Экологические проблемы загрязнения урбаэкосистем нефтепродуктами (на примере г. Воронежа)
Экологические проблемы загрязнения урбаэкосистем
нефтепродуктами (на примере г. Воронежа)
Д.В.Бокарев, Воронежский государственный университет
Современными
экологами уже давно отмечается особая роль нефтепродуктов в загрязнении
окружающей среды. Отчасти это связано с крайней токсичностью составляющих нефть
компонентов. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую
темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Она состоит
преимущественно из смеси насыщенных алифвтических и гидроароматических
углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются
на 4 класса: а) Парафины (алкены) - устойчивые вещества, молекулы которых
выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Парафины обладают
максимальной летучестью и хорошей растворимостью в воде. Содержание – до 90% от
общего состава. б) Циклопарафины - насыщенные циклические соединения с 5-6
атомами углерода в кольце. Основные соединения – циклопентан и циклогексан.
Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и
полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо
поддаются биоразложению. Содержание – 30 – 60% от общего состава. а)
Ароматические углеводороды - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола,
содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти
присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол,
толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
Содержание – 20 – 40% от общего состава. г) Олефины (алкены) - ненасыщенные
нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома
углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь. Содержание – 10% от
общего состава [1].
Нефть
и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями
внутренних водоемов, вод и морей. Попадая в водоемы, они создают разные формы
загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или
эмульгированные в воде продукты – тяжёлые фракции нефтепродуктов, осевшие на
дно вещества и т. д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение,
вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные
органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет
угрозу не только для человека, но и для биоты в целом. 12 г нефти делают
непригодной для употребления тонну воды [2].
Проблема
загрязнения окружающей среды нефтепродуктами наиболее характерна для областей
так или иначе связанных с нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей
промышленностью, но в последнее время данная проблема стала настоящим «бичом»
для всех крупных городов. Рост автомобильного транспорта, как следствие,
увеличение количества автоматических заправочных станций приводит к неизбежному
загрязнению атмосферы, почв, грунтов, поверхностных и подземных вод
нефтепродуктами, что и является основной экологической проблемой.
Возьмем,
к примеру, г.Воронеж. Он никогда не относился к городам с развитой нефтяной
промышленностью, но проблема загрязнения окружающей среды нефтепродуктами в
последнее время становится всё более острой. На территории города самым большим
объектом, связанным с нефтепродуктами является промплощадка АО
«Воронежнефтепродукт» или Воронежская нефтебаза.
Впервые
изучение загрязнённости грунтов и подземных вод на территории нефтебазы было
выполнено АООТ " Воронежстройизыскания " в марте 1994 г. При этом
было установлено наличие линзы нефтепродуктов на поверхности горизонта
грунтовых вод с содержанием от 40 до 8051 мг/л и в грунтах - от 250 до 4850
мг/кг. Но детально эта линза, к сожалению, изучена не была. Спустя некоторое
время АООТ «Воронежстройизыскания» провели начальный этап работ по мониторингу
за состоянием окружающей среды в районе промплощадки нефтебазы. При этом в
соответствии с техническим заданием и программой работ были осуществлены отбор
и анализ проб почв, грунтов, буровые работы, анализ фондовых материалов.
Исследования проводились в окрестностях нефтебазы, на её промплощадке и ныне
действующих полях фильтрации, на общей площади 1,1 км2.
Территория
АО "Воронежнефтепродукт" располагается в левобережной части г.
Воронежа по ул. Димитрова, 134. На северо-западе и западе она – граничит с
комплексом производственных предприятий гидроспецфундаментстроя, управления
связи, стройматериалов, ТОО, УПТК и др. К северо-западу в 400-500 м
располагается резервная нефтебаза, а северовосточнее - бензозаправочные
станции. С севера, непосредственно к промплощадке примыкает территория жилой
зоны. По санитарной классификации промплощадка нефтебазы относится к
предприятиям с санитарно-защитной зоной, равной 200м от источников выброса
вредных веществ. Технологическая схема производства заключается в доставке,
хранении и снабжении нефтепродуктами предприятий г. Воронежа и области.
Ассортимент нефтепродуктов представлен: бензином А-76, АИ-93, керосином,
дизельным топливом, печным и моторным топливом и маслами.
В
1983 г. нефтебаза подключена к нефтепродуктопроводу "Никольская -
Харьков", который снабжает базу бензином и дизтопливом. Кроме этого, все
виды топлива и масла поступают на промплощадку в железнодорожных цистернах.
Основным
источником водоснабжения является городской водопровод. Вода используется для
хозяйственно-бытовых и противопожарных целей. Имеющаяся на предприятии
артскважина, согласно её паспорта, эксплуатирует первый от поверхности
неоген-четвертичный водоносный горизонт [3]. Однако, качество воды не отвечает
требованиям ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" по запаху, вкусу, мутности,
содержанию железа, окисляемости [4]. Вода скважины используется как резервная.
На
предприятии существует две системы канализации : бытовая и производственная.
Бытовые сточные воды жилой зоны сбрасываются на Левобережные поля фильтрации.
Производственные
стоки из резервуарных парков, эстакад и сооружений поступают на очистные
сооружения, затем сбрасываются в отстойники.
Очистные
сооружения построены в 1964 году, в 1972 году проведена их реконструкция. Общий
объём очищаемых и выпускаемых стоков 56692 м3/год.
На
предприятии организован постоянный лабораторный контроль качества сточных вод в
трёх точках : колодец до нефтеловушки, сливная труба после нефтеловушки и перед
сбросом в отстойники. При этом качество выходящих из нефтеловушки сточных вод
характеризуется содержанием нефтепродуктов 20-25 мг/л.
В
гидрогеологическом отношении район характеризуются наличием двух зон – зоны
аэрации и зоны насыщения. Выделяются три горизонта грунтовых вод: верховодка,
неоген-четвертичный и девонский. Верховодка распространена спорадически на
глубинах 2-6 м с водоупором на линзах суглинков и глинистых песков.
Неоген-четвертичный
аллювиальный горизонт грунтовых вод имеет повсеместное распространение. Глубина
его залегания зависит от геоморфологических условий, наличия в рельефе
понижений. Так в центральной части водораздела уровень первого горизонта
грунтовых вод залегает на глубине 20 м, в пределах понижений - 14-16 м.
Неоген-четвертичный водоносный горизонт имеет общее направление потока с
востока на запад - от долины реки Усманки к водохранилищу. Его водоупором
служит кровля карбонатных глин и известняков верхнего девона, залегающих на
глубинах 55-60 м. Мощность горизонта 35-40 м. По данным региональных
гидрогеологических исследований водоупор не выдержан, в результате чего
отмечается взаимосвязь неоген-четвертичного и девонского водоносных горизонтов.
Девонский
горизонт подземных вод напорный, залегает на глубине более 90 м..
После
проведения всех исследовательских работ по мониторингу за состоянием окружающей
среды были получены следующие результаты :
1)
загрязнение почв нефтепродуктами характеризуется значительной изменчивостью -
от 95 мг/кг до 14 310 мг/кг. Превышение экологической нормы отмечается на
площадке гаража и резервуаров нефтепродуктов. По остальной территории оно
составляет от 0,095-0,02 до 0,8-0,16 экологической нормы. Загрязнение почв
металлами значительно ниже ПДК по всем определяемым показателям. Результаты
анализов содержаний нефтепродуктов в грунтах из зоны аэрации показали
чрезвычайно низкие их содержания без какой либо закономерности в распределении
их содержаний в зависимости от органолептических признаков. Так по скважине,
расположенной в центре "ядра" загрязнителя - в песках с запахом
бензина - содержание нефтепродуктов 0,16 мг/кг на глубине 8 м, 0,087 и 0,093
мг/кг на глубинах 12 и 16м.
2)
при изучении загрязненности подземных вод удалось установить наличие трех зон
загрязнения, характеризующихся различными содержаниями нефтепродуктов в воде,
их мощностями и условиями залегания.
1-я
зона – ядро загрязнения – соответствует наиболее загрязненной части горизонта
подземных вод, имеет в свою очередь сложное строение. Северо-восточная часть
ядра загрязнения, обладающая максимальными значениями мощности 0.4-2.2 м и
содержания нефтепродуктов от 236.7 до 830 г/л, залегает в виде линзы почти
чистого нефтепродукта на кровле неоген-четвертичного горизонта грунтовых вод.
Территориально оно совпадает с промплощадкой нефтебазы. Ее значительно менее
мощная часть – 0.07-0.15 м – представляет собой зону растекания ядра по
основному направлению потока. 2-я зона – переходная – располагается к северу и
востоку от первой зоны. Нефтепродукты здесь представлены в виде пленок
растворов и эмульсий. Их содержания интенсивно варьируют от 0 до 1000 мг/л.
Причем минимальные значения (60-1000 мг/л) приходятся на участки, где зона
залегает непосредственно под «ядром» загрязнения.
3-я
зона – с признаками нефтяного загрязнения – характеризуется отсутствием в пробах
нефтепродуктов, или их невысокими содержаниями с превышением ПДК в 4-6 раз. Вне
этих участков эти значения составляют 0-15.2 мг/л. Установлено, что вся
исследованная толща грунтовых вод содержит нефтепродукты от 60 до 301.9 мг/л до
откачки и от60 до 39.4 мг/л после откачки. В водовмещающих песках неогена на
глубине 17-19 м эти значения составляют в среднем 5 мг/л, что в 17 раз выше
значения ПДК питьевого ГОСТа [3].
По
результатам проведенных работ можно увидеть, что места хранения (особенно
длительного)
нефтепродуктов
являются зонами экологического неблагополучия, и дальнейшая задача экологов –
провести
детальное изучению данного района, то есть :
1)
выяснить структуру гидродинамического потока загрязнённых грунтовых вод, в
связи с вхождением области загрязнения в область питания городского водозабора
№ 9;
2)
установить дренирующее влияние реки Песчанка на горизонт грунтовых вод; 3)
выявить чёткие границы загрязнения грунтовых вод, так как до настоящего времени
границы носят расплывчатый характер;
4)
провести анализ существующих мер борьбы с загрязнением и разработать
рациональные водоохранные мероприятия.
В
связи с тем, что на территории области размещено большое количество
нефтехранилищ, рекомендуется проведение научно-исследовательских работ на территории
нефтебаз с неблагополучными экологическими условиями.
Список литературы
1.
Плотников В.В. На перекрестках экологии. – М., 1985. -208с.
2.
Банников А.Г., Рустамов А.К, Вакулин А.А. Охрана природы. -М., 1987. -287с.
3.
Дурнев Ю.Ф. Геоэкологические особенности промплощадок нефтебаз г.Воронежа //
Вестн. Воронеж. унта. Сер. геол. -1997. -№4. -С.154-158. 4. Беспамятнов Г.П.,
Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей
среде. -Л., 1987. -528с.
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.vestnik.vsu.ru