авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Комплексирование методов оценки загрязнения подземных вод нефтепродуктами

-- [ Страница 1 ] --

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ИНСТИТУТ СЕЙСМОЛОГИИ им.Г.А.МАВЛЯНОВА

На правах рукописи

УДК 556.388(575.11+575.13)

МИНГБОЕВ КОДИРЖОН РУЗИМОВИЧ

КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НЕФТЕПРОДУКТАМИ

04.00.06 – Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Ташкент – 2012

Работа выполнена в Государственном предприятии «Институт гидрогеологии и инженерной геологии» имени О.К.Ланге (ГИДРОИНГЕО)

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук Абдуллаев Шавкат Хадияевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Хабибуллаев Иброхим
кандидат геолого-минералогических наук Ибрагимова Татьяна Людвиговна
Ведущая организация: Национальный Университет Узбекистана

Защита состоится «___» «___________» 2012 г. в ______ часов на заседании Специализированного совета Д 015.07.01 при Институте сейсмологии им. Г.А.Мавлянова АН РУз по адресу: 100128, Ташкент, ул. Зульфияхоним, 3.,

Тел.: (99871) 241-51-71, факс (99871) 241-75-31,

e-mail: hamidov_l@mail.ru;

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института сейсмологии им.Г.А.Мавлянова.

Автореферат разослан «_____» _______________ 2012 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета

докт. физ.-мат. наук Хамидов Л.А.

Общая характеристика ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность работы. Углеводородное загрязнение геологической среды является одним из самых серьезных экологических бедствий. Количество случаев углеводородного загрязнения подземных вод с конца прошлого столетия значительно возросло. В последнее время эта проблема стала актуальной во всех странах Мира. Вследствие локальных или линейных утечек из подземных и наземных нефтехранилищ, складов нефтеперерабатывающих заводов, баз, автозаправочных станций, автопарков и т. д. в подземную гидросферу попадают тысячи кубометров нефтяных углеводородов. Это приводит к образованию ореолов нефтяного загрязнения в зоне аэрации и загрязнению подземных вод. Нефть и нефтепродукты губят флору, фауну и наносят вред здоровью человека, отравляя подземную гидросферу. Загрязнение, особенно из подземных нефтяных емкостей происходит незаметно. Нефть не разливается по поверхности земли, а просачивается в зону аэрации, достигает грунтовых вод и распространяется по территории. Проходит время, прежде чем углеводородное загрязнение от промышленных объектов становится неоспоримым фактом, и начинают предприниматься меры по его ликвидации.

В пределах речных долин и конусов выноса рек создаются естественные месторождения вод высокого качества. Хотя подземные воды защищены лучше, чем поверхностные, но и они подвержены загрязнению. Например, загрязнение нефтепродуктами подземных вод конусов выноса рек Бешалышсай в Ферганской и Дукентсай в Ташкентской областях. В связи с увеличением масштабов загрязнения в последние годы исследования нефтяного загрязнения подземных вод являются одним из актуальных направлений геоэкологии и гидрогеологии.



Инженерные мероприятия по локализации ореолов, ликвидации очагов загрязнения и его раннему предупреждению надежны только при комплексном изучении оптимальными методами. Среди них большую роль играют мобильные и площадные гидрогеофизические и газохимические методы, менее затратные, и в комплексе с геолого-гидрогеологическими дающие нужный эффект. Этим обосновывается постановка специальных гидрогеофизических и газохимических исследований для оценки степени загрязнения подземных вод нефтепродуктами.

Степень изученности проблемы. Факты формирования и распространения нефтяного загрязнения в геологической среде известны. Однако недостаточно изучен механизм его площадного распространения и накопления нефтепродуктов на поверхности грунтовых вод, в связи с этим при тщательном изучении нефтяного загрязнения необходимо применять оптимальный комплекс методов, которые детально рассматриваются в данной диссертационной работе.

Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР. Тема диссертации связана с научно-исследовательскими госбюджетными работами в ГП «Институт ГИДРОИНГЕО»: «Изучить особенности просачивания нефтепродуктов через лессовые и галечниковые породы зоны аэрации в полевых условиях» (№ 04-116/10), «Разработка методических рекомендаций по изучению загрязнения подземных вод нефтепродуктами» (№ 06-107/95), а также хоздоговорными с Ферганским нефтеперерабатывающим заводом и Ангренской нефтебазой. Диссертант в реализации данных работ был исполнителем и ответственным исполнителем.

Цель исследования: разработка оптимального комплекса гидрогеофизических и газохимических методов для оценки степени загрязнения подземных вод нефтепродуктами в гравийно-галечниковых отложениях.

Задачи исследования:

  1. Исследование характера изменений гидрогеофизических и газохимических показателей на участках нефтяного загрязнения геологической среды (в зоне аэрации и подземных водах).
  2. Разработка методики комплексирования гидрогеофизических и газохимических исследований для оценки нефтяного загрязнения подземных вод в гравийно-галечниковых отложениях.
  3. Изучение взаимосвязи гидрогеофизических и газохимических показателей со степенью загрязнения геологической среды нефтепродуктами.

Объект и предмет исследования. Объектом исследований является подземные (грунтовые) воды конуса выноса рек Бешалышсай в Ферганской области и Дукентсай в Ташкентской. Для опытных исследований выбран Янгибазарский полигон в Ташкентской области. Предметом исследований является загрязненная геологическая среда (зона аэрации и подземные воды) различными формами нефтепродуктов.

Методы исследований. Поставленные задачи решены комплексным методом, включающим научный анализ разрозненного фактического материала полевых исследований, проведенных в различных геолого-гидрогеологических условиях, а также методами вертикального электрического зондирования, вертикального электрического профилирования (геофизическая гирлянда), вызванной поляризации, газохимической съемки на характерных ключевых участках, интерпретацией данных и их комплексной обработки для оценки нефтяного загрязнения.

Гипотеза исследований. В геологической среде нефтепродукты активизируют процесс окисления, который приводит к изменению ее физико-химических свойств.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. На конусах выноса развитие нефтяного загрязнения характеризуется следующими особенностями и изменением эффективных показателей:
  • существенным понижением удельных электрических сопротивлений (к), причем в зоне аэрации к уменьшается в 27 раз, а в водонасыщенной – 26 раз (именно в зонах окисления нефтепродуктов);
  • увеличением показателя поляризуемости (к) в 26 раз при наличии плавающих форм нефтепродуктов в зоне колебания уровня грунтовых вод (в зонах окисления нефтепродуктов);
  • повышением в зоне аэрации концентраций метана CH4, диоксида углерода CO2, суммы тяжелых углеводородов CnHm и снижением концентрации кислорода О2, причем CO2 увеличивается в 6-7 раз, CH4, CnHm – 1000, а О2 уменьшается в 2 раза;
  • максимальным увеличением содержания нефтепродуктов в загрязненных местах подземных вод (в 100-200 раз выше фоновых значений).
  1. Разработка методики комплексирования гидрогеофизических и газохимических исследований для установления участков нефтяного загрязнения и определения его границ.
  2. Оценка степени загрязнения подземных вод нефтепродуктами при интенсивной миграции на территориях, прилегающих к Ферганскому нефтеперерабатывающему заводу и Ангренской нефтебазе.

Научная новизна.

      1. На основе анализа гидрогеофизических, геохимических и гидрогеологических материалов составлены физико-геологические модели нефтяного загрязнения в гравийно-галечниковых отложениях.
      2. Выявлены критерии гидрогеофизических и газохимических показателей, характеризующих развитие нефтяного загрязнения по площади и глубине.
      3. Предложены способы применения эффективных показателей, характеризующих наличие плавающего слоя нефтепродуктов на поверхности УГВ и его мощность.
      4. Разработан оптимальный комплекс гидрогеофизических и газохимических методов оценки степени нефтяного загрязнения подземных вод.

Научная и практическая значимость результатов исследования. Разработанный оптимальный комплекс методов дает возможность оценить степень загрязнения подземных вод нефтепродуктами по площади, оконтурить ореолы загрязнения, определить их мощность, глубину распространения и основные пути миграции. Результаты исследований позволяют, во-первых, выявить процесс нефтяного загрязнения подземных вод на ранних стадиях, во-вторых, обосновать и выбрать эффективную технологию инженерных мероприятий по локализации ореолов и ликвидации очагов нефтяного загрязнения.

Реализация результатов. Основные результаты исследований внедрены в ГП «Институт ГИДРОИНГЕО» при изучении экологической обстановки в подземных водах конусов выноса рек Бешалышсай и Дукентсай. Результаты исследований могут быть использованы для обнаружения и локализации ореолов и очагов нефтяного загрязнения в районах нефтяных объектов на ранней стадии.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались на 4-ой Международной научно-практической конференции «Инженерная и рудная геофизика - 2008» (Геленджик, Россия, 2008), на Республиканской молодежной конференции «Инновационные идеи молодых ученых-геологов и специалистов в развитии минерально-сырьевой базы Республики Узбекистан» (Ташкент, 2010), на ученом совете ГП “Институт ГИДРОИНГЕО” (Ташкент, 2011), Объединенном научном семинаре Института сейсмологии АН РУз (Ташкент, 2011).

Опубликованность результатов. Основные положения диссертационной работы освещены в девяти статьях и тезисах докладов, опубликованных в республиканских и международных журналах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и изложена на 131 странице, включая 3 таблицы, 32 рисунка и список использованной литературы из 75 наименований.

Основной информационной базой явились результаты исследований, проведенных на опытном участке, нефтебазе и нефтеперерабатывающем заводе за последние годы, в которых автор непосредственно участвовал.

Диссертационная работа выполнена под руководством канд. г.-м. наук, заведующего лабораторией гидрогеофизики ГП «Институт ГИДРОИНГЕО» Ш.Х.Абдуллаева, которому автор выражает глубокую благодарность. Автор благодарен и.о. директора ГП «Институт ГИДРОИНГЕО» канд г.-м. наук Б.Д.Абдуллаеву за поддержку и полезные советы. Автор выражает свою признательность канд. г.-м. наук Д.В.Захидовой, канд. г.-м. наук Б.И.Грибанову, канд. г.-м. наук Р.К.Умурзакову, канд. г.-м. наук В.В.Сергееву, канд. физ.-мат. наук Д.Х.Расулову, Р.А.Турсунметову, канд. г.-м. наук С.А.Бакиеву, канд. г.-м. наук С.О.Арипову, канд. г.-м. наук П.П.Нагевичу, а также сотрудникам лаборатории гидрогеофизики за многолетнее сотрудничество и консультации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновываются актуальность работы и необходимость исследований по изучению нефтяного загрязнения подземных вод, определяются их цели и задачи, сформулированы защищаемые положения, научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе приведены обзор, обобщение, систематизация и анализ опубликованной и фондовой литературы представляющих итоги многолетних исследований нефтяного загрязнения геологической среды. Наиболее обширный материал по загрязнению подземных вод нефтепродуктами представлен в работах: В.Пеликана, T.R.Harper, H.Schmidt, O.Heimann, Л.Зилиокса, В.М.Гольдберга, Ж.Фрида, С.Газды, Я.Шовма, D.L.Mackay, М.М.Махкамова, В.М.Лукьянчикова, Н.И.Еникеева, В.В.Сергеева, Б.Д.Абдуллаева, О.Слинко, В.А.Мироненко, Ш.Х.Абдуллаева, Н.С.Огнянника и многих других исследователей. Общие закономерности распределения нефтепродуктов в зоне аэрации и водонасыщенной зоне в результате их поступления с поверхности земли описаны в работах В.М.Гольдберга и Т.Б.Жузе.





Степень загрязнения почвы нефтепродуктами можно выявить по результатам термогазохроматографических исследований. Этот метод, разработанный сотрудниками Института геологии и разведки нефтяных и газовых месторождений ИГИРНИГМ С.Рамазановым, Р.Усмановым и др., позволяет более глубоко исследовать низкомолекулярные углеводороды (метан-гексан).

Для уточнения контура ореолов загрязнения подземных вод нефтепродуктами В.М.Лукьянчиковым рекомендуется применение газохроматографических методов, T.R.Harper – бурение наблюдательных скважин, Н.И.Еникеевым, В.В.Сергеевым – гидрохимические съемки, С.В.Шакуро, В.А.Шевниным, О.Дельгадо, А.А.Рыжовым, И.Н. Модиным, М.Г.Пустозеровым, Gamal Zida, Abdel Aal, W.Lippok – геофизические методы и Ж.Х.Джумановым – математическое моделирование процесса накопления нефтепродуктов. Применение комплекса методов, включающего газовую и почвенно-грунтовую съемку, рекомендовали В.М.Гольдберг, В.В.Сергеев, Б.Д.Абдуллаев, Н.И.Еникеев, Ю.И.Тарасов и отмечали, что комплексный подход к изучению нефтяного загрязнения требует и комплексной интерпретации результатов исследований.

Описывается также состояние изученности нефтяного загрязнения геофизическими методами. Их применение рассмотрено в работах И.Н.Модина, William A.Sauck, С.В.Шакуро, В.А.Шевнина, М.Г.Пустозерова, А.А.Рыжова, А.Д.Судоплатова, Т.В.Селиванова, К.Р.Умурзакова, Р.К.Умурзакова, Ш.Х.Абдуллаева, Д.Х.Расулова, Р.А.Турсунметова и др., которые исследовали применение геофизических методов для решения проблемы нефтяного загрязнения в разных геологических условиях.

Перед геофизическими исследованиями, в основном, ставятся следующие задачи: картирование линзы загрязнения и оценка ее мощности; изучение динамики движения линзы и миграции нефтепродуктов. В связи с изменением геоэлектрических свойств среды основными электроразведочными методами являются следующие: методы естественного поля и вызванной поляризации, основанные на изменении естественного электромагнитного поля и поляризуемости; методы сопротивлений, включая электропрофилирование, вертикальное электрическое зондирование, круговое вертикальное электрическое зондирование и радиоволновое профилирование, радиолокационное зондирование, базирующиеся на изменении параметров сопротивлений и поляризуемости соответственно; термометрия и инфракрасная съемка, предназначенные для расчленения пород по различию их температур.

Необходимо отметить, что только один какой-либо геофизический метод не способен решить поставленную задачу польностью. Это предопределяет необходимость формирования комплекса методов. Имея подобный комплекс, можно с достаточной уверенностью выявить нефтяное загрязнение геологической среды.

Описывается состояние изученности выбранных объектов исследований. Ферганский нефтеперерабатывающий завод построен в начале 60-х годов на северной оконечности Киргулийских адыров. Впервые загрязнение грунтовых вод этой территории обнаружено в 1976 г., были проведены исследования по локализации очагов загрязнения М.М.Махкамовым, Д.К.Каюмовым, Ю.И.Тарасовым, Б.К.Слепцовым, В.Г.Самойленко, Н.И.Еникеевым, Р.К.Умурзаковым, В.В.Сергеевым, Б.Д.Абдуллаевым, Ш.Х.Абдуллаевым, Д.Х.Расуловым и др. Но и сегодня проблема остается актуальной.

Ангренская нефтебаза построена в начале 2002 г. на территории конуса выноса р.Дукентсай. За небольшой период ее эксплуатации на поверхности грунтовых вод сформировался ореол загрязнения. Причины его возникновения исследованы сотрудниками ГП «Институт ГИДРОИНГЕО» Б.Д.Абдуллаевым, Ш.Х.Абдуллаевым, М.Жураевым и в т.ч. авторам данной работы.

В результате исследований выявлено, что на поверхности грунтовых вод этих объектов образовались ореолы нефтепродуктов, а в грунтах зоны аэрации сорбировалось огромное количество различных фракций углеводородов (от газообразных до тяжелых), таким образом, происходило постоянное загрязнение подземных вод. Экологическая обстановка требует решения проблемы более детально, комплексом методов.

Во второй главе рассмотрены выбор эффективных показателей и физико-геологические модели нефтяного загрязнения в гравийно-галечниковых отложениях на территории источника и за его пределами.

С целью изучения характера изменений гидрогеофизических показателей при различных типах нефтезагрязнителей (нефть, солярка, бензин) в гравийно-галечниковых отложениях нами проведены эксперименты с натурным моделированием на опытном полигоне Янгибазар, который расположен на территории Магнитно-ионосферной обсерватории при Институте сейсмологии АН РУз. Породы, слагающие участок, представлены лёссовидными суглинками. Мощность зоны аэрации 1722 м. Уровень грунтовых вод расположен на глубине 21 м. Режим грунтовых вод относится к ирригационно-гидрогеологическому типу. Для проведения опытов пройдены шурфы сечением 2х2 м и глубиной 4 м, заполненные гравийно-галечниковыми отложениями.

Измерения проводились методом вертикального электрического профилирования по способу Веннера. Для выявления изменений сопротивления использовали коэффициент вариации, который определяется по формуле Кв = кt/кф, где кt – кажущееся сопротивление, измеренное в момент времени t, кф – кажущееся сопротивление, измеренное перед проведением опыта. Результаты опытов с нефтью показали, что сначала коэффициенты вариаций увеличиваются на 1,1, а затем снижают в течение 72 сут на 0,5, что равняется 50% от фонового удельного сопротивления. Причем значительное падение сопротивлений наблюдалось в интервале глубины 0,5-2 м (рис. 1).

1 цикл – через 30 мин; 2 цикл – через 7 сут;

3 цикл – через 35 сут; 4 цикл – через 72 сут.

Рис. 1. График коэффициента вариаций сопротивлений по глубине

в процессе налива нефти на полигоне Янгибазар

В опытах с наливом бензина наблюдалось монотонное падение коэффициента вариаций до 0,3 (к уменьшается на 30%), а с наливом солярки – резкое снижение до 0,4 (к уменьшается на 40%). Рассмотрены также изменение интенсивности поглощения нейтронов, коэффициент анизотропии.

Измерение всех показателей требует определенных условий и бурения нескольких скважин для определения площадного распространения нефтепродуктов на поверхности грунтовых вод. Возникает необходимость выбора самых подходящих показателей и составления физико-геологических моделей геологической среды при наличии нефтяного загрязнения.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.