Реферат: Загрязнение земель жидкими углеводородами. Загрязнение почвы нефтью реферат


Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами — реферат

Эти кажущиеся  различия объясняются различными почвенно - климатическими условиями, в которых  производились наблюдения. Очевидно, что для такой обширной территории, как наша страна не может быть разработано единых рекомендаций для всех районов по защите и рекультивации земель нарушенных при транспортировке, добыче и переработке нефти. В качестве доказательства можно привести пример рекультивации с применением выжига нефти. Допустимый для одних районов он может быть пагубным для природной среды в других ( вследствие, например, деградации мерзлого слоя ). Проведенная дифференциация территории служит научным обоснованием мероприятий по защите и восстановлению природной среды. Чтобы сделать эти мероприятия наиболее эффективными, для каждого ландшафтного района необходимо знать природные механизмы самоочищения, факторы, ускоряющие этот процесс, количественные критерии, характеризующие разные стадии изменения нефти, почв, растительности, а также скорость восстановления последних. Получить такие данные (на которые должен ориентироваться контроль за загрязнением окружающей среды нефтью и нефтепродуктами) можно путем постановки специальных экспериментов на природных моделях. Основные причины снижения содержания нефти следующие: испарение легких фракций, минерализация нефти, физический вынос водными потоками, лимификация (превращение в нерастворимые в нейтральных органических растворителях продукты микробиологического метаболизма). Соотношение этих факторов самоочищения зависит от почвенно - климатических условий, состава и свойств самой нефти и глубины ее проникновения в почву.

  • На фоне общего снижения концентраций нефти в почве снижение содержания ее групповых компонентов происходит неравномерно. Быстрее других компонентов уменьшается относительное и абсолютное содержание метаново-нафтеновой фракции. Эти УВ легче поддаются биодеградации, кроме того, они более растворимы в воде, что облегчает их вынос за пределы участков загрязнения.
  • Одновременно в нефти увеличивается содержание смолистых веществв. Это увеличение происходит не только за счет уменьшения доли других компонентов и более высокой устойчивости смол, но и за счет их новообразования в процессе трансформации нефти.
  • Относительное содержание нафтено-ароматической фракции и асфальтенов в нефти во времени меняется незначительно, хотя их абсолютное содержание в почве также снижается.

 Рассматривая  изменение состава отдельных  групповых компонентов нефти было показано, что уже в первые три месяца заметны признаки микробиологического воздействия на метано-нафтеновую фракцию. Относительно увеличивается количество изопреноидных структур - ненасыщенных УВ типа пристана с числом углеродных атомов в молекуле - 19 и фитана с числом углеродных атомов - 20. В течение последующего года начинает снижаться относительное содержание изопреноидов типа фитана. Кроме того, в составе этой фракции с течением времени снижается содержание УВ (С20-С24) и увеличивается содержание тяжелых (С27-С31) УВ.

В составе  нафтено-ароматической фракции всех изучавшихся разновидностей нефти установлен один и тот же набор полициклических ароматических УВ. Эти УВ представлены широким диапазоном алкилзамещенных структур - от низко-кольчатых (нафталины и фенантрены) до многокольчатых со структурой 3,4-бенз(а)пирена. Наблюдения показали, что во время инкубации нефти в почве происходит постепенное снижение во фракции всех групп полициклических ароматических УВ. Наиболее быстро снижается содержание УВ с меньшим к-вом ядер в структуре: нафталинов, бензфлуоренов, фенантренов, хризенов. Медленнее всего происходит снижение пиренов, которые являются, по видимому, наиболее устойчивыми среди УВ данного класса.

Возможности деградации природной среды при добыче и транспортировке нефти могут отражаться на ландшафтно-геохимических прогнозных картах. 

Итак, проблема загрязнения биосферы нефтью и нефтепродуктами  является основной из всех экологических  проблем мира, так как сами вещества имеют много способов разложения на более простые и не менее опасные, на что обращают внимание не в положенное время.                                       

Заключение

Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей промышленности. Использование с этой целью продукции океана, гидропоники или искусственно синтезируемых веществ не может, по крайней мере в обозримом будущем, заменить продукцию наземных экосистем (продуктивность почв). Поэтому непрерывный контроль за состоянием почв и почвенного покрова – обязательное условие получения планируемой продукции сельского и лесного хозяйства.

Вместе  с тем почвенный покров является естественной базой для поселения  людей, служит основой для создания рекреационных зон. Он позволяет  создать оптимальную экологическую  обстановку для жизни, труда и  отдыха людей. От характера почвенного покрова, свойств почвы, протекающих в почвах химических и биохимических процессов зависят чистота и состав атмосферы, наземных и подземных вод. Почвенный покров – один из наиболее мощных регуляторов химического состава атмосферы и гидросферы. Почва была и остается главным условием жизнеобеспечения наций и человечества в целом. Сохранение и улучшение почвенного покрова, а, следовательно, и основных жизненных ресурсов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства, развития промышленности, бурного роста городов и транспорта возможно только при хорошо налаженном контроле за использованием всех видов почвенных и земельных ресурсов.

Почва является наиболее чувствительной к  антропогенному воздействию. Из всех оболочек Земли почвенный покров – самая тонкая оболочка, мощность наиболее плодородного гумусированного слоя даже в черноземах не превышает, как правило, 80-100 см, а во многих почвах большинства природных зон она составляет всего лишь 15-20 см. Рыхлое почвенное тело при уничтожении многолетней растительности и распашке легко подвергается эрозии и дефляции.

При недостаточно продуманном антропогенном воздействии  и нарушении сбалансированных природных  экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.

Все в  более широких масштабах проявляется  загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.

Восстановление  нарушенного почвенного покрова  требует длительного времени  и больших капиталовложений.   

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ. Учебник. Арустамов Э.А. Издательский  дом "Дашков и Ко". М – 2000.

2. ОСНОВЫ  ЭКОЛОГИИ. В.Д. Валова. Издательский  дом "Дашков и Ко". М –  2001. 

student.zoomru.ru

Загрязнение почв нефтепродуктами и приемы техническойрекультивации, Почвоведение

Пример готового реферата по предмету: Почвоведение

Содержание

1. Загрязнение почв нефтепродуктами

1.1. Понятие «Почвенный покров»

При освоении, обустройстве и эксплуатации месторождений нефти и газа в значительной мере изменяется природный ландшафт и идет интенсивное загрязнение земель.

Почвенный покров — основной элемент ландшафта — первым принимает на себя «экологический удар». В связи с механическим нарушением и нередко химическим загрязнением происходит постепенная деградация почв, которая стала одной из основных экологических проблем нефтегазового комплекса.

Наибольший ущерб природе наносят аварии на магистральных нефте- и газопроводах. Так, при одном порыве нефтепровода выбрасывается в среднем 2 т нефти, что выводит из строя 1000 мі земли.

Нефть, попадая в почву, вызывает значительные, порой необратимые изменения ее свойств — образование битуминозных солончаков, гудронизацию, цементацию и т. д. Эти изменения влекут за собой ухудшение состояния растительности и биопродуктивности земель. В результате нарушения почвенного покрова и растительности усиливаются нежелательные природные процессы — эрозия почв, деградация, криогенез. [6]

5

1.2.

Источники загрязнения почв нефтью.

Источники загрязнения почв нефтью бывают природные (очень редко) и техногенные. В естественных условиях нефть залегает на больших глубинах и не оказывает влияния на почву. Основной источник загрязнения почвы нефтью — человеческая деятельность. Загрязнение происходит в районах нефтепромыслов, нефтепроводов, а также при перевозке нефти. Районы и источники загрязнения почв нефтью можно условно разделить на две группы: временные и постоянные («хронические»).

К временным районам можно отнести утечки при сухопутной или водной транспортировке. К постоянным относятся районы нефтедобычи, на территории которых земля буквально пропитана нефтью в результате многократных утечек.

Экологические последствия загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами зависят от трех групп факторов:

1. параметров загрязнения (химическая природа загрязняющих веществ, концентрация их в почве, срок от момента загрязнения и др.),…(продолжение)

2. Приемы технической рекультивации

2.1. Виды рекультивации земель

В рекультивации земель различают два этапа:

1. Технический — подготовка земель для последующего целевого использования

2. Биологический — восстановление плодородия, осуществляемое после технического этапа и включающее комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление исторически сложившейся совокупности флоры, фауны и микроорганизмов. [6]

Рекультивации подлежат земли, нарушенные при:

  • разработке месторождений полезных ископаемых открытым или подземным способом;
  • прокладке трубопроводов, проведении строительных, мелиоративных, лесозаготовительных и иных работ, связанных с нарушением почвенного покрова;
  • ликвидации промышленных, военных, гражданских и иных объектов и сооружений;…(продолжение)

2.2. Виды технической рекультивации нарушенных земель

Технические мероприятия по рекультивации нарушенных земель подразделяются на следующие виды:

  • структурно-проективные: создание новых проектных поверхностей и форм рельефа (профилирование, террасирование, вертикальная планировка), землевание, торфование, кольматаж, создание экранов, удаление ненужной древесно-кустарниковой растительности, пней, камней, разделка кочек;…(продолжение
  • Выдержка из текста

Нефть является одним из основных факторов мирового экономического развития в

2. веке и остается важнейшим энергоресурсом на далекое будущее. Относительно невысокие цены на нефть и нефтепродукты при больших объемах их потребления, отсутствие адекватной создаваемой угрозе политики по охране окружающей среды приводили к весьма значительным потерям, последствиями которых явились загрязнения почв и грунтов.

Каждый год в мире на разных предприятиях добывают более 4 млрд. тонн сырой нефти. В процессе ее добычи, последующей переработки и перевозке специальным транспортом или по трубопроводам в почву и воду попадает до

4. млн. нефти. Это приводит к опасному заражению водоемов, окружающего грунта, а также акватории моря и океана.

Нефть представляет собой смесь углеводов и их производных, в целом свыше 1000 индивидуальных органических веществ, каждое из которых может рассматриваться как самостоятельный токсикант. К нефтепродуктам относятся бензин, лигроин, керосин, газойль, мазут, гудрон и т. д. [2]

Нефтяное загрязнение — как по масштабам, так и по токсичности представляет собой общепланетарную опасность. Нефть и нефтепродукты вызывают отравление, гибель организмов и деградацию почв. Естественное самоочищение природных объектов от нефтяного загрязнения — длительный процесс, особенно в условиях…(продолжение

Список использованной литературы

1. Алиев С.А. Рекомендации по рекультивации нефтезагрязненных земель / Гвозденко Д.В., Бабаев М.П., Гаджиев Д.А.- Баку: Элм, 1981.-26 с.

2. Гриценко А.И. Экология. Нефть и газ / А.И. Гриценко, Г. С. Акопов, В.М. Максимов. — М.: Наука, 1997.-598 с.

3.Орлов Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов.- М.: Высшая школа, 1978.-С.342.

4.Панов Г. Е. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности / Г. Е. Панов, Л.Ф. Петряшин, Г. Н. Лысяный. — М.: Недра, 1986.- 244 с.

5. Лихачев С.Т. Воздействие нефтяных разливов на природные экосистемы // Экология. -2006

6. Цуцаева В.В. Рекультивация почвенного покрова // Нефтяное хозяйство. -1997- С 55−56.

7. Выдержка из книги Лотош В.Е. «Переработка отходов природопользования»

8.Выдержка из книги Мазур И.И. «Курс инженерной экологии — Учебник для вузов

referatbooks.ru

Реферат - Загрязнение земель жидкими углеводородами

ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет» имени Н.И.Вавилова

Факультет «Агрономический»

Кафедра «Землеустройство»

Курсовая работа

по дисциплине «Земельный кадастр и мониторинг земель»

Тема: «Загрязнение земель жидкими углеводородами»

студентки 3 курса; группа – З-31

Катковой Елены Геннадьевны

Г.Саратов 2011г.

План работы:

Введение.

1.Нефть.

2. Факторы влияющие на тяжесть загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами.

3. Охрана почв от нефтяного загрязнения.

Заключение.

Введение

В последние годы проблема нефтяных загрязнений становится все бо­лее актуальной. Развитие промышленности и транспорта требует увеличения добычи нефти как энергоносителя и сырья для химической промышленности. А в месте с тем, это одна из самых опасных для природы индустрий. Ежегод­но миллионы тонн нефти выливаются на поверхность Мирового океана, по­падают в почву и грунтовые воды, сгорают, загрязняя воздух.

Большинство земель в той или иной мере загрязнены сейчас нефтепро­дуктами. Особенно сильно это выражено в тех регионах, через которые про­ходят нефтепроводы, а также богатых предприятиями химической промыш­ленности, использующими в качестве сырья нефть или природный газ. Еже­годно десятки тонн нефти загрязняют полезные земли, снижая ее плодоро­дие, но до сих пор этой проблеме не оказывают должного внимания.

1.Нефть.

Нефть представляет собой жидкость от желто- или светло-бурого до черного цвета, с характерным запахом. Это смесь углеводов и их производ­ных, каждое из которых может рассматриваться как самостоятельный токси­кант. В ее составе обнаруживается свыше 1000 индивидуальных органиче­ских веществ, содержащих 83–87% углерода, 12–14% водорода, 0,5–6,0% се­ры, 0,02–1,7% азота, 0,005–3,6% кислорода и незначительную примесь мине­ральных соединений; зольность нефти не превышает 0,1%. Нефть легче во­ды: плотность различных видов нефти колеблется от 0,73 до 0,97.

В зависимости от месторождения нефть имеет различный состав как качественный, так и количественный. Больше всего предельных углеводоро­дов содержится в нефти, добываемой в штате Пенсильвания (США). Бакин­ская нефть сравнительно бедна предельными углеводородами, но богата так называемыми нафтеновыми углеводородами, содержащимися в количестве до 90%. Значительно богаче предельными углеводородами грозненская нефть, сураханская и ферганская (Средняя Азия). Основной источник загрязнения почвы нефтью – антропогенная дея­тельность. В естественных условиях нефть залегает под плодородным слоем почвы на больших глубинах и не производит существенного на нее влияния. В нормальной ситуации нефть не выходит на поверхность, происходит это только в редких случаях в результате подвижек горных пород, тектонических процессов, сопровождающихся поднятием грунта. Основные загрязнения нефтью происходят в районах нефтепромыслов, нефтепроводов, а также при перевозке нефти по сухопутным и, особенно, морским магистралям.

В районах наземных нефтепромыслов и нефтепроводов периодически происходят локальные утечки нефти и нефтепродуктов, которые не распро­страняются на большие площади. Гораздо хуже, если утечка происходит из океанической или морской буровой установки или магистрали. В этом случае нефть расползается по воде тончайшей, часто мономолекулярной пленкой на площади в сотни и тысячи квадратных километров, образуя нефтяные пятна. Оказавшись в прибойной зоне, нефтяная пленка выбрасывается на сушу и за­ражает огромные площади побережий, нанося колоссальный вред всему жи­вому в этом районе.

Районы и источники загрязнений нефтьюможно условно разделить на две группы: временные и постоянные («хронические»). К временным рай­онам можно отнести нефтяные пятна на водной поверхности, разливы при транспортировке. К постоянным относятся районы нефтедобычи, на терри­тории которых земля буквально пропитана нефтью в результате многократ­ных утечек.

2. Факторы влияющие на тяжесть загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами.

Экологические последствия загрязнения почв нефтью и нефтепродук­тами зависят от параметров загрязнения, свойств почвы и характеристик внешней среды.

К первой группе факторов относятся химическая природа загрязняю­щих веществ, концентрация их в почве, срок от момента загрязнения и др. Как было отмечено выше, нефть состоит из многих фракций, существенно различающихся между собой по физико-химическим свойствам. Поэтому их поведение в почве различно.

Наибольшей проникающей способностью обладают легкие фракции, которые капиллярными силами затягиваются на глубину до 1 метра. Будучи загрязнена только легкими фракциями, почва со временем может самоочи­ститься, так как эти фракции обладают низкими температурами кипения и довольно быстро испаряются.

Тяжелые битумные фракции, которые находятся в нефти растворенны­ми в летучих фракциях, проникают не глубже 12 см. При нормальной темпе­ратуре это твердые аморфные вещества, они адсорбируются из раствора поч­венными частицами верхнего слоя, склеивают их, застывают и образуют твердую корку. Такое загрязнение не может быть ликвидировано естествен­ным путем.

Фракции нефти имеют разную токсичность. Поэтому загрязнение тя­желыми фракциями наносит косвенный вред – ухудшает или вообще делает невозможным аэрацию почвы, понижает содержание в почве кислорода, что приводит к снижению количества или вообще вымиранию аэробной части микрофлоры и, наоборот, увеличению числа анаэробов. Наиболее опасно за­грязнение именно самой нефтью: при этом легкие фракции проникают вглубь, а тяжелые создают корку на поверхности, не давая первым испарить­ся. В результате все живое в почве просто гибнет, почва теряет свои хозяйст­венные свойства, становится мертвой.

Ко второй группе факторов принадлежат структура почвы, грануло­метрический состав, влажность почвы, активность микробиологических и биохимических процессов и др.

Чем крупнее частицы почвы, тем легче нефть и нефтепродукты прохо­дят внутрь ее, в ее нижние слои. От структуры почвы также зависит степень аэрации почвы, а следовательно, интенсивность испарения и окисления неф­ти. Влажная почва отталкивает гидрофобные нефть и нефтепродукты, пре­пятствуя ее впитыванию.

К внешним факторам относятся температура воздуха, ветреность, уро­вень солнечной радиации и особенно доля ультрафиолетового излучения в свете, растительный покров и пр.

Чем выше температура воздуха, тем выше скорость окислительных процессов, посредством которых разлагается на воздухе нефть. Соответст­венно в летнее время нефть быстрее разлагается: легкие фракции испаряют­ся, тяжелые окисляются. Зимой, при отрицательной температуре, большин­ство тяжелых фракций переходят в твердое состояние и вообще не окисляют­ся, поэтому основная часть (если не все) процессов разложения нефти и неф­тепродуктов происходят именно летом. Ветер обдувает верхний слой почвы свежим воздухом, создавая динамически повышенную концентрацию кисло­рода над ней, способствуя окислению. К тому же ветер создает токи воздуха в воздушной системе почвы, по крайней мере той ее части, что осталась по­сле загрязнения. Выветривание верхнего загрязненного и окисленного слоя также содействует дальнейшему очищению. Ультрафиолетовое излучение способствует окислительным реакциям и поэтому сильно ускоряет разложе­ ние нефти на поверхности земли и, особенно, на водных гладях.

При сильном нефтяном загрязнении растительный покров обычно вы­мирает. Однако, если загрязнение не очень велико, то он может способство­вать очищению почвы. Образующийся от него за несколько лет раститель­ный опад создает над загрязненным слоем чистый гумусовый слой, богатый аэробной микрофлорой, которая может вести окисление лежащих ниже неф­тепродуктов.

3. Охрана почв от нефтяного загрязнения.

Для охраны почв от нефтяного загрязнения требуется проведение сле­дующих мероприятий:

• Выработка норм допустимого содержания нефти и нефтепродуктов в почве.

• Осуществление анализа хозяйственно важных земель (особенно вблизи нефтепроводов, химпредприятий, буровых установок) на со­держание в них нефтепродуктов.

• Капитальный ремонт или закрытие перечисленных объектов, если установлено, что это предприятие, нефтепровод, буровая установка является источником нефтяного загрязнения.

• Наказание лиц, ответственных за произошедшее загрязнение.

• Рекультивация и санация земель, загрязненных нефтепродуктами. Специфика загрязнения земель нефтепродуктами заключается в том,

что последние долго разлагаются (десятки лет), на них не растут растения и выживают не многие виды микроорганизмов. Восстановить земли можно пу­тем удаления загрязненного почвенного слоя вместе с нефтью. Далее может следовать либо засев культурами, которые в получившихся условиях смогут дать наибольшее количество биомассы, либо завоз незагрязненной почвы.

Восстановление загрязненной нефтепродуктами земли проходит в три основных этапа:

• удаление загрязненной нефтью почвы;

• рекультивация нарушенного при этом ландшафта;

• мелиорация. На первом этапе вывозится минимальное количество загрязненной

почвы и свозится в места захоронения или используется там, где от нее не требуется плодородных свойств (нанесение дамб и т.п.).

На втором этапе производится завоз нового плодородного слоя и вскрышных пород с хорошими почвообразующими свойствами, формирова­ние нужного рельефа. Характер проведения этих работ зависит от таких фак-торов как вид последующего использования рекультивируемых площадей, климат, и окружающий рельеф.

На третьем этапе, соответственно, производится приспособление к сельскохозяйственному использованию. Заключается оно, как правило, в обеспечении нужного водного режима, защите от эрозии, оползней и т.д. Третий этап не является обязательным, но поскольку восстановление земель производится в основном под сельскохозяйственные нужды, то он обычно проводится тоже.

Вывод.

Таким образом, нефть представляет собой смесь углеводов и их произ­водных, в целом свыше 1000 индивидуальных органических веществ, каждое из которых может рассматриваться как самостоятельный токсикант. Основной источник загрязнения почвы нефтью – антропогенная деятель­ность. Загрязнение происходит в районах нефтепромыслов, нефтепроводов, а также при перевозке нефти.

Экологические последствия загрязнения почв нефтью и нефтепродук­тами зависят от параметров загрязнения (химическая природа загрязняю­щих веществ, концентрация их в почве, срок от момента загрязнения и др.), свойств почвы (структура почвы, гранулометрический состав, влажность почвы, активность микробиологических и биохимических процессов и др.) и характеристик внешней среды (температура воздуха, ветреность, уровень солнечной радиации и особенно доля ультрафиолетового излучения в свете, растительный покров и пр.). Восстановление загрязненных нефтепродукта­ми земель проходит либо засевом культур, устойчивых к нефтяному загряз­нению, либо завозом незагрязненной почвы, что осуществляется в три ос­новных этапа: удаление загрязненной нефтью почвы, рекультивация нару­шенного ландшафта, мелиорация.

Список литературы:

1. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Экология почв: Учебное пособие для студентов вузов. Часть 3. Загрязнение почв. Ростов-на-Дону: УПЛ РГУ, 2004, 54 с.

www.ronl.ru

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами

Вступление.

С каждым годом все больше внимания уделяется проблемам, связанным с

загрязнением окружающей среды. Наиболее остро данный вопрос стоит перед

жителями крупных промышленных городов. Например, в России, как и в других

развитых странах мира, наблюдается тенденция снижения продаж жилья в

экологически неблагополучных районах городов и увеличение - в ближайшем

пригороде и экологически чистых районах. Кроме того, Евразия стоит на

первом месте в мире по запасам нефти и обладает разветвленной сетью

предприятий для ее переработки и транспортировки, в связи с чем возникает

проблема очистки почвы от нефтепродуктов. Наиболее экономически выгодным и

безопасным методом является микробиологическая деградация.  На настоящее время наиболее развитыми являются технологии очистки сточных

   вод, подразделяющиеся по принципу очистки - аэробные и анаэробные и по

 способу очистки - экстенсивные (поля орошения, поля фильтрации, биопруды и

  т.д.) и интенсивные (аэротенки, биофильтры и т.д.). В основе интенсивных

  способов лежит использование активного ила для удаления примесей из воды,

   основанного на уникальной способности микроорганизмов утилизировать не

  только те субстраты, которые для них оптимальны, но и огромное количество

 других веществ, созданных человеком искусственно и поэтому отсутствовавших

                              ранее в природе. Штаммы микроорганизмов, способные к биодеградации нефтепродуктов, известны

 достаточно давно (это, прежде всего представители родов Bacillus, Bacterium

           и Pseudomonas) и их число с каждым годом увеличивается.

               ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДОБЫЧЕ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ.Добыча нефти и  нефтепродуктов,  их  переработка  и  транспортировка  тяжело

сказываются  на   состоянии   и   плодородии   почвенного   покрова   Земли.

Общеизвестно, что хорошие почвы -  это  обильное  плодородие.  Но  почвы  на

нашей планете играют и другую, менее известную, но не менее важную  роль.  В

почвенном покрове Земли и ее гумусовой оболочке сосредоточена основная  доля

живого вещества суши и его биогенной энергии. Отсюда  экологическая  система

“  почва  -  организмы  “  оказывается  одним   из   главнейших   механизмов

формирования всей биосферы, ее стабильности и продуктивности в целом.

Для примера, в 1986 году из недр нашей планеты было  извлечено  615  млн.  т

нефти. Но при этом попутно в результате горных работ извлечены и сброшены  в

отвалы более 8 млрд. т различных горных пород. Если  их  рассыпать  слоем  в

один  метр,  он  покроет  всю  площадь,  занимаемую  ныне  Аджарией.  И  это

“результат” лишь одного года работы добывающей промышленности.

  Охватить  весь  комплекс  проблем,  связанных  с  загрязнением   почвенных

биоценозов, задача  очень  сложная  и  многообразная.  В  почве,  населенной

мириадами организмов,  -  от  бактерий  до  млекопитающих,  включительно,  -

процессы обмена столь многообразны и сложны, что мы еще  только  подходим  к

их пониманию.

 В связи  с  этим,  представляется  очень  актуальной  и  насущной  проблема

загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами.  Не  секрет,  что  энергетическая

программа  России  на  длительную  перспективу  предусматривает   увеличение

добычи “черного золота”, а это, в свою  очередь,  ведет  к  расширению  сети

трубопроводов, возрастает количество перевозок нефти и нефтепродуктов.

Таким образом, невозможно  полностью  исключить  вероятность  новых  аварий,

разливов  нефти  и  нефтепродуктов.  В  то  же  время   нормативы   контроля

природопользования становятся с  каждым  годом  все  жестче,  соответственно

возрастают размеры штрафов.Только научно -  исследовательские  работы  могут

помочь в решении столь сложной и многоплановой задачи, как загрязнение  почв

нефтью и нефтепродуктами.

  Для того, чтобы рассматривать  любую  экологическую  проблему,  необходимо

прежде  всего  знать  “  участников  “  этой  проблемы.  В  нашем  случае  “

участниками “ этой проблемы являются: нефть,нефтепродукты и  почва.  Давайте

рассмотрим их повнимательнее с точки зрения их взаимодействия.             НЕФТЬ И Нефтепродукты.ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ.Нефть  -  это  жидкий  природный  раствор,  состоящий  из   большого   числа

углеводородов (УВ) разнообразного строения  и  высокомолекулярных  смолисто-

асфальтеновых веществ. В нем растворено некоторое  количество  воды,  солей,

микроэлементов. Главные  элементы: С - 83-87%, Н - 12-14%, N, S, O  -  1-2%,

реже 3-6% за  счет  S.  Десятые  и  сотые  доли  процента  нефти  составляют

многочисленные микроэлементы.

В  качестве  эколого-геохимических  характеристик  основного  состава  нефти

приняты содержание легкой  фракции  (начало  кипения  2000С),  метановых  УВ

(включая твердые парафины), циклических УВ, смол,  асфальтенов  и  сернистых

соединений.

Легкая фракция нефти

Включает     низкомолекулярные      метановые      (алканы),      нафтеновые

(циклопарафиновые) и ароматические УВ - наиболее подвижная часть нефти.

Большую часть легкой фракции составляют метановые  УВ  (алканы  с  С5-С11  -

пентан, гексан ...). Метановые УВ, находясь в почвах, водной  или  воздушной

средах, оказывают наркотическое и токсическое действие на  живые  организмы.

Особенно  быстро  действуют  нормальные  алканы  с  короткой  углеводородной

цепью. Они лучше растворимы в воде,  легко  проникают  в  клетки  организмов

через   мембраны,   дезорганизуют   цитоплазменные    мембраны    организма.

Большинством микроорганизмов нормальные алканы, содержащие в  цепочке  менее

9 атомов С, не  ассимилируются,  хотя  и  могут  быть  окислены.  Вследствие

летучести  и  более  высокой  растворимости  низкомолекулярных  алканов   их

действие обычно не бывает долговременным. В соленой воде  нормальные  алканы

с короткими цепями  растворяются  лучше  и,  следовательно,  более  ядовиты.

Многие исследователи отмечают сильное токсическое  действие  легкой  фракции

на микробные сообщества и почвенных животных. Легкая  фракция  мигрирует  по

почвенному профилю  и  водоносным  горизонтам,  значительно  расширяя  ареал

первичного загрязнения. С уменьшением содержания легкой фракции  токсичность

нефти  снижается,  но  возрастает  токсичность   ароматических   соединений,

относительное содержание которых растет. Путем испарения из почвы  удаляется

от 20 до 40% легких фракций .

МетановыеУВ

В  нефтях,  богатых  легкой  фракцией,  существенную   роль   играют   более

высокомолекулярные метановые УВ (С12-С27), состоящие из  нормальных  алканов

и изоалканов в соотношении 3:1. Метановые УВ  с  температурой  кипения  выше

2000С практически нерастворимы  в  воде.  Их  токсичность  выражена  гораздо

слабее, чем у УВ с более низкомолекулярной структурой.

Содержание твердых метановых УВ (парафинов) в нефти - важная  характеристика

при изучении нефтяных разливов на почвах. Парафины  не  токсичны  для  живых

организмов и в условиях земной поверхности переходят  в  твердое  состояние,

лишая нефть подвижности.

Алканы ассимилируются многими микроорганизмами  (дрожжи,  грибы,  бактерии).

Легкие   нефтепродукты   типа   дизельного   топлива   при    первоначальной

концентрации в почве 0,5% за 1,5 месяца деградируют на 10-80%  от  исходного

количества в зависимости от содержания летучих УВ. Более  полная  деградация

происходит при рН 7,4 (64,3-90%), в кислой среде (рН 4,5)  деградируют  лишь

до 18,8% .

Твердый парафин очень трудно разрушается, с трудом  окисляется  на  воздухе.

Он надолго может “запечатать”  все  поры  почвенного  покрова,  лишив  почву

возможности  свободного  влагообмена  и  дыхания.  Это,  в  первую  очередь,

приводит к полной деградации биоценоза.

Циклические УВ

К ним в нефти относятся нафтеновые и ароматические УВ.

Нафтеновые УВ составляют от 35 до 60 %

О токсичности нафтенов сведений почти  не  имеется.  Вместе  с  тем  имеются

данные  о  нафтенах  как  о  стимулирующих  в-вах  при  действии  на   живой

организм.( лечебная нефть Нафталанского мест-я в  Азербайджане).Биологически

активным фактором этой нефти служат  полициклические  нафтеновые  структуры.

Основные продукты окисления нафтеновых структур УВ-кислоты и оксикислоты.

   К  ароматическим  УВ  (аренам)  относятся  как  собственно  ароматические

структуры - 6-ти  членные  кольца  из  радикалов  -СН-,  так  и  “гибридные”

структуры, состоящие из  ароматических  и  нафтеновых  колец.  Содержание  в

нефти ароматических УВ от 5 до 15 %, чаще всего от  20  до  40  %.  Основная

масса ароматических структур составляют моноядерные УВ -  гомологи  бензола.

Полициклические ароматические  УВ  (ПАУ)  с  двумя  и  более  ароматическими

кольцами содержатся в нефти от 1 до  4  %.  Среди  голоядерных  ПАУ  большое

внимание обычно  уделяется  3,4-бензпирену  как  наиболее  распространенному

представителю канцерогенных веществ.

Ароматические УВ -  наиболее  токсичные  компоненты  нефти.  В  концентрации

всего 1 % в воде они убивают все водные растения. Нефть содержащая от 30  до

40  %  ароматических  УВ  значительно   угнетает   рост   высших   растений.

Моноядерные УВ - бензол и его гомологи оказывают более  быстрое  токсическое

воздействие на организмы чем ПАУ  так  как  ПАУ  медленнее  проникают  через

мембраны клеток. Однако, в целом,  ПАУ  действуют  более  длительное  время,

являясь хроническими токсикантами.

Ароматические УВ трудно  поддаются  разрушению.  Экспериментально  показано,

что главным фактором деградации ПАУ в  окружающей  среде,  в  особенности  в

воде  и   воздухе,   является   фотолиз,   инициированный   ультрафиолетовым

излучением.В почве этот процесс может происходить только на ее  поверхности.Смолы и асфальтены

Смолы и асфальтены - это высокомолекулярные неуглеводородные  нефтепродукты.

Смолы - вязкие мазеподобные вещества, асфальтены - твердые, нерастворимые  в

низкомолекулярных УВ. По содержанию смол и асфальтенов нефти  подразделяются

на:

    . малосмолистые ( от 1 - 2 до 10 % смол и асфальтенов )

    . смолистые ( 10 - 20 % )

    . высокосмолистые ( 23 - 40 % )

Смолы и асфальтены содержат  основную  часть  микроэлементов  нефти,  в  том

числе почти все металлы. Среди нетоксичных и  малотоксичных  металлов  можно

выделить: Si, Fe, Al, Mn, Ca, Mg, P. Другие  микроэлементы: V, Ni,  Co,  Pb,

Cu, U,  As,  Hg,  Mo,  в  случае  повышенных  концентраций  могут  оказывать

токсическое воздействие на биоценоз.

Вредное  экологическое  влияние  смолисто  -  асфальтеновых  компонентов  на

почвенные  экосистемы  заключается  не  в  химической   токсичности,   а   в

значительном  изменении  водно  -  физических  свойств  почв.   Если   нефть

просачивается сверху, ее смолисто - асфальтеновые компоненты  сорбируются  в

основном в верхнем, гумусовом горизонте иногда прочно  цементируя  его.  При

этом уменьшается поровое пространство почв.

Смолисто - асфальтеновые компоненты гидрофобны. Обволакивая корни  растений,

они резко ухудшают поступление  к  ним  влаги  в  результате  чего  растения

погибают. Эти в- ва малодоступны  микроорганизмам,  процесс  их  метаболизма

идет  очень  медленно,  иногда  десятки  лет.  В  целом  при   окислительной

деградации нефти в  почвах,  независимо  от  того,  происходит  механическое

вымывание  загрязняющих  в  -  в  или  нет,  идет  накопление   смолисто   -

асфальтеновых в - в. Разрушение и вынос компонентов  УВ  фракций  происходят

гораздо быстрее.                        ЗАГРЯЗНЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТАМИ.Загрязнение нефтепродуктами  создает  новую  экологическую  обстановку,  что

приводит к глубокому изменению всех звеньев естественных биоценозов  или  их

полной  трансформации.  Общая  особенность  всех  нефтезагрязненных  почв  -

изменение  численности  и  ограничение  видового  разнообразия   педобионтов

(почвенной мезо- и микрофауны и микрофлоры). Типы  ответных  реакций  разных

групп педобионтов на загрязнение неоднозначны:

 Происходит массовая гибель почвенной мезофауны: через три дня после  аварии

большинство видов почвенных животных полностью исчезает  или  составляет  не

более 1% контроля. Наиболее токсичными для них  оказываются  легкие  фракции

нефти.

 Комплекс почвенных  микроорганизмов  после  кратковременного  ингибирования

отвечает на загрязнение нефтепродуктами  повышением  валовой  численности  и

усилением активности. Прежде всего  это  относится  к  углеводородокисляющим

бактериям, количество которых резко возрастает  относительно  незагрязненных

почв.  Развиваются  “специализированные  “  группы,  участвующие  на  разных

этапах в утилизации УВ.

 Максимум численности микроорганизмов соответствует  горизонтам  ферментации

и снижается в них по  профилю  почв  по  мере  уменьшения  концентраций  УВ.

Основной “ взрыв “  микробиологической  активности  падает  на  второй  этап

естественной деградации нефти.

  В  процессе  разложения   нефтепродуктов   в   почвах   общее   количество

микроорганизмов   приближается   к   фоновым   значениям,   но   численность

нефтеокисляющих  бактерий  еще  долгое  время  превышает  те  же  группы   в

незагрязненных почвах (южная тайга 10 - 20 лет).

 Изменение экологической обстановки приводит к подавлению  фотосинтезирующей

активности  растительных  организмов.  Прежде  всего  это   сказывается   на

развитии почвенных водорослей: от их частичного  угнетения  и  замены  одних

групп  другими  до  выпадения  отдельных  групп  или  полной   гибели   всей

альгофлоры. Особенно значительно ингибирует развитие водорослей сырая  нефть

и минеральные воды.

 Изменяются фотосинтезирующие функции высших растений, в  частности  злаков.

Эксперименты  показали,  что  в  условиях  южной 

coolreferat.com

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами — реферат

Сельское  и лесное хозяйство включает земледелие, скотоводство, осушение заболоченных территорий, орошение, обводнение земель, распашку целины, вырубку лесов и др. Разнообразное строительство также уменьшает количество пахотных земель — строительство крупных водохранилищ, каналов, плотин, ГЭС, промышленных комплексов, городов, железных дорог, населенных пунктов, коммуникаций. Горнотехнические мероприятия, такие, как разработка и эксплуатация минерального сырья, добыча полезных ископаемых, в том числе нефти и подземных вод, также изымают большие территории пахотных земель из природных и агроэкосистем. В результате разрушения природных экосистем происходит потеря почвы.

Самое разрушительное влияние на почву  оказывает эрозия, т. е. процесс захватывания частиц почвы и их выноса водой (водяная  эрозия) или ветром (ветровая эрозия). Вынос может быть медленным и слабым, когда почва медленно выдувается в ходе ветровой эрозии, и катастрофическим, когда водная эрозия образует глубокие овраги после сильного ливня (овражная эрозия). Растительный покров или естественный опал (опавшие листья) обеспечивают защиту земли от всех видов эрозии. Водная эрозия начинается с капельной эрозии — действия ударов дождевых капель; равномерное смывание почвы с поверхности называется плоскостной эрозией. Для удержания воды и биогенов в почве важнее всего гумус и глина, удаление которых за счет эрозии приводит к опустыниванию почвы.

За счет указанных действий произошло опустынивание 61% плодородных земель засушливых районов, в частности: в Южной Африке — 80%, Западной и Южной Азии — 82—83%, азиатской части бывшего СССР — 55% и т. д. Ежегодно превращается в пустыню 6 млн га природных почв.

Сведение  лесов. Лесной покров особенно эффективно предохраняет почву от эрозии и удерживает почвенную влагу, так как принимает  на себя удары дождевых капель и  позволяет впитываться в рыхлый, пахотный слой почвы, покрытый опалом. Кроме этого леса эффективно усваивают элементы питания, освобожденные при разложении детрита, т. е, рециркулируют их.

Следовательно, вырубка леса не только приводит к  эрозии почвы, но и обедняет ее биогенный  состав. Сведение лесов происходит по трем основным причинам: освоение новых территорий под сельскохозяйственные угодья, получение древесины для строительства и бумажной промышленности, использование в качестве топлива.

К потере почвы приводит и ее орошение —  искусственное снабжение водой  пахотных земель. Орошение приводит к  существенному увеличению сельскохозяйственной продукции в регионах, где осадков выпадает недостаточно, но часто приводит к засолению почвы (т. е. солености почвы, выходящей за пределы устойчивости растений), поскольку даже очень хорошая поливная вода содержит солей 500—600 мг/л. При испарении воды из почвы и транспирации через листья растений растворенные в воде соли остаются в почве. 30% орошаемых земель уже засолены. Засоление почвы приводит к ее опустыниванию (азиатская часть СССР засолена на 30%, в США — на 22%, в Китае — на 30%). Одной из причин падения богатейшей когда-то Римской империи было засоление и опустынивание ранее богатых пахотных земель.

Процессы  выветривания и почвообразования сильно зависят от климата и состава  материнской породы. Если скорость эрозии не будет превышать скорости формирования почвы, то потери почвы не произойдет. Однако в большинстве агроэкосистем этот баланс нарушен, поскольку скорость эрозии в 2—10 раз выше допустимой.

В настоящее  время эрозия почвы набирает силу, поскольку рост населения и экономические трудности заставляют людей вырубать леса, распахивать склоны гор и малопригодные засушливые территории, использовать методы интенсивного земледелия, которые ненадолго повышают урожай за счет дополнительной эрозии.

 

Методы  контроля в почвенном мониторинге.

Почвенный покров накапливает информацию о  происходящих процессах и изменениях, т. е. почва является своеобразным индикатором  не только сиюминутного состояния среды, но и отражает прошлые процессы. Поэтому почвенный (агроэкологический) мониторинг имеет более общий характер и открывает большие возможности для решения прогностических задач. Основными показателями, которые оцениваются в процессе агроэкологического мониторинга, являются следующие: кислотность, потеря гумуса, засоление, загрязнение нефтепродуктами.

Кислотность почв оценивается по значению водородного  показателя (рН) в водных вытяжках почвы. Значение рН измеряют с помощью рН-метра, иономера или потенциометра. Оптимальные  диапазоны рН для растений от 5,0 до 7,5. Если кислотность, — т. е. рН меньше 5, то прибегают к известкованию почв, при рН более 7,5-8 используют химические средства для снижения рН.

В настоящее  время контроль за содержанием гумуса входит в число первоочередных задач. Изменение количества органического  вещества в почве не только связано с изменением . почвенных свойств и их плодородия, но и отражает влияние внешних негативных процессов, вызывающих деградацию почв.

Содержание  гумуса определяют по окисляемости органического  вещества. К навеске почвы добавляют  окислитель (чаще всего хромлик) и кипятят. При этом органическое вещество, входящее в состав гумуса, окисляется до CO2 и Н2О. Количество израсходованного окислителя определяют либо титрометрическим методом, либо спектрофотометрическим. Зная количество окислителя, определяют количество органического вещества.

В последнее  время применяют анализаторы  углерода, в которых происходит сухое  сжигание органического вещества в  токе кислорода с последующим  определением выделившегося СО2.

Антропогенное засоление почв проявляется при  недостаточно научно обоснованном орошении, строительстве каналов и водохранилищ. Химически оно проявляется в увеличении содержания в почвах и почвенных растворах легкорастворимых солей — это NaCI, Na 2SО4, MgCI2, MgS04. Наиболее простой метод обнаружения засоления основан на измерении электрической проводимости. Применяют определение электрической проводимости почвенных суспензий, водных вытяжек, почвенных растворов и непосредственно почв. Этот процесс контролируется путём определения удельной электрической проводимости водных суспензий с помощью специальных солемеров. При контроле за загрязнением почв нефтепродуктами решаются обычно три основные задачи: определяются масштабы (площади) загрязнения, оценивается степень загрязнения, выявляется наличие токсичных и канцерогенных загрязнений.

Первые  две задачи решаются дистанционными методами, к которым относится  аэрокосмическое измерение спектральной отражательной способности почв. По изменению окраски или плотности  почернения на аэрофотоснимках можно  определить размеры загрязнённой территории, конфигурацию площади загрязнения, а по снижению коэффициента отражения оценить степень загрязнения. Степень загрязнённости почв можно определить по количеству содержащихся в почве углеводородов, которое определяется методами хроматографии. 

Биотехнология охраны земель.

Загрязненность  почв неорганическими ионами и нехватка полезных органических, избыток пестицидов и других вредных минеральных  добавок приводят к снижению урожайности  и качества сельскохозяйственных культур, а также эрозии и дефляции почвы. При этом традиционные удобрения и методы внесения их в почву являются весьма затратными. (По мнению специалистов США, на производство стакана молока необходимо расходовать в настоящее время стакан дизтоплива).

Вместе  с тем имеются безграничные, возобновляемые ресурсы удобрений, содержащие необходимые питательные элементы для сельхозкультур и близкие, а иногда и превышающие по качеству органические удобрения (например: осадки сточных вод станций аэрации). Широкому применению их в сельском хозяйстве препятствует бактериальная зараженность и содержание тяжелых металлов. Если первое препятствие (технически и организационно) в целом разрешимо, то второе — требует новых подходов, основанных на биотехнологических приемах.

В настоящее  время в России и за рубежом проводится большая работа по селекции и получению методами генетической инженерии микроорганизмов, способных при внесении их в почву вместе с осадками продуцировать полимеры, переводящие тяжелые металлы в неподвижные формы, и осуществляющие одновременно процесс азотфиксации (усвоение атмосферного азота).

Уже не одно десятилетие насчитывает опыт применения красного калифорнийского  червя для получения биологически ценного удобрения (биогумуса) из клетчаткосодержащих и широкого спектра органических отходов, а также для улучшения структуры почв, аэрирования. Прошедший через червя гумус обогащен всеми необходимыми аминокислотами, микроэлементами.

Одним из наиболее распространенных и стойких  загрязнений земель является нефть. Естественная микрофлора, адаптируясь, способна разрушить загрязнения такого типа. Смешение загрязненной нефтью почвы с измельченной сосновой корой ускоряет на порядок скорость разрушения нефти за счет способности микроорганизмов, существующих на поверхности коры, к росту сложных углеводородов, входящих в состав сосновой смолы, а также адсорбции нефтепродуктов корой. Такой биотехнологический прием получил название «микробное восстановление загрязненной нефтью почвы».

Не менее  перспективным и эффективным  является бактериальный препарат «Путидойл», промышленный выпуск которого освоен в г. Бердске Свердловской области. Препарат представляет собой лиофилизированную (высушенную при низких температурах под вакуумом) и дезинтегрированную клеточную массу бактерий рода Pseudo — топаз. Конкретные параметры и технология выращивания клеточной массы бактерий являются коммерческим секретом, ноу-хау авторов, но эффект огромный. Внесение путидойла на загрязненные места (территории) с нефтью и нефтепродуктами позволяет через 1-3 суток полностью разрушить загрязнения до конечных продуктов (воды и углекислоты) и восстановить естественные свойства почв.

Добыча  нефти и нефтепродуктов, их переработка  и транспортировка тяжело сказываются  на состоянии и плодородии почвенного покрова Земли. Общеизвестно, что хорошие почвы - это обильное плодородие. Но почвы на нашей планете играют и другую, менее известную, но не менее важную роль. В почвенном покрове Земли и ее гумусовой оболочке сосредоточена основная доля живого вещества суши и его биогенной энергии. Отсюда экологическая система “ почва - организмы “ оказывается одним из главнейших механизмов формирования всей биосферы, ее стабильности и продуктивности в целом.

Для примера, в 1986 году из недр нашей планеты было извлечено 615 млн. т нефти. Но при этом попутно в результате горных работ извлечены и сброшены в отвалы более 8 млрд. т различных горных пород. Если их рассыпать слоем в один метр, он покроет всю площадь, занимаемую ныне Аджарией. И это “результат” лишь одного года работы добывающей промышленности.

 Охватить  весь комплекс проблем, связанных  с загрязнением почвенных биоценозов, задача очень сложная и многообразная.  В почве, населенной мириадами  организмов, - от бактерий до млекопитающих,  включительно, - процессы обмена столь многообразны и сложны, что мы еще только подходим к их пониманию.

 В  связи с этим, представляется  очень актуальной и насущной  проблема загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами.

Таким образом, невозможно полностью исключить  вероятность новых аварий, разливов нефти и нефтепродуктов. В то же время нормативы контроля природопользования становятся с каждым годом все жестче, соответственно возрастают размеры штрафов. Только научно - исследовательские работы могут помочь в решении столь сложной и многоплановой задачи, как загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами.

  Для  того, чтобы рассматривать любую  экологическую проблему, необходимо  прежде всего знать “ участников  “ этой проблемы. В нашем случае  “ участниками “ этой проблемы  являются: нефть,нефтепродукты и почва. Давайте рассмотрим их повнимательнее с точки зрения их взаимодействия. 

Нефть - это жидкий природный раствор, состоящий из большого числа углеводородов (УВ) разнообразного строения и высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ. В нем растворено некоторое количество воды, солей, микроэлементов. Главные  элементы: С - 83-87%, Н - 12-14%, N, S, O - 1-2%, реже 3-6% за счет S. Десятые и сотые доли процента нефти составляют многочисленные микроэлементы.

В качестве эколого-геохимических характеристик  основного состава нефти приняты  содержание легкой фракции (начало кипения 2000С), метановых УВ (включая твердые парафины), циклических УВ, смол, асфальтенов и сернистых соединений.

Легкая  фракция нефти

Включает  низкомолекулярные метановые (алканы), нафтеновые (циклопарафиновые) и ароматические  УВ - наиболее подвижная часть нефти.

Большую часть легкой фракции составляют метановые УВ (алканы с С5-С11 - пентан, гексан ...). Метановые УВ, находясь в почвах, водной или воздушной средах, оказывают наркотическое и токсическое действие на живые организмы. Особенно быстро действуют нормальные алканы с короткой углеводородной цепью. Они лучше растворимы в воде, легко проникают в клетки организмов через мембраны, дезорганизуют цитоплазменные мембраны организма. Большинством микроорганизмов нормальные алканы, содержащие в цепочке менее 9 атомов С, не ассимилируются, хотя и могут быть окислены. Вследствие летучести и более высокой растворимости низкомолекулярных алканов их действие обычно не бывает долговременным. В соленой воде нормальные алканы с короткими цепями растворяются лучше и, следовательно, более ядовиты. Многие исследователи отмечают сильное токсическое действие легкой фракции на микробные сообщества и почвенных животных. Легкая фракция мигрирует по почвенному профилю и водоносным горизонтам, значительно расширяя ареал первичного загрязнения. С уменьшением содержания легкой фракции токсичность нефти снижается, но возрастает токсичность ароматических соединений, относительное содержание которых растет. Путем испарения из почвы удаляется от 20 до 40% легких фракций .

student.zoomru.ru

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами — реферат

Минеральные элементы питания  и способность  почвы их удерживать.

Чтобы растения (продуценты) могли нормально расти и развиваться, почва, как среда обитания, должна удовлетворять их потребности в минеральных элементах питания, воде и кислороде. Очень важное значение имеют кислотно- основные свойства почвы (рН почвы) и ее соленость.

Для питания растений необходимы такие минеральные вещества, как нитраты (NO3—ионы), фосфаты (РО 43-, Н2РО4, НРО 42- — ионы), соли калия (К+—ионы), кальция (Са2+—ионы). За исключением азота остальные биогены изначально входят в состав горных пород наряду с непитательными элементами (SiO2, Al2O3 и др.). Однако эти биогены недоступны растениям, пока они закреплены в структуре материнской породы. Чтобы ионы биогенов перешли в менее связанное состояние или в водный раствор, материнская порода должна быть разрушена. Материнская порода разрушается в процессе естественного выветривания. Выветривание включает все естественные физические процессы (замерзание, оттаивание, нагревание, охлаждение и т. д.), биологические факторы (давление корней растений, растущих в мелких трещинах), а также различные химические реакции.

Азот  поступает в почву при гниении  органических веществ в виде аммиака, который под действием нитрифицирующих  бактерий окисляется в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию  с находящимися в почве солями угольной кислоты, например карбонатом кальция, образует селитру:

СаСО3 + 2HNO3-> Ca(NO3)2+ СО2+ Н2О

Однако  некоторая часть органического  азота денитрофицирующими бактериями превращается в недоступную для, растений форму (свободный азот). К  процессам, возмещающим потерю азота, относятся:

1) атмосферные  электрические разряды, при которых  всегда образуется некоторое  количество оксидов азота с  последующим превращением в азотную  кислоту и селитру;

2) превращение  атмосферного азота в азотные  соединения клубеньковыми бактериями, входящими в состав корней некоторых растений (клубеньковые растения, например, бобовые культуры, клевер и многие другие растения).

Таким образом, в природе совершается  непрерывный круговорот азота, так  же, как и других биогенов. В агроэкосистемах этот круговорот нарушается, поскольку биогены удаляются вместе с собранным урожаем.

Когда ионы биогенов высвобождаются, они  становятся доступными растениям, но могут  также просачиваться через почвы (процесс выщелачивания).

Выщелачивание не только снижает плодородие почвы, но и загрязняет водоемы. Способность почвы связывать и удерживать ионы биогенов называется ионообменной емкостью почвы. Если ионообменная емкость почвы утрачена, то биогены выщелачиваются и плодородие почвы падает. Поэтому в агроэкосистемах необходимо постоянно пополнять биогены, внося их. в виде удобрений.

Неорганические  удобрения (или химические) представляют собой смесь минеральных биогенов. Органические удобрения — это  растительные остатки и отходы животных (навоз, торф), они увеличивают ионообменную емкость почвы и по мере разложения высвобождают биогены.

Помимо  ионообменной емкости почва должна обладать водоудерживающей способностью, поскольку растениям для функционирования необходима вода не только на фотосинтез (расход 1% воды), но и на возобновление потерянной через листья влаги — транспирацию (расходуется 99% воды). Из сказанного следует, что почва должна впитывать воду (инфильтрация) с поверхности, обладать водоудерживающей способностью и поверхностным покровом, препятствующим испарению влаги.

Для питания  растениям, а также микроорганизмам  почвы необходим кислород: в результате клеточного дыхания растения выделяют углекислый газ. Почва должна обеспечить диффузию кислорода из воздуха и  углекислого газа от корней в воздух, т. е. хорошо аэрироваться. Аэрацию почвы затрудняет уплотнение почвы и чрезмерное насыщение ее водой.

Почва не должна содержать много соли (т. е. быть засоленной), поскольку в  этом случае происходит обезвоживание  клеток ("обратный" осмос) и растения погибают.

Кислотность почвы должна быть близка к нейтральной (рН - 6—8).

Ионообменная  емкость почвы, ее инфильтрация, аэрация, водоудерживающая способность, а также  обрабатываемость почвы зависят  от ее гранулометрического состава .

Наилучшим гранулометрическим составом почвы считается суглинистый или пылевидный состав, обеспечивающий средние свойства почвы. Независимо от механического состава почвы гумус и создаваемая им почвенная структура обеспечивают необходимые условия для жизни растений. Со временем гумус разрушается (до 50% в год), утрачивается почвенная структура — происходит минерализация почвы. Поэтому необходим постоянный приток детрита в почву.

Гранулометрический  состав различных  типов почв и их свойства 

Тип почвы Диаметр частиц, мм Инфильтрация  воды Водоудерживающая способность Ионообменная  ёмкость Аэрация Обрабатываемость
Песок 2-0,05 хорошая Низкая Низкая Хорошая Хорошая
Пыль 0,05-0,002 Средняя Средняя Средняя Средняя Средняя
Глина 0,002 Слабая Высокая Высокая Плохая Плохая
Суглинок (40% песка, 40% пыли, 20% глины)   Средняя Средняя Средняя Средняя Средняя

Таблица 1 

В природных  экосистемах имеется взаимосвязь: почва обеспечивает растения биогенами, растения обеспечивают почву детритом, почвенную экосистему — пищей, защищают почву от эрозии, сокращают потерю воды от испарения и не препятствуют инфильтрации. Взаимосвязь между почвой и растительностью — динамическое равновесие, а не стационарное состояние (меньше гумуса —> меньше растений —> меньше детрита —> меньше гумуса и т. д.). 

Загрязнение почвы химическими веществами и его последствия.

Техногенная интенсификация производства способствует загрязнению и дегумификации, вторичному засолению, эрозии почвы.

К веществам, всегда имеющимся в почве, но концентрация которых может возрастать в результате деятельности человека, относятся металлы, пестициды. Из металлов в почве часто обнаруживают избыточные концентрации свинца, ртути, кадмия, меди и др.

Повышенное  содержание свинца может быть вызвано  атмосферной эмиссией (поглощение из атмосферы) за счет выхлопных газов автомобилей, в результате внесения компостных удобрений и почва становится мёртвой при содержании в ней 2-3 г свинца на 1 кг грунта (вокруг некоторых предприятий содержание свинца в почве достигает 10-15 г/кг). Мышьяк содержится во многих естественных почвах в концентрации 10 млн.-1, однако его концентрация может увеличиться в 50 раз за счет применения для протравы семян арсената свинца. Ртуть в обычных почвах содержится в количестве от 90 до 250 г/га; за счет протравливания она может ежегодно добавляться в количестве около 5 г/га; примерно такое же количество попадает в почву с дождем. Дополнительные загрязнения возможны при внесении в почву удобрений, компостов и с дождевой водой.

Для уничтожения  вредителей изобретены тысячи химикатов. Их называют пестицидами, а в зависимости от группы организмов, на которые они действуют, их делят на инсектициды (убивают насекомых), родентициды (уничтожают грызунов), фунгициды (уничтожают грибы). Однако ни один из этих химикатов не обладает абсолютной избирательностью в отношении организмов, против которых он разработан, и представляет угрозу также для других, организмов, в том числе и для людей. Экологически значительно целесообразнее для борьбы с сельскохозяйственными вредителями использовать природные или биологические методы. Существуют четыре основных категорий биологических методов борьбы с вредителями: а) с помощью естественных врагов; б) генетические методы; в) использование стерильных самцов; г) с помощью природных химических соединений

В почвах подзолистого типа с высоким содержанием железа при его взаимодействии с серой образуется сернистое железо, которое является сильным ядом. В результате в почве уничтожается микрофлора (водоросли, бактерии), что приводит к потере плодородия.

Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и чёрной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжёлыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами. Загрязнение почв нефтью в местах её добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз.

Таким образом, интенсивное развитие промышленного  производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение её качества. Сильное загрязнение почвы тяжёлыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводят к изменению состава микроэлементов и возникновению техногенных пустынь.

Изменение содержания микроэлементов в почве  немедленно сказывается на здоровье травоядных животных и человека, приводит к нарушению обмена веществ, вызывая  различные эндемические заболевания  местного характера.

Например, недостаток йода в почве ведет  к болезни щитовидной железы, недостаток кальция в питьевой воде и продуктах  питания — к поражению суставов, их деформации, задержке роста.

Загрязнение почвы пестицидами, ионами тяжелых  металлов приводит к загрязнению сельскохозяйственных культур и соответственно пищевых продуктов на их основе.

Так, если зерновые культуры выращивают с высоким  естественным содержанием селена, то сера в аминокислотах (цистеин, метионин) замещается селеном. Образовавшиеся "селеновые" аминокислоты могут привести к отравлению животных и человека. Недостаток молибдена в почве приводит к накоплению в растениях нитратов; в присутствии природных вторичных аминов начинается последовательность реакций, которые могут инициировать у теплокровных животных развитие раковых заболеваний.

В почве  всегда присутствуют канцерогенные (химические, физические, биологические) вещества, вызывающие опухолевые заболевания  у живых организмов, в т. ч. и  раковые. Основными источниками  регионального загрязнения почвы канцерогенными веществами являются выхлопы автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, продукты нефтепереработки.

Антропогенное вмешательство может влиять на повышение  концентрации природных веществ  или вносить новые, посторонние  для окружающей среды вещества, такие, как пестициды, ионы тяжелых металлов. Поэтому концентрация этих веществ (ксенобиотиков) должна определяться как в объектах окружающей среды (почве, воде, воздухе), так и в пищевых продуктах. Предельно допустимые нормы на присутствие остатков пестицидов в продуктах питания различны в разных странах и зависят от характера экономики (импорта- экспорта продовольствия), а также от привычной структуры питания населения. 

Потеря  почвы.

Для устойчивого  развития человеку необходимо осознать свое отрицательное воздействие на почву и принять меры по снижению этого воздействия.

Увеличение  численности человечества приводит к более интенсивному землепользованию. Характер деятельности человека весьма разнообразен, и условно можно  выделить следующие аспекты: а) сельское и лесное хозяйство; б) разнообразное строительство; в) горнотехнические мероприятия.

student.zoomru.ru

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами — реферат

 Оглавление                

Вступление. 

С каждым годом все больше внимания уделяется  проблемам, связанным с загрязнением окружающей среды. Наиболее остро данный вопрос стоит перед жителями крупных промышленных городов. Например, в России, как и в других развитых странах мира, наблюдается тенденция снижения продаж жилья в экологически неблагополучных районах городов и увеличение - в ближайшем пригороде и экологически чистых районах. Кроме того, Евразия стоит на первом месте в мире по запасам нефти и обладает разветвленной сетью предприятий для ее переработки и транспортировки, в связи с чем возникает проблема очистки почвы от нефтепродуктов. Наиболее экономически выгодным и безопасным методом является микробиологическая деградация.

На настоящее  время наиболее развитыми являются технологии очистки сточных вод, подразделяющиеся по принципу очистки - аэробные и анаэробные и по способу очистки - экстенсивные (поля орошения, поля фильтрации, биопруды и т.д.) и интенсивные (аэротенки, биофильтры и т.д.). В основе интенсивных способов лежит использование активного ила для удаления примесей из воды, основанного на уникальной способности микроорганизмов утилизировать не только те субстраты, которые для них оптимальны, но и огромное количество других веществ, созданных человеком искусственно и поэтому отсутствовавших ранее в природе.

Штаммы  микроорганизмов, способные к биодеградации  нефтепродуктов, известны достаточно давно (это, прежде всего представители родов Bacillus, Bacterium и Pseudomonas) и их число с каждым годом увеличивается.

В настоящее  время проблема взаимодействия человеческого  общества с природой приобрела особую остроту. Становится бесспорным, что  решение проблемы сохранения качества жизни человека немыслимо без определенного осмысления современных экологических проблем: сохранение эволюции живого, наследственных субстанций (генофонда флоры и фауны), сохранение чистоты и продуктивности природных сред (атмосферы, гидросферы, почв, лесов и т. д.), экологическое нормирование антропогенного пресса на природные экосистемы в пределах их буферной емкости, сохранение озонового слоя, трофических цепей в природе, биокруговорота веществ и другие.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании  органического вещества, различных  химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.

Именно  поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.             

Почвенная экосистема.

Важным  этапом в развитии биосферы явилось  возникновение такой ее части, как  почвенный покров. С образованием достаточно развитого почвенного покрова биосфера - становится целостной завершенной системой, все части которой тесно взаимосвязаны и зависят друг от друга.

Значение  почвы.

Почвенный покров является важнейшим природным  образованием. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. км2 или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 15 млн. км2 (10% суши), сенокосы и пастбища— 37,4 млн. км2 (25% суши). Общая пахотнопригодность земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км2.

Представления о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились лишь в конце XIX в., благодаря В. В. Докучаеву, — основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования. 

Структура почвы.

Почва — это особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Почва — это та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы: вода, воздух, живые организмы. Почву можно определить как продукт выветривания, реорганизации и формирования верхних слоев земной коры под влиянием живых организмов, атмосферы и обменных процессов. Почва состоит из нескольких горизонтов (слоев с одинаковыми признаками), возникающих в результате сложного взаимодействия материнских горных пород, климата, растительных и животных организмов (особенно бактерий), рельефа местности. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почв к нижним.

Горизонт A l — темно-окрашенный, содержащий гумус, обогащен минеральными веществами и имеет для биогенных процессов наибольшее значение.

Горизонт  А 2 — элювиальный слой, имеет  обычно пепельный, светло-серый или  желтовато-серый цвет.

Горизонт  В — элювиальный слой, обычно плотный, бурый или коричневой окраски, обогащенный коллоидно-дисперсными минералами.

Горизонт  С — измененная почвообразующими процессами материнская порода.

Горизонт  В — исходная порода.

Поверхностный горизонт состоит из остатков растительности, составляющих основу гумуса, избыток или недостаток которого определяет плодородие почвы.

Гумус — органическое вещество, наиболее устойчивое к разложению и поэтому  сохраняющееся после того, как  основной процесс разложения уже  завершен. Постепенно гумус также  минерализуется до неорганического вещества. Перемешивание гумуса с почвой придает ей структуру. Обогащенный гумусом слой называется пахотным, а нижележащий слой — подпахотным. Основные функции гумуса' сводятся к серии сложных обменных процессов, в которых участвуют не только азот, кислород, углерод и вода, но и различные минеральные соли, присутствующие в почве. Под гумусовым горизонтом располагается подпочвенный слой, соответствующий выщелоченной части почвы, и горизонт, отвечающий материнской породе.

Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В твердой фазе преобладают минеральные образования и различные органические вещества, в том числе гумус, или перегной, а также почвенные коллоиды, имеющие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение. Жидкую фазу почвы, или почвенный раствор, составляет вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями, а также газами. Газовую фазу почвы составляет "почвенный воздух", включающий газы, заполняющие свободные от воды поры.

Важным компонентом почвы, способствующим изменению ее физико-химических свойств, является ее биомасса, включающая кроме микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы, одноклеточные) еще и червей и членистоногих.

Образование почв происходит на Земле с момента  возникновения жизни и зависит от многих факторов:

Субстрат, на котором образуются почвы. От характера  материнских пород зависят физические свойства почв (пористость, водоудерживающая способность, рыхлость и т. д.). Они  определяют водный и тепловой режим, интенсивность перемешивания веществ, минералогический и химический составы, первоначальное содержание элементов питания, тип почвы.

Растительность  — зеленые растения (основные создатели  первичных органических веществ). Поглощая из атмосферы углекислоту, из почвы воду и минеральные вещества, используя энергию света, они создают органические соединения, пригодные для питания животных.

С помощью  животных, бактерий, физических и химических воздействий органическое вещество разлагается, превращаясь в почвенный  гумус. Зольные вещества наполняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал создает благоприятные условия для действия почвенной фауны и микроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влажность).

Животные  организмы, выполняющие функцию преобразования органического вещества в почву. Сапрофаги (земляные черви и Др.), питающиеся мертвыми органическими веществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого горизонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и травоядные животные.

Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные водоросли, вирусы) разлагающие сложные органические и минеральные вещества на более  простые, которые в дальнейшем могут  использоваться самими микроорганизмами и высшими растениями.

Одни  группы микроорганизмов участвуют  в превращениях углеводов и жиров, другие — азотистых соединений. Бактерии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный  азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают участие в разрушении токсических продуктов обмена высших растений, животных и самих микроорганизмов в синтезе витаминов, необходимых для растений и почвенных животных.

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит на биологический  и физико-химические почвенные процессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности  тепло и влагу.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее  время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования — рельефы, микроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация.

Основное  свойство почвы — плодородие. Оно  связано с качеством почв. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы:

Аридизация  суши — комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и  вызванное этим сокращение биологической  продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия  почв, разрушение почв под действием  ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия — смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1-2°. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая  эрозия характеризуется выносом  ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Техническая эрозия связана с разрушением  почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель засолено, потеряны миллионы ранее плодородных земель. Особое место среди почв занимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается.

Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное обращение  с землей сегодня стало самой  актуальной проблемой.

Из сказанного следует, что почва включает минеральные  частицы, детрит, множество живых  организмов, т. е. почва — это сложная экосистема, обеспечивающая рост растений. Почвы — это медленно возобновляемый ресурс.

Процессы  почвообразования протекают очень  медленно, со скоростью от 0,5 до 2 см за 100 лет. Мощность почвы невелика: от 30 см в тундре до 160 см — в западных черноземах. Одна из особенностей почвы — естественное плодородие — формируется очень длительное время, а уничтожение плодородия происходит всего за 5—10 лет. Из сказанного следует, что почва менее подвижна по сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее  время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении  их плодородия. 

student.zoomru.ru