Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка состояния окружающей природной среды и ее защита от загрязнения нефтью при аварийных ситуациях

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Оценка состояния окружающей природной среды и ее защита от загрязнения нефтью при аварийных ситуациях"

На правах рукописи

САФАРОВ Айрат Муратович

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И ЕЕ ЗАЩИТА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЬЮ ПРИ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ (на примере региона с высокой концентрацией предприятий нефтяной промышленности)

03.00.16-Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КАЗАНЬ - 2007

Работа выполнена на кафедре аналитической химии Башкирского государственного университета и в Управлении государственного аналитического контроля Министерства природопользования, лесных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Башкортостан

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Минигазимов Наиль Султанович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Защита состоится 14 ноября 2007 г. в 16 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.080.02 при Казанском государственном технологическом университете, 420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета (А-330).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Электронный вариант автореферата размещен на сайте Казанского государственного технологического университета (www.kstu.ru).

Автореферат разослан 7Л 2007 г.

Гарифзянов Габдульбар Гарифзянович

ООО «Фирма «Плазмохим», г. Казань

доктор технических наук, профессор

Назаров Владимир Дмитриевич

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Ведущая организация: ГУП «Научно-исследовательский институт

безопасности жизнедеятельности» Республики Башкортостан, г. Уфа

Ученый секретарь диссертационного совета

А.С. Сироткин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Производственная деятельность предприятий нефтяной промышленности приводит к неизбежному загрязнению окружающей среды нефтью и нефтепродуктами Самое опасное воздействие на природные среды наблюдается при выбросе больших масс нефти, характерном для аварий на магистральных нефтепроводах Получить объективную информацию о динамике развития последствий таких аварий можно лишь на основе глубокого изучения рез^ьтатов натурных наблюдений Реализованный в работе комплексный подход к исследованию аварийных ситуаций весьма актуален, поскольку позволяет прогнозировать вероятные их последствия, научно обосновать оптимальные ликвидационные мероприятия и, что немаловажно, провести грамотные оперативные действия в первые часы аварий

Цель работы - на основе данных экологического мониторинга разработка алгоритма прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций и проведения мероприятий по защите природной среды от загрязнения нефтью, позволяющего формализовать и обоснованно выбрать первоочередные ликвидационные мероприятия в зависимости от типа (ранга) аварии

Объекты исследования - природные среды в зоне аварийных и чрезвычайных ситуаций (ЧС), произошедших за последние 10 лет в Республике Башкортостан, для территории которой характерны высокая концентрация предприятий нефтяной отрасли в том числе сети магистральных нефтепроводов Основные задачи, решаемые в работе.

1 На примере аварийных ситуаций на равнинных и горных реках Башкортостана определить влияние основных факторов (гидрометеорологических и климатических условий, гидрологических характеристик водотоков, форм миграции нефти, профиля трубопровода в месте повреждения и др ) на интенсивность и динамику распространения нефти в водных объектах

2 Выявить влияние сезона года, топографии местности, характера профиля трубопровода и расположения первого от поверхности безнапорного го-

ризонта подземных вод на направление и динамику распространения нефтяного фронта в почве

3 Усовершенствовать инструментальный контроль в рамках экоанали-тического сопровождения поставарийных мероприятий для принятия решений по минимизации последствий аварий и ЧС разной тяжести

4 На основании натурных наблюдений и исследований природных сред в зонах аварийных и чрезвычайных ситуаций провести ранжирование аварий, связанных с порывами магистральных нефтепроводов, по масштабности их последствий для экосистем и рекомендовать комплекс технических мероприятий, обеспечивающих снижение негативного воздействия аварий на окружающую среду

5 Обосновать алгоритм прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций разлива нефти в зависимости от различных факторов, включающий стадию формализации выбора мер оперативного реагирования

6 Исследовать возможность применения аборигенных штаммов микроорганизмов, выделенных из почв Башкортостана, для эффективной рекультивации нефтезагрязненных почв

Научная новизна Установлены особенности влияния гидрометеорологических и климатических условий, гидрологических характеристик водотоков, профиля трубопровода и других факторов на форму миграции нефти, интенсивность и динамику распространения ее в природных водах и почвенных горизонтах На основе экспериментальных результатов комплексного изучения поведения нефти во время аварийных и чрезвычайных ситуаций проведено их ранжирование по последствиям для природных сред

Впервые предложен алгоритм прогнозной оценки загрязнения нефтью поверхностных, подземных вод и почв для 9 наиболее типичных вариантов развития поставарийных ситуаций Формализован и научно обоснован подбор и порядок использования технических средств для проведения ликвидационных работ

Разработан биопрепарат на основе бактериальных культур, выделенных из нефтезагрязненных почв Башкортостана для их рекультивации, в том числе в условиях загрязнения высокосернистой нефтью

На защиту выносятся

1 Закономерности распространения нефти в природных водах и почвенных горизонтах в зависимости от гидрометеорологических и климатических условий, гидрологических характеристик водотоков, свойств нефти, характера повреждения трубопровода и других факторов

2 Алгоритм прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций разлива нефти в зависимости от различных факторов, включающий выбор технических средств и оптимальных ликвидационных мероприятий при авариях на магистральных трубопроводах

3 Методология организации натурных наблюдений при оценке загрязнения нефтью водных объектов и почвы

4 Обоснование использования высокопродуктивных штаммов аборигенных микроорганизмов - деструкторов нефти для биорекультивации загрязненных нефтью почв на территории Башкортостана

Практическая значимость работы.

Разработанный алгоритм прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций разлива нефти, результаты исследования зависимости поведения нефти от различных факторов, методология экоаналитического сопровождения поставарийных мероприятий и предложенная последовательность действий по оперативному реагированию на начальном этапе ликвидационных работ используются на предприятиях нефтяной промышленности Республики Башкортостан, в частное ги АНК «Башнефть», ОАО «Уралсибнефтепровод», ОАО «АК «Транснефть»

Предложена технология локализации в водотоке водонефтяной эмульсии с использованием каскада водоперепускных дамб

На основе выделенных высокоэффективных штаммов микроорганизмов разработан и апробирован биопрепарат полупромышленного производства, об-

ладающий высокой активностью к биодеградации высокосернистых нефтей На микроорганизмы в составе разработанного биопрепарата получены 2 патента

Отдельные разделы работы используются в учебном процессе Башкирского государственного университета и Уфимского государственного нефтяного технического университета

Апробация работы Основные положения диссертационной работы были доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Уралэколо-гия Природные ресурсы - 2005» (Уфа-Москва, 2005), Международной научно-технической конференции «Наука-Образование-Производство в решений экологических проблем» (Уфа, 2006), IV Республиканской научно-практической конференции «Проблемы безопасности и защиты населения и территорий от ЧС» (Уфа, 2007), I Межрегиональном Экологическом форуме Прикамья (Набережные Челны, 2007), II Всероссийской конференции с международным участием «Аналитика России» (Краснодар, 2007), VII Конгрессе нефтегазопро-мышленников России, посвященном 75-летию башкирской нефти (Уфа, 2007)

Личный вклад автора Автором лично осуществлены планирование экспериментов, отбор проб воды и почв, оценка и систематизация данных, полученных при аналитическом сопровождении ликвидационных мероприятий, формулирование выводов Автор принимал участие в организации и проведении ликвидационных работ во время различных аварийных ситуаций на нефтепроводах Республики Башкортостан и Российской Федерации, отработках технологии рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов с использованием аборигенных микроорганизмов

Соавторами публикаций являются научный руководитель (д т н Минига-зимов Н С ) и коллеги (д х н , проф Кудашева Ф X , к г н Фаухутдинов А А , дхн, проф Сафарова В И, Ткачев В Ф , к т н Шайду пина Г Ф , Магасумова А Т , Галинуров ИР), принимавшие участие в экспериментальной работе и обсуждении результатов

Публикации По теме диссертации получено 2 патента и опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ

Структура и объем диссертации Диссертационная работа изложена на 167 страницах машинописного текста, включает 39 рисунков, 19 таблиц и приложение Состоит из введения, пяти гнав, выводов, списка использованных библиографических источников, включающего 140 ссылок

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работ по организации технико-экологических мероприятий во время аварийных ситуаций на объектах нефтяной промышленности, сформированы цель и задачи исследования, практическая значимость и научная новизна работы

В первой главе рассмотрены причины аварий на предприятиях нефтяной отрасли, характеристики их последствий, поведение нефти в природных водах и почве, нормативные документы по организации ликвидации последствий аварийных ситуаций, проблемы и перспективы использования биологических методов рекультивации нефтезагрязненных почв

Вторая глава посвящена объектам и методам исследования В качестве объектов исследования выбраны вода рек (р Белая, р Бишинды, р Усень и р Ай) и почва, загрязненные при порывах магистральных нефтепроводов, биопрепарат на основе аборигенных нефтепотребляющих микроорганизмов При исследовании применяли принятые в природоохранной практике методики, а также современные высокоинформативные методы (газожидкостная хромато1рафия, хромато-масс-спектрометрия)

Выделение микроорганизмов - деструкторов нефти проводили из образцов башкирских почв, загрязненных нефтепродуктами Эффективность работы биопрепарата оценивали на высокосернистой нефти, добываемой в Башкортостане

В третьей главе приведен анализ результатов комплексных натурных наблюдений последствий разливов нефти, усовершенствован порядок аналити-

ческого сопровождения нефтяных аварий; даны практические рекомендации по рациональному использованию технических средств для локализации и сбора нефти. Исследования поведения нефти при аварийных разливах были проведены на реках Белой, Бишинды и Улуир, где, в зависимости от природных и технических факторов, образовывались различные формы нефти в воде, причем превалирующая форма определяла поведение нефти и, соответственно, выбор ликвидационных мероприятий.

Поведение, нефти в воде крупной равнинной реки в зимний период было исследовано во время аварии на подводном переходе нефтепровода, когда в р. Белую в районе г. Уфы излилось более 1 ООО т товарной нефти. Поставарийный мониторинг проводился на участке реки протяженностью 360 км, от г.Уфы до границы с Республикой Татарстан.

Анализ данных мониторинга показал, что уровень загрязнения воды р.Белой растворенными формами нефтепродуктов (рис. 1) в среднем соответствовал 1 - 2 ПДК. Взвешенные формы нефти (нефтезагрязненные кусочки пропитанного водой сорбента, и агрегатированные нефтяные частицы) распространялись со скоростью потока, постепенно осаждаясь в донных отложениях.

Массу нерастворенных нефтепродуктов, прошедших через сечение реки за период аварии (М), рассчитывали по формуле:

У а

М 1-1,кг

N

где — масса нерастворенных частиц нефти, уловленных специально разработанным пробоот-борным устройством (ло-

Рис.1 Распределение частоты встречаемости различных концентраций растворенных нефтепродуктов в воде р. Белой (декабрь 1995г. - март 1996г.)

вушками) при единичном отборе, кг/м2 • час, N - число произведенных отборов

проб; Н - ширина реки в створе, м; I - исследованная глубина речного потока, задаваемая техническими параметрами ловушек, м; I - продолжительность наблюдений, час.

Общая масса растворенных и нерастворенных нефтепродуктов в воде за весь аварийный период, не превысила 100 т (менее 10 % от излившейся нефти), следовательно, основная часть нефти была сконцентрирована в виде толстого слоя на поверхности воды. Ледовый покров явился барьером для продвижения вязкой нефти, что обеспечило ее локализацию и удерживание на участке протяженностью 8 км от места аварии в течение двух месяцев.

Порыв подземного участка магистрального нефтепровода в зоне малой равнинной р.Бишинды (притока р.Усень), произошедший в зимний период привел к поступлению в реку товарной нефти по рельефу местности. Ледовый покров на реке способствовал локализации основной массы нефтяного загрязне-

ликвидационных работ была полностью нарушена экосистема.

Авария, произошедшая в летний период на подземном участке в зоне горной р. Улуир. впадающей в р.Ай. привела к интенсивному загрязнению обоих рек. Основная форма нефтяного загрязнения в данной ситуации - водонефтяная эмульсия, которая является наиболее сложной для локализации. Мелководье и бурное течение р. Улуир обусловили ее образование и быстрое распространение

Рис.2 Динамика загрязнения нефтью воды р.Бишинды

7.1

ния. Вместе с тем гидрологические условия реки обусловили образование водонефгя-ной эмульсии, распространение которой привело к загрязнению реки Бишинды в течение суток. Максимальное содержание нефтепродуктов при этом достигало 100 ПДК (рис.2). На участке реки протяженностью 2 км в ходе

(до 55 км по р.Ай). Максимальный уровень загрязнения воды (более 3000 ПДК) (рис. 3) был зафиксирован в день аварии в устье р.Улуир (18 км).

Особенности поведения нефти в водотоках в периоды аварийных ситуаций в зависимости от различных факторов обобщены в таблице 1.

удаленность л \Л Ь л аварии, км

Рис. 3 Динамика загрязнения нефтью воды р.Улуир и р.Ай

Таблица 1

Обобщенные сведения о масштабности нефтяных аварий и особенностях поведения нефти в водотоках при различном сочетании природных и технических факторов

Тип водотока Крупный равнинный водоток Малый равнинный водоток Малый горный водоток-приток реки более высокого порядка

Природные факторы (гидрологические характеристики водотоков, географические и климатические условия)

Расход аоды, Q, wVcvt. 1200 0,23 1.8

Скорость течения, V, м/сек 0,60 0,30 2,0

Уклон реки. 1, % 0,040 1,2 3,1

Коэффициент извилистости реки. к„. 1.56 1,18 2,12

Число Фруда, Fr 0,007 0,036 1.36

Температура атм.воздуха, К -30°С (243 К) ледовый покров -10°С (263 К) ледовый покров +28°С (301 К)

Рельеф места аварии Дно реки Береговая зона с уклоном в сторону реки Склон горы

Технологические параметры аварий

Профиль трубопровода в месте порыва Подводный переход Подземный участок трубопровода Подземный участок трубопровода

Масса излившейся нефти, т более 1000 т 400 1000

Вязкость нефти, V, мг3/с 3,0 1,0 0,8

Характер поступления нефти в водоток Струйный, с речного дна Поверхностный сток, аэрогенное поступление, инфильтрация из почвенных горизонтов Поверхностный сток по склону холма

Продолжительность ликвидационных мероприятий 90 ДНСЙ 20 дней 30 дней

Поставаригшые последствия

Приоритетные формы миграции нефти Растворенные и нерастворенные нефтепродукты Водонефтяная эмульсия, пленка, растворенные нефтепродукты Водонефтяная эмульсия, растворенные нефтепродукты

Форма присутствия основной массы нефти Слой вязкой нефти на поверхности воды Слой вязкой нефти на поверхности воды Водонефтяная эмульсия

Дальность распространения основной массы нефти 8 км 6 км 18 км по притоку, 55 км по реке

Концентрация растворенных нефтепродуктов, мгУдм3 < 0.05 - 0.1* 0,35* <0.05-0.8** 5,0** <0.05 - 1.2** 150**

Масса безвозвратных потерь нефти (без учета накопленных в донных отложениях), т 100 5 207

Степень поражения экосистем Незначительное загрязнение воды на участке протяженностью 100 км (в период ликвидационных мероприятий) и донных отложений на участке протяженностью 8 км Полное нарушение русла при проведении ликвидационных мероприятий на участке реки протяженностью 2 км, загрязнение почвог-руитов на глубину более 1,5 м Полное поражение биоценоза малой реки, интенсивное загрязнение пойменных почв, загрязнение воды в реке более высокого порядка (до 167 ПДК) на участке протяженностью 55 км

1,4 в числителе дроби - диапазон наиболее часто наблюдаемых концентраций (75 % встречаемости), в знаменате-

ле - максимально разовые концентрации нефтепродуктов; ** сумма растворенных и эмульгированных нефтепродуктов

Организация мониторинга

С

Поверхностные Ч ( подземные воды у

>

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что даже при авариях, произошедших на водных объектах одного типа в сходных климатических условиях, есть принципиальные различия, обусловившие разную степень загрязнения экосистем

Анализ результатов натурных и инструментальных наблюдений большого числа аварий показал, что контроль суммарного содержания растворенных и эмульгированных нефтепродуктов в воде не может служить основополагающим критерием для оценки воздействия аварии на состояние водных объектов В связи с этим в программу поставарийного мониторинга включено раздельное определение растворенных, нерастворенных, пленочных и эмульгированных форм нефти в воде На рис 4 приведена схема поставарийного мониторинга природных сред, обеспечивающая возможность корректировки ликвидационных мероприятий

Довные отложения

зс

Почвы (груеты)

Визуальный контроль

з с

Инструментальный _контроль

Количественная к качественная окенка Исследование различных форм миграции нефти

(Организация совместных^ лабораторий ]

Штаб ликвидации аварийной ситуации

"Оптимизация ЛККВЦДЯЦИОИИЫх\ мероприятий ]

Рис 4 Схема организации аварийного и поставарийного мониторинга

Обоснование выбора ликвидационных мероприятий

Результаты исследований трех изученных поставарийных ситуаций позволили дать оценку эффективности выполненных ликвидационных работ и рекомендовать комплекс мероприятий, обеспечивающих существенное снижение негативного воздействия на поверхностные водотоки (табл 2)

Предложенные рекомендации основываются на следующих моментах эффективно локализуется и устраняется из водотоков нефтяная пленка, наиболее опасный вид загрязнения - водонефтяная эмульсия - может быть локализована путем перевода эмульгированных форм в пленочные, растворенные и взвешенные формы нефти не поддаются локализации и сбору, и, как правило, составляют незначительную часть от общего загрязнения

Таблица 2

Анализ выполненных ликвидационных мероприятий и рекомендации по оперативным ___первоочередным действиям__

Тип исследованной аварии Выполненные ликвидационные мероприятия Рекомендуемые ликвидационные мероприятия

Правильные Ошибочные

Авария на подводном переходе магистрального нефтепровода на крупной равнинной реке в зимний период 1 Установка боновых заграждений 2 Сооружение майн и сбор нефти нефтесборщиками Сбор загрязненного льда по берегу реки 1 Поиск нефтяного пятна с учетом скорости течения водотока 2 Не проведено оканту-эивание нефтяного пятна 3 Сбор нефти с использованием пористых резиновых сорбентов 4 Сжигание нефтяной пленки на поверхности воды 1 Оконтуривание нефтяного пятна в первые сутки 2 Установка боновых заграждений с отбойниками 3 Сооружение майн и сбор нефти нефтесборщиками 4 Вывоз на специально подготовленные площадки загрязненного льда 5 Использование магнитных сорбентов

Авария на подземном магистральном нефтепроводе, расположенном в водоохранной зоне малой равнинной реки в зимний период 1 Установка боновых заграждений 2 Очистка участков реки от ледового Покрова и сбор нефти нефтесборщиками Сооружение временной земляного амбара для накопления нефти и нефтесодержащих отходов и откачка ее в сборники 1 Проведение работ в русле реки в месте поступления нефти 2 Не принятие оперативных мер по сбору нефти из почвенных горизонтов 1 Установка боновых заграждений 2 Сооружение майн и сбор нефти нефтесборщиками 3 Сооружение радиальных разрезов и сбор нефти из почвы 4 Сооружение временного земляного амбара для накопления нефти и нефтесо-держащих отходов и откачка ее в сборники

Авария на подземном магистральном нефтепроводе, расположенном на возвышенном элементе рельефа в водоохранной зоне малой горной реки, впадающей в реку более высокого порядка, в летний период 1 Установка нескольки> ниток боновых заграждений на реке более высокого порядка 2 Сбор нефти нефтесборщиками 3 Сооружение одной водоперепускной дамбы 1 Неверный расчет места установки бон 2 Не учтен расход водотока, что привело к разрушению перепускной дамбы 3 Сжигание нефти 4 Установка боновых заграждений в устье горной реки 1 Сооружение каскада водоперепускных дамб на малой реке 2 Установка боновых за-граяедений на спокойных участках реки с учетом скорости течения реки 3 Сбор нефти нефтесборщиками

Пример ликвидации последствий на р Улуир является наиболее показа-

тельным в оценке эффективности проводимых работ В связи с образованием водонефтяной эмульсии боновые заграждения, установленные в устье реки не явились эффективным средством локализации загрязнения В данном случае на бурном водотоке рекомендуется сооружать каскад водоперепускных дамб, количество которых рассчитывается в зависимости от концентрации нефти в воде и времени расслоения эмульсии Дамбы строятся с использованием естественных складок местности или путем искусственного углубления русла (создания котлована) и сооружения насыпи с установленными в нее «гусаками» (рис 5)

Отслоившаяся в котловане нефть откачивается из него вакуумными насосами и нефтесборщиками, а вода с помощью «гусака» направляется на следующий котлован.

Размеры дамбы рассчитываются с учетом параметров водотока Н=Ь, +Ь2 + 0,5<1; В = 2Н +Ь; Ь = из м; Ь) >0,5 м; 1ь =>3,5<1 При подготовке и устройстве дамб должно соблюдаться условие: 5 <3:! или Б,V, < = БзУз, где О; - расход воды в водотоке, м /сек; СЬ - расход воды через трубы, уложенные в "теле" дамбы, м /сек; р! - живое сечение поперечника реки водотока, м2; 1;2 - сумма живых сечений труб, уложенных в "теле" дамбы, м2; - сечение водоотстойного котлована; V! - скорость течения реки до строительства дамбы, м/сек; Уг - скорость истечения воды по трубам, м/сек; У3 - скорость течения воды в водоотстойном котловане. Площади сечений определяются по формулам: _ (а+с\

Л*, = - \Ир , где а - ширина дна реки, с - ширина реки по урезу;

Ир - высота (глубина) потока воды в реке.

тг Лг

/г = . п , где с! - диаметр труб, уложенных в дамбе;

4 п - количество труб, уложенных в дамбе.

= ^ 1 ^ ' , где а1 ~ ширина дна котлована,

сI - ширина котлована по урезу воды. Одним из важных параметров данного сооружения является длина котлована Ь, которая должна обеспечить расслоение водонефтяной эмульсии не менее, чем на 60 %. Для определения этого параметра предложена формула:

1=К5-г, где !/ = Р> ; Оз — расход воды в котловане; г - время расслаивания

Ъ

эмульсии. Проведен расчет числа дамб и параметров котлованов в каскаде, рекомендованном для р.Улуир. Для снижения концентрации нефти от 3000 ПДК до 2-3 ПДК необходимо построить ориентировочно 5-7 дамб.

Загрязнение нефтью почв

Различный характер распространения нефти в почвенных горизонтах был выявлен при авариях на реках Улуир и Бишинды Нефть стекала в Улуир по крутому склону, в связи с чем загрязнение почвы было поверхностным (20-40 см) Наличие в районе р Бишинды промерзшего до 60 см верхнего слоя почвы обусловило в период аварии распространение нефти в нижележащие слои с последующим интенсивным выходом ее на поверхность (в виде фонтана) Для оценки глубины загрязнения почвы на исследуемой территории были заложены 32 разреза Анализ проб из разрезов показал высокую и очень высокую степень загрязнения исследованных слоев почвы до уровня первого от поверхности безнапорного горизонта подземных вод (до 1,5 м) (табл 3)

Выборочная проверка экологического состояния 2-х загрязненных участков, проведенная через год после рекультивационных. мероприятий, показала, что интенсивность нефтяного загрязнения почвы сохранилась (табл 3) При этом , глубокое загрязнение поймы р Бишинды стало причиной поступления нефти в реку из почвенных горизонтов

Таблица 3

Результаты анализа усредненных проб почвы, отобранных в пойме р Бишинды

Глубина отбора,см Участок 1 Участок 3 Участок 4 Участок 5 |Участок 6 Участок 7 Контрольный участок 8

Содержание нефти, г/кг

0-20 0,2 _ 29,8 27,0/27,9* 57,5/46,8* 73,3 50,1 <0,05/<0,05*

20-50 0,1 74,0 19,2/20,4* 84,4/43,7* 57,7 18,4 <0,05/<0,05*

50-100 0,4 29,6 30,0/16,8* 56,0/40,7* 44,4 6,6 <0,05/<0,05*

> 100 1,0 ОД 9,9/35,8* 55,5 0,2 <0,05/<0,05*

Глубина залегания грунтовых вод, см

112-150 64-119 117-132 67-100 (выход нефти) 91-107 ниже I 125 |

* в числителе дроби - результаты анализа почв в поставарийный период в знаменателе - через год дасле рекультивационных работ

В четвертой главе проведена оценка возможности использования аборигенных почвенных микроорганизмов для биологической рекультивации нефте-загрязненных почв Выделение микроорганизмов - деструкторов нефти было произведено из 2-х нефтезагрязненных образцов почвы, отобранных на территории Башкортостана Наиболее перспективные штаммы (Екойососсия егуШго-

polis ВКПМ Ac-1667 и Rhodococcus erythropolis ВКПМ Ac-1668) определены по результатам лабораторных исследований и скрининга на нефтепотребляющую способность, в том числе высокосернистой башкирской нефти В таблице 4 представлены результаты сравнений исследования препарата «Деворойл» и препаратов на основе выделенных штаммов, которые свидетельствуют о высокой эффективности их использования при высоком содержании нефти в почве На основе этих штаммов создан биологический препарат полупромышленного производства, характеризующийся широким диапазоном нефгепотребляющей способности и резистентности к температурному режиму (8 - 35)°С с температурным оптимумом (15-20)°С Препарат может эффективно применяться в различных климатических условиях

Таблица 4

Результаты тестирования микроорганизмов - деструкторов нефти на застарелом нефтяном загрязнении почвы (концентрация нефтепродуктов 178,2 г/кг)_

Время выдержки препарата, сут Содержание нефтепродуктов, г/кг / Эффективность очистки, %

Деворойл Rhodococcus Ас-1667 Rhodococcus Ас-1668

15 131,2/23 64,9/62,5 65,9/63,5

30 84,3 / 53 53,2/71,7 52,2 / 70,7

В пятой главе на основании результатов мониторинга и изучения по-

следствий аварий, произошедших в РБ за последние 10 лет, проведено их ранжирование по масштабности последствий для природных сред (табл 5)

Таблица 5

Краткая характеристика последствий аварийных порывов магистральных

нефтепроводов для различных компонентов окружающей среды_

Нефтяное загрязнение окружающей среды

Тип аварийной ситуации Почва j i Береговая полоса Поверхностные воды | Донные отложения ¡ Подземные воды 1 ¡Атмосферный воздух* Примечание

1 Порыв подземного нефтепровода + - - - + + + загрязнение

2 Порыв подземного нефтепровода в водоохраной зоне + ± + + ± + - отсутствие загрязнения

3 Порыв подземного нефтепровода с выходом в подземные воды + ± ± + + ± + загрязнение в случае непринятия

4 Порыв подводного нефтепровода - + + + - + оперативных мер

* за счет испарения лепсих фракций нефти и образования продуктов неполного сгорания в случае сжигания пленочной нефти

Показано, что загрязнение наиболее уязвимых сред - воды и почвы -можно существенно снизить, применяя оперативные меры на начальном этапе ликвидации аварии.

С целью научного обоснования грамотных ликвидационных мероприятий разработан алгоритм прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций разлива нефти в зависимости от различных факторов (рис. 6) и формализации выбора мер по оперативному реагированию в первые часы аварии или ЧС (табл.6).

попадание в водный . объект? .

Наличие"* ледового покрова?^

"лубина"^ загрязнения 50

Нагпмие4-ледового .покрова£.

ледового покрова^.

Попадание

Бурный поток?

Попадание

Озеро, болото, стоячая вода

Почва (грунт)

Аварийная ситуация

Горный в од оток

Равнинный водоток

Выход из подводного

перехода с попаданием в поверхностные воды

а>сход на почву (грунт) в водоохранной зоне с уклоном в сторонуводоема

Выход га почву (грунт) без попадания в поверхностные воды

Утечка без выхода на поверхность

Рис.6 Алгоритм прогнозного развития поставарийных ситуаций разлива нефти в зависимости от различных факторов

Выделены 9 типичных вариантов развития поставарийных ситуаций. Практические рекомендации по оптимальному выбору технических средств из имеющегося современного арсенала нефтяных компаний для ликвидации их последствий представлены в табл.6.

Таблица 6

Формализация выбора мер по оперативному реагированию и минимизации _последствий аварий или ЧС_

№ п/п Виды основных технических мероприятий Варианты развития поставарийных ситуаций

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Строительство временных технических объектов

1 1 Земляное обвалование _ _ - _ _ _ + — -

1 2 Дамбы с водоперепускными «гусаками» + +

1 3 Временные земляные амбары и нефтесборные траншеи ± ± ± - - - + ± ±

2 Предотвращение распространения нефти на водных объектах

21 Установка боновых заграждений + + + + + + - - -

22 Прорезка нефтесборных майн - + - + - I- - - -

23 Строительство водоперепускных каскадов + +

24 Установка сорбирующих бонов и сорбирующих матов ± ± ± ± ± ± - - -

3 Сбор нефти

3 1 Откачка из земляных амбаров и нефтесборных траншей +

3 2 Удаление нефтяной пленки с поверхности водного объекта при помощи нефтесборщика + + + + + + - - -

3 3 Сбор остаточной пленки при помощи сорбентов и сорбирующих матов + + + + + + - - -

4 Очистка загрязненной территории

41 Снятие верхнего слоя нефтезагрязненых отходов и грунта с последующим вывозом на специально оборудованные площадки ± ± ± ± ± ± ± - -

42 Биорекультивация с использованием микроорганизмов и зеленых насаждений - - + + + + - -

5 Сжигание нефтяных остатков ± ± ± ± ± ± ± - -

6 Бурение наблюдательных скважин и оконтурива-ние нефтяной линзы + +

7 Проведение специальных мероприятий по ликвидации нефтяной линзы + +

Мероприятия + обязательные, - не проводятся, ± по необходимости

Концепция предлагаемого подхода к обоснованию выбора методов и средств ликвидации нефтяных загрязнений основана на принципах оперативного реагирования на развитие поставарийной ситуации и обратной связи, обеспечивающей возможность по данным мониторинга проводить корректировку ликвидационных мероприятий

Разработанный алгоритм прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций и защиты природной среды от загрязнения нефтью рекомендован к использованию в Республике Башкортостан

выводы

1 Установлено, что при аварийных ситуациях основными факторами, влияющими на формы нефти и динамику ее распространения при попадании в природные среды, являются в водотоках - гидрологические характеристики реки, сезон года, проводимые ликвидационные мероприятия (спокойное течение реки - нефть находится преимущественно в виде пленки, бурное течение - в виде водонефтяной эмульсии), в почве - сезон года, профиль трубопровода и расположение первого от поверхности безнапорного горизонта подземных вод

2 Предложена схема организации поставарийного мониторинга, включающая элемент обратной связи, позволяющий по результатам аналитического контроля проводить корректировку ликвидационных мероприятий

3 Проведено ранжирование последствий аварий по их воздействию на природные среды и анализ выполненных ликвидационных мероприятий Выданы рекомендации по оптимальному сочетанию технических средств и оперативных действий на первоначальном этапе, позволяющие предотвратить или существенно снизить негативные последствия аварий и ЧС

4 Предложено техническое решение, позволяющее проводить локализацию водонефтяной эмульсии на горных реках Для этого рекомендовано сооружение каскада водоперепускных дамб, количество и длина которых рассчитывается в зависимости от концентрации нефти в воде, времени расслоения эмульсии и скорости водотока С целью создания условий для эффективного расслоения водонефтяной эмульсии предложено учитывать длину котлована

5 Оценена нефтепотребляющая способность и показана возможность использования выделенных из башкирских почв аборигенных штаммов микроорганизмов Шюскюоссш егуАЫгороЬв ВКПМ Ас-1667 и ШюсЬсоссив егуЙиорокз ВКПМ Ас-1668 для биологической рекультивации нефтезагрязненных, в том числе высокосернистой нефтью, почв На основе этих штаммов разработан препарат полупромышленного производства, который был апробирован предприятиями Республики Башкортостан

7. Впервые разработан алгоритм прогноза развития поставарийных ситуаций и защиты природной среды от загрязнения нефтью. Выделены 9 типичных выриантов их развития, для которых формализован подбор и порядок использования технических средств для проведения ликвидационных работ при нефтяном загрязнении. Концепция предлагаемого алгоритма основана на принципах оперативного реагирования и обратной связи. Разработанный алгоритм рекомендован к использованию в Республике Башкортостан.

Опубликованные труды

1. Пат № 2257409. Штамм Rhodococcus erythropolis для разложения нефти и нефтепродуктов / Власов С.А., Сафарова В.И., Сафаров A.M., Крашенникова Т.К., Краснопевцева Н.В.: заявл. 06.01. 04; опубл. 27.07.05.

2. Пат № 2257410. Штамм Rhodococcus erythropolis для разложения нефти и нефтепродуктов / Власов С.А., Сафарова В.И., Сафаров A.M., Крашенникова Т.К., Краснопевцева Н.В.; заявл. 06.01.04; опубл. 27.07.05.

3. Сафарова, В.И. Миграция нефти в воде при авариях на подводных нефтепроводах/ В.И. Сафарова, A.M. Сафаров, A.A. Колчина, Ф.Х. Кудашева, Г.Ф. Шайду-лина, Г.И. Теплова, Л.К. Шихова // Вестник Башкирского университета. - 2005. - №2. -С.71-73.

4. Сафаров, A.M. Особенности локализации нефтяных загрязнений на реках, связанные с последствиями аварий на подводных нефтепроводах / A.M. Сафаров, A.A. Колчина, В.И. Сафарова, Ф.Х. Кудашева // Нефтегазовое дело: электрон. журн./УГНТУ. - 2005,- i pdf. с.12.

5. Сафарова, В.И. Организация экоаналитического мониторинга стойких органических соединений в природных средах Республики Башкортостан / В.И. Сафарова, A.M. Сафаров, Г.Ф. Шайдулина, Ф.Х. Кудашева, P.M. Хатмуллина, Е.В. Фатьянова // Матери&пы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Уралэкология. Природные ресурсы-2005». - Уфа - Москва, 2005. - С. 246.

6. Сафарова, В.И. Загрязнение окружающей среды ПАУ при авариях на нефте-продуктопроводах / В.И. Сафарова, A.M. Сафаров, Г.Ф. Шайдулина // Материалы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Уралэкология. Природные ресурсы-2005». - Уфа - Москва, 2005. - С. 246 - 249.

7. Сафарова, В.И. Организация мониторинга природных сред во время крупной аварии на магистральном нефтепроводе / В И. Сафарова, Г.Ф. Шайдулина, A.A. Фаухутдинов, A.M. Сафаров, А.Т. Магасумова, И.Р. Галинуров II Материалы международной научно-технической конференции «Наука - Образование -Производство в решении экологических проблем». - Уфа, 2006. - С. 126 - 128.

8. Сафаров, A.M. Оценка загрязнения окружающей среды нефтепродуктами при аварийных ситуациях на трубопроводном транспорте / A.M. Сафаров, А.Т. Магасумова, И.Р. Галинуров, В И. Сафарова, Г.Ф. Шайдулина // Материалы IV Республиканской научно-практической конференции «Проблемы безопасности и защиты населения и территорий от ЧС». - Уфа, 2007. - С. 19-21.

%

9. Фаухутдинов, A.A. Загрязнение литосферы нефтепродуктами при аварийных ситуациях на трубопроводном транспорте / A.A. Фаухутдинов, А.М. Сафаров, Н.С. Минигазимов, И.Р. Галинуров, А.Т. Магасумова, В.И. Сафарова, Г.Ф. Шайдулина // Материалы I Экологического форума экологов Прикамья «Экология Прикамья». - Набережные Челны, 20U7. - С.37 - 38.

10. Фаухутдинов, A.A. Опыт организации совместного мониторинга в приграничном створе р.Белой в период ликвидации последствий аварии на магистральном нефтепроводе / A.A. Фаухутдинов, Н.С. Минигазимов, A.M. Сафаров, А.Т. Магасумова, В.И. Сафарова, Г.Ф. Шайдулина // Материалы I Экологического форума экологов Прикамья «Экология Прикамья». - Набережные Челны, 2007. -С. 39 - 40.

] ]. Сафаров, A.M. Способы и средства пробоотбора при организации экологического мониторинга водных объектов в период ликвидации аварий на подводных переходах нефтепроводов / A.M. Сафаров, Н.С. Минигазимов, В.И. Сафарова, A.A. Колчина, А.Т. Магасумова, Г.Ф. Шайдулина, И.Р. Галинуров // Материалы докладов II Всероссийской конференции «Аналитика России» с международным участием. - Краснодар, 2007. - С. 390.

12. Фаухутдинов, A.A. Загрязнение окружающей среды при аварийных ситуациях на магистральных нефтепроводах / A.A. Фаухутдинов, Н.С. Минигазимов, A.M. Сафаров, В.И. Сафарова, И.Р. Галинуров, А.Т. Магасумова // Материалы докладов VII Конгресса нефтегазопромышленников России, посвященного 75-летию башкирской нефти. - Уфа, 2007. - С. 9 - 1 L

Соискатель A.M. Сафаров

кттттш пншапн

подписано в печать 10.10.2007 г.

Формат 60 х 84 1/16 Гарнитура Times New Roman, печ. л. 1,25

Заказ № 1047 Тираж 100 экз. Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО Типография «Образовательные технологии», г. Казань, ул. Пр. Ямашева 104, к. 2 тел.: 294-73-68

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Сафаров, Айрат Муратович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНИ- 9 * НИЯ ПРИРОДНЫХ СРЕД НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУК ТАМИ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Краткая характеристика нефти как загрязняющего 9 компонента окружающей среды

1.2. Источники поступления и содержание в природных средах

1.3. Поведение нефти в природных средах

1.4. Химические и биохимические процессы, происходящие с 14 нефтью в природных средах

1.5. Особенности загрязнения нефтью почвогрунтов и подземных 17 вод нефтью

1.6. Причины и характеристики аварийных ситуаций на предпри- 21 ятиях нефтяной отрасли

1.7. Ликвидационные мероприятия при загрязнении природных 24 сред нефтью

1.7.1. Методы и средства обнаружения аварий

6 1.7.2. Методы очистки нефтяных загрязнений

1.7.3. Ликвидация «нефтяных линз»

1.7.4. Рекультивация нефтезагрязненных земель

1.8. Организация мониторинга при аварийных ситуациях на неф- 35 тепроводах

1.9. Отбор проб и методы подготовки к анализу

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Краткая характеристика исследованных рек

2.2. Потенциальные источники загрязнения природных сред неф- 43 тыо

2.3. Аналитические методы исследований

2.3.1. Методы отбора проб воды и донных отложений, почв и грун- 45 тов

2.3.2. Методики определения нефтепродуктов

2.3.3. Обеспечение достоверности получаемых результатов

2.4. Выделение штаммов микроорганизмов-деструкторов

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ НЕФТИ В ПРИРОДНЫХ 51 СРЕДАХ

3.1. Загрязнение поверхностных вод нефтью

3.1.1. Поведение нефти в воде крупной равнинной реки в зимний 51 период

3.1.1.1. Загрязнение воды растворенными формами нефти

3.1.1.2. Загрязнение р. Белой пленочными и нерастворенными фор- 60 мами нефти

3.1.1.3. Загрязнение донных отложений р. Белой

3.1.1.4. Расчет выноса нефтепродуктов

3.1.2. Поведение нефти в воде малой равнинной реки в зимний ire- 74 риод

3.1.3. Исследование поведения нефти в водотоках горного типа в 77 летний период

3.1.3.1. Эволюция нефтяного загрязнения в р.Ай - Улуир

3.1.3.2. Загрязнение донных отложений рек Улуир и Ай

3.1.4. Сравнительная характеристика поведения нефти в водных 91 объектах в различных природных условиях

3.1.4.1. Выбор критериев для оценки масштабности последствий ава- 92 рийных ситуаций

3.1.4.2. Зависимость масштабности последствий аварии от природ- 96 ных факторов

3.1.5. Методология проведения мониторинга водных объектов в 99 условиях их аварийного загрязнения нефтью

3.1.6. Оценка эффективности проведенных ликвидационных меро- 101 приятий

3.1.6.1. Анализ ошибок, допущенных во время аварий на реках Бе- 103 лая, Бишинды и Улуир

3.1.6.2. Рекомендации по выбору ликвидационных мероприятий

3.1.7. Технические решения по оптимизации ликвидационных ме- 108 роприятий на примере р. Улуир

3.1.7.1. Разработка инженерного способа перевода водонефтяной 109 эмульсии в пленочную нефть

3.2. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами почвы и грунтов

3.2.1 Краткая характеристика аварийных ситуаций, связанных с 120 загрязнением почв и грунтов

3.2.2. Загрязнение почвенного покрова береговой полосы рек 120 Улуир и Ай

3.2.3. Загрязнение нефтью почв в районе р.Бишинды

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ БИОДЕГРАДАЦИИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУК- 131 ТОВ В ПОЧВАХ, ГРУНТАХ И НА ПОВЕРХНОСТИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

4.1. Ориентировочная оценка качества рекультивационных работ, 131 проведенных на нефтезагрязненных почвах Республики Башкортостан

4.2. Преимущества и возможности методов биодеградации нефти

4.3. Выделение эффективных аборигенных микроорганизмов и 134 проверка их нефтепотребляющей способности

4.4. Характеристика полупромышленного препарата на основе 138 аборигенных микроорганизмов

4.5. Технология применения препарата

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПРОГНОЗНОЙ ОЦЕНКИ 141 РАЗВИТИЯ ПОСТАВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ РАЗЛИВА НЕФТИ И ФОРМАЛИЗАЦИИ ВЫБОРА ЛИКВИДАЦИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

5.1. Ранжирование аварий по масштабности их последствий для 141 окружающей среды

5.2. Разработка алгоритма прогнозной оценки развития постава- 147 рийных ситуаций

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка состояния окружающей природной среды и ее защита от загрязнения нефтью при аварийных ситуациях"

Производственная деятельность предприятий нефтяной промышленности приводит к неизбежному загрязнению окружающей среды нефтью и нефтепродуктами. Из всех возможных путей поступления нефти в природные среды самым опасным является непредсказуемый, интенсивный выброс больших масс нефти, характерный для аварий на магистральных нефтепроводах, приводящий к полному подавлению биогеоценозов. В связи с этим актуальной задачей является разработка путей минимизации последствий нефтяных загрязнений, основанная на комплексном подходе к организации исследования поведения нефти в окружающей среде и проведению эффективных оперативных ликвидационных мероприятий.

В научной литературе широко обсуждаются вопросы воздействия крупных нефтяных аварий на качество природных сред. При этом сведений об эволюции нефтяного загрязнения в ходе развития аварийной ситуации, а не после нее, практически пет.

Получить объективную информацию о динамике поставарийных процессов, связанных с загрязнением природных сред, можно лишь при условии объединения результатов комплексных натурных наблюдений и анализа множества аварийных и чрезвычайных ситуаций, происходящих в различных элементах рельефа, в первую очередь, на реках с различным гидрологическим режимом в разное время года. Актуальность и значимость такого подхода важна не только для оценки нанесенного ущерба, но и для прогнозирования возможных последствий, оптимизации ликвидационных мероприятий, и, что немаловажно, проведения грамотных оперативных действий в первые часы после аварии.

Цель работы - на основе данных экологического мониторинга разработка алгоритма прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций и проведения мероприятий по защите природной среды от загрязнения нефтью, позволяющего формализовать и обоснованно выбрать первоочередные ликвидационные мероприятия в зависимости от типа (ранга) аварии.

Основные задачи, решаемые в работе:

1. На примере аварийных ситуаций, связанных с поступлением нефти при порывах магистральных нефтепроводов в равнинные и горные реки Башкортостана, выявить характер влияния основных факторов (гидрометеорологических и климатических условий, гидрологических характеристик водотоков, форм миграции нефти, профиля трубопровода в месте повреждения и др.) на интенсивность и динамику распространения нефти в водных объектах.

2. Выявить влияние сезона года, топографии местности, характера профиля трубопровода и расположения первого от поверхности безнапорного горизонта подземных вод на направление и динамику распространения нефтяного фронта в почве.

3. Усовершенствовать инструментальный контроль в рамках экоанали-тического сопровождения поставарийных мероприятий для принятия решений по минимизации последствий аварий и ЧС разной тяжести.

4. На основании натурных наблюдений и исследований природных сред в зонах аварийных и чрезвычайных ситуаций провести ранжирование аварий, связанных с порывами магистральных нефтепроводов, по масштабности их последствий для экосистем и рекомендовать комплекс технических мероприятий, обеспечивающих снижение негативного воздействия аварий па окружающую среду.

5. Обосновать алгоритм прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций разлива нефти в зависимости от различных факторов, включающий стадию формализации выбора мер оперативного реагирования.

6. Исследовать возможность применения аборигенных штаммов микроорганизмов, выделенных из почв Башкортостана, для эффективной рекультивации нефтезагрязненных грунтов, почв и поверхностных вод.

Научная новизна. Установлены особенности влияния гидрометеорологических и климатических условий, гидрологических характеристик водотоков, профиля трубопровода и других факторов на форму миграции нефти, интенсивность и динамику распространения ее в природных водах и почвенных горизонтах.

На основе экспериментальных результатов комплексного изучения поведения нефти во время аварийных и чрезвычайных ситуаций проведено их ранжирование по последствиям для природных сред.

Впервые предложен алгоритм прогнозной оценки возможности загрязнения нефтью поверхностных, подземных вод, почв и грунтов для 9 наиболее типичных вариантов развития поставарийных ситуаций. Формализован и научно обоснован подбор и порядок использования существующих технических средств для проведения ликвидационных работ.

Разработан биопрепарат на основе бактериальных культур, выделенных из нефтезагрязненных почв Башкортостана для их рекультивации, в том числе в условиях загрязнения высокосернистой нефтью.

Практическая значимость работы.

Разработанный алгоритм прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций разлива нефти, результаты исследования зависимости поведения нефти от различных факторов, методология экоаналитического сопровождения поставарийных мероприятий и предложенная последовательность действий по оперативному реагированию на начальном этапе ликвидационных работ используются на предприятиях нефтяной промышленности Республики Башкортостан, в частности АНК «Башнефть», ОАО «Уралсибнефтепровод», ОАО «АК «Транснефть».

Предложена технология локализации в водотоке водонефтяпой эмульсии с использованием каскада водоперепускных дамб.

На основе выделенных высокоэффективных штаммов микроорганизмов разработан и апробирован биопрепарат полупромышленного производства, обладающий высокой активностью к биодеградации высокосернистых нефтей. На микроорганизмы в составе разработанного биопрепарата получены 2 патента.

Отдельные разделы работы используются в учебном процессе Башкирского государственного университета и Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 167 страницах машинописного текста, включает 39 рисунков, 19 таблиц и приложение. Состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных библиографических источников, включающего 140 ссылок.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Сафаров, Айрат Муратович

выводы

1. Установлено, что при аварийных ситуациях основными факторами, влияющими на формы нефти и динамику ее распространения при попадании в природные среды являются: в водотоках - гидрологические характеристики реки, сезон года, проводимые ликвидационные мероприятия (спокойное течение реки - нефть находится преимущественно в виде пленки, бурное течение - в виде водонефтяной эмульсии); в почву - сезон года, профиль трубопровода и расположение первого от поверхности безнапорного горизонта подземных вод.

2. Предложена схема организации иоставарийпого мониторинга, включающая элемент обратной связи, позволяющий по результатам аналитического контроля проводить корректировку ликвидационных мероприятий.

3. Проведено ранжирование последствий аварий по их воздействию па природные среды и анализ выполненных ликвидационных мероприятий. Выданы рекомендации по оптимальному сочетанию технических средств и оперативных действий иа первоначальном уровне, позволяющие предотвратить или существенно снизить негативные последствия аварий или ЧС.

4. Предложено техническое решение, позволяющее проводить локализацию водонефтяной эмульсии иа горных реках. Для этого рекомендовано сооружение каскада водоперепуекпых дамб, количество и длина которых рассчитывается в зависимости от концентрации нефти в воде, времени расслоения эмульсии и скорости водотока. С целыо создания условий для эффективного расслоения водонефтяной эмульсии в котловане предложено учитывать длину котлована.

5. Оценена нефтеиотребляющая способность и показана возможность использования выделенных из башкирских почв аборигенных штаммов микроорганизмов Rhodococcus erythropolis BKIIM Ас-1667 и Rhodococcus erythropolis ВКПМ Ac-1668 для биологической рекультивации нефтезагрязненных, в том числе высоксернистой нефтью, почв. На основе этих штаммов разработан препарат полупромышленного производства, который был апробирован предприятиями Республики Башкортостан.

6. Впервые разработан алгоритм прогноза развития поставарийных ситуаций и защиты природной среды от загрязнения пефтыо. Выделены 9 типичных вариантов их развития, для которых формализован подбор и порядок использования технических средств для проведения ликвидационных работ при нефтяном загрязнении. Концепция предлагаемого алгоритма основана на принципах оперативного реагирования и обратной связи. Разработанный алгоритм рекомендован к использованию в Республике Башкортостан.