареалов загрязнений в донных осадках (на примере Балтийского побережья Калининградской области) "Геоэкология", 2004, V 7, N 2.

95. Развитие рекреационной зоны "Суджукская коса" / Проект администрации г. Новороссийска, 2005

96. Соловьев В.А., Соловьева Л.П. Экологическая геология. Краснодар, 2005

97. Салманов М.А. Экология и биологическая продуктивность Каспийского моря. Баку. 1999. 400 с.

98. Сапожников В.В. Опыт совместного анализа загрязняющих веществ и распределения гидрохимических параметров (на примере шельфовых вод Черного моря) / Горюнова В.Б., Старцева А.И., Полякова А.В.// Океанология.-2002.-№3.

99. Сафронов И.Н. Геоморфология Северого Кавказа,, 1969г.

100. Ю8.Себостян А. Герлах. Загрязнение морей. Диагноз и терапия. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 262 с.

101. Семанов Г.Н., Козлов А.В., Мурашев И.А. Физико-химические и биологические способы ликвидации последствий аварийных и эксплуатационных разливов нефти/ Труды ЦНИИМФ, вып. 215, 1976г., с. 7686

102. Семанов Г.Н. Применение диспергентов при ликвидации последствий аварийных разливов нефти / Труды ЦНИИМФ, вып. 270, 1976г., с. 67-74

103. Смоляр Р.И., Березенко Н.С. Механизм реагирования бентосных сообществ на хроническое нефтяное загрязнение. / Актуальные вопросы экологии Черного моря, с. 278-279

104. Соловьев В.А., Соловьева Л.П. Глобальная экология // Краснодар, 2005г.

105. Справочник физических констант горных пород. М.: Мир, 1969. 541с.

106. Техногенное загрязнение и процессы естественного самоочищения Прикавказской зоны Черного моря / Гл. ред. И.Ф. Глумов, М.В. Кочетков. М.: Недра, 1996.

107. Трофимов В.Т. Новый теоретический подход к определению содержания и развития геоэкологии. // Геоэкология. Инженерная геология. Геокриология. 2006, №2. С. 176-185

108. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г., Барабошкина Т.А. Экологические функции литосферы /В.Т. Трофимов. М.: Изд-во МГУ, 2000. 432с.

109. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г., Барабошкина Т.А., Харькина М.А. Эколого-геологические карты. С.-Пб, 2002, 415с.

110. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г., Жигалин А.Д. Геофизическая информация на карте современного состояния верхних горизонтов земной коры и ее экологическое значение. // Геоэкология. Инженерная геология. Геокриология. 2005, № 1.С. 68-75

111. Трофимов В.Т., Королев В.А., Герасимова А.С. Классификация техногенных воздействий на геологическую среду // Геоэкология. 1995. №5.С. 96-107

112. Фащук Д.Я. Географо-экологический «портрет» Черного моря / География. Экология // Природа, 1998, №2, с. 53-69

113. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых: Справочник геофизика. М.: недра, 1984. 456с.

114. Хаин В.Е. Тектоническая структура юго-восточной части новороссийского синклинория и история ее формирования., 1964г.

115. Халафян А.А. Статистический анализ данных «Statistika 6.0», Уч. пособие.-Краснодар: КубГУ, 2005.- 307с.

116. Харькина М.А. Экологическая геодинамика и техногенез// Экологический вестник научных центров ЧЭС. Приложение, 2004, С. 129-137

117. Харькина М.А. Последствия природных катастроф. // Энергия: экономика, техника, экология. 2000, №1. С.51-56.

118. Центалович В. Т Влияние техногенных факторов на биоресурсы Цемесской бухты, канд. биолог, наук, доц., НПИ КубГТУ "Безопасность жизнедеятельности" №9, 2003

119. Шеко А.И. Современные геологические процессы на Черноморском побережье СССР/ М., Недра, 1976г.

Информация о работе

Панина, Ольга Владимировна
кандидата геолого-минералогических наук
Ростов-на-Дону, 2007
ВАК 25.00.36

Диссертация

Моделирование и пути устранения углеводородного загрязнения природно-технической системы Цемесской бухты Черного моря - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы