Методика оценки поражения почвенных систем химически опасными воздействиями при возникновении и развитии чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазового комплекса

ВВЕДЕНИЕ 7
Глава 1. Нефть, как объект исследования при мониторинге загрязнений природных сред 12
1.1. Состав нефтяных загрязнений и их деградация в почве 12
1.2. Современная методическая база в области исследования нефти и ее компонентов, распределенных в природных средах. 25
Глава 2. Создание аналитической схемы определения компонентов нефти после предварительного разделения на фракции 36
2.1. Выбор способа последовательного разделения нефти на фракции с помощью колоночной хроматографии 36
2.2. Изучение разделенных методом колоночной хроматографии фракций нефти 41
2.3. Компьютерная обработка полученных результатов 50
Глава 3. Разработка аналитического комплекса исследования нефтяных загрязнений в природных средах 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность работы. В настоящее время совершенствование и развитие систем мониторинга, прогнозирования возникновения и распространения нефтяных загрязнений в природных средах остается довольно актуальной задачей для различных структур и ведомств, в поле деятельности, которых входит выполнения этих функций. Во-первых, связано это с тем, что Россия по-прежнему остается одной из первых энергетических держав обеспечивающая нефтехимической продукцией большинство стран, при этом остро стоит проблема постоянного мониторинга территории, на которых расположены объекты нефтегазового комплекса, на предмет загрязнения нефтью и нефтепродуктами, применяемые при этом различные методики требуют постоянного совершенствования. Во-вторых, это может быть связанно и с тем, что нефть и ее компоненты могут выступать в роли объектов криминального характера, например, при сбросе отходов в окружающую среду, или при несанкционированной врезке в нефтепровод, при этом перед исследователями встают задачи диагностического или идентификационного характера. В-третьих, необходимо отметить рост спроса на товары нефтехимии, что влияет на постоянно изменяющиеся способы переработки нефти, в следствии чего происходит изменения в компонентном составе нефтяных загрязнений, которые по-разному аккумулируются и перераспределяются в природных объектах.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1. Состав нефтяных загрязнений и их деградация в почве

Нефть была и будет пока одним из главных полезных ископаемых, которая определяет энергетический потенциал и экономическую стабильность страны, в которой она добывается.
С точки зрения нефтехимии сырая нефть является сложной смесью жидких углеводородов с процентным содержанием от 80 до 90% с примесью других органических соединений, таких как нафтеновые кислоты, асфальтены, смолы, меркаптаны и другие, а также воды до 10%, растворенных газов до 4%, минеральных солей и микроэлементов. По некоторым исследованиям было выявлено, что в типичной нефти содержится в среднем содержание до 57% алифатических углеводородов, 29% ароматических соединений и 14% асфальтенов и других соединений (рисунок 1).


Рисунок 1 - Элементный состав нефти.

Нефть легче воды и не растворяется в ней, а также в ней содержится смесь различных углеводородов, поэтому нету определенной температуры кипения у нефти. Цвет нефти колеблется от светло-коричневой до темно-бурой, иногда бывает почти черной или бесцветной. Одной из важнейшей характеристикой нефти является – плотность. Содержание тяжелых углеводородов влияет на плотность нефти. Для выражения используется, выраженная единица Американского института нефти – API, измеряемая в градусах, а также относительная плотность нефти, которая в свою очередь выражается в г/см3. По свойствам плотности она может быть легкой, средней, тяжелой и очень тяжелой (таблица 1). Поэтому соотношение добычи нефти зависит от ее типа рисунок 2.

Таблица 1 – Плотность нефти
Нефть Плотность API, APIо Относительная плотность, г/см3
Легкая 36 – 45,4 0,800 – 0,839
Средняя 29,5 – 36 0,840 – 0,879
Тяжелая 22,3 – 29,3 0,880 – 0,920
Очень тяжелая Менее 22,3 0,880 – 0,920
Относительная плотность = масса соединения / масса воды.
API = (141, 5 / относительная плотность) – 131, 5.


Рисунок 2 - Соотношение добываемой нефти разных типов (%)
Теплота сгорания соединений нефти, большая часть которая – это комбинация атомов углерода и водорода. Еще одним важнейшим физическим свойством нефти является температура кипения, которая различна из-за того, что различные углеводородные соединения нефти характеризуются собственной температурой кипения. Фракциями называется соединения, выкипающие в заданном промежутке температуры, а температура начала и конца кипения называется границами кипения фракции. Названия фракций присвоены в зависимости их дальнейшего использования (таблица 2).

Таблица 2 - Температура кипения фракций нефти
Фракция Температура кипения, оС
Мазут Выше 430
Газойль 230 – 430
Керосин 160 – 230
Нафта 105 – 160
Бензин 32 – 105
Углеводородные газы Менее 32

Нефть является сложной многокомпонентной смесью, в разных образцах нефти может содержаться более 450 отдельных соединений, основными из которых являются углеводороды, которые составляют 90-95 % массы нефти. Число атомов углерода в углеводородах нефти колеблется от 1 до 60. В целом химический состав нефти зависит от района добычи, ее элементный состав характеризуется содержанием следующих основных элементов: углерод от 84 до 85 %; водород от 12 до 14 %; кислород от 0,14 до 0,3 %; азот от 0,02 до 1,7 %; сера от 0,01 до 5,5 %.
Содержание серы является одной из важных характеристик нефти по данному признаку признакам выделяют нефтим малосернистые (до 0,5 об. % серы), сернистые (0,51 - 2,0 об. % серы) и высокосернистые (более 2,0 об. % серы).
Еще одной важной характеристикой нефти является содержание парафинов, но данному параметру нефти делятся на малопарафинистые (содержат не более 1,5 об. % парафина), парафинистые (содержат от 1,51 до 6 об. % парафина) и высокопарафинистые (содержат более 6 об. % парафина).
В состав нефти входят разные группы углеводородов, определяющих ее свойствав том числе опасность для окружающей среды.
Алканы, как n-алканы так и изоалканы содержаться в нефти в количестве от 15 до 55 % масс. Они практически нерастворимы в воде, n-алканы с числом атомов в молекуле выше 12 находятся в воде при температуре 20-25°С в форме агрегатов из нескольких молекул.
Низшие нефтяные углеводороды до бутана - газообразные, они растворены в нефти. Углеводороды с числом атомов углерода от 5 до 17 - жидкости с характерным "бензиновым" запахом; высшие углеводороды (n > 17) - твердые вещества.
Содержание твердых метановых углеводородов (парафина) в нефти варьирует от незначительных количеств до 15-20 %. Как же говорилось содержание парафинов - важная характеристика нефти, которая особенно важна при изучении нефтяных разливов на почвах. Твердый парафин не токсичен для живых организмов, попадая в почву он застывает, переходя в твердое состояние, что лишает нефть подвижности вследствие высоких температур застывания (+18 °С и выше) и растворимости в нефти (при +40 °С). Твердый парафин трудно окисляется на воздухе, практически не разрушается микроорганизмами, при попадании в почву существенно препятствует свободному влаго- и воздухообмену, закупоривая поры, что приводит к полной деградации биоценоза.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Хаустов, А.П. Охрана окружающей среды при добыче нефти / А.П. Хаустов, М.М. Редина. – М.: Дело, 2006. – 552 с.
2. Майстренко, В.Н. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей / В.Н. Майстренко, Н.А. Клюев. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. – 323 с.
3. Карпачевский, Л.О. Экологическое почвоведение / Л.О. Карпачевский. – М.: ГЕОС, 2005. – 336 с.
4. Другов, Ю.С. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов: Практическое руководство / Ю.С. Другов, А.А. Родин. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 270 с.
5. Постановление Правительства РФ № 613 от 21.08.2000 «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов»
6. Приказ Министерства природных ресурсов РФ от 3 марта 2003 г. N 156 "Об утверждении Указаний по определению нижнего уровня разлива нефти и нефтепродуктов для отнесения аварийного разлива к чрезвычайной ситуации"
7. Приказ МЧС № 621 от 28.12.2004 «Об утверждении правил разработки и согласования планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации»
8. Федеральный закон об охране окружающей среды № 7 ФЗ от 10.01.2002.
9. Денисов, В.В. Безопасность жизнедеятельности. Защита населения и территорий при чрезвычайных ситуациях / Денисов В.В., Денисов И.А., Гутенев В.В. – М.: Техносфера, 2003. – 607с.
10. Козловский, Ф.И. Теория и методы изучения почвенного покрова / Ф.И. Козловский. – М.: ГЕОС, 2003. – 536 с.

Весь текст будет доступен после покупки